Σύνθεση γεωπολυμερών από ιπτάμενη τέφρα και απόβλητα τούβλων

Παπαϊωάννου, Ευάγγελος; Papaioannou, Efangelos

dc.contributor.author	Παπαϊωάννου, Ευάγγελος
dc.contributor.author	Papaioannou, Efangelos	en
dc.date.accessioned	2019-12-03T10:43:57Z
dc.date.available	2019-12-03T10:43:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49530
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17228
dc.rights	Default License
dc.subject	Γεωπολυμερή	el
dc.subject	Ιπτάμενη τέφρα	el
dc.subject	Απόβλητα τούβλου	el
dc.subject	Θλιπτικές αντοχές	el
dc.subject	Μοντέλο Taguchi	el
dc.subject	Taguchi model	en
dc.subject	Compressive strengths	en
dc.subject	Discarded bricks	en
dc.subject	Geopolymer	en
dc.subject	Fly ash	en
dc.title	Σύνθεση γεωπολυμερών από ιπτάμενη τέφρα και απόβλητα τούβλων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομικά υλικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-03
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μια προσπάθεια αριστοποίησης της σύθεσης γεωπολυμερών από βιομηχανικά απόβλητα και παραπροϊόντα. Τα γεωπολυμερή παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τον τομέα των κατασκευών και όχι μόνο, λόγω της ικανότητάς τους να διαμορφώσουν βελτιωμένες κάποιες συγκεκριμένες ιδιότητες ανάλογα με την σύσταση των πρώτων υλών και τις συνθήκες της αντίδρασης. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα των γεωπολυμερών έναντι των άλλων δομικών υλικών είναι η δυνατότητα αξιοποίησης παραπροϊόντων της βιομηχανίας, όπως η ιπτάμενη τέφρα ή η σκωρία και αποβλήτων εκσκαφών, κατασκευών και κατεδαφίσεων (ΑΕΚΚ) ως πρώτες ύλες, η απαίτηση χαμηλών θερμοκρασιών για την σύνθεσή τους και το μηδαμινό αντίκτυπό τους στο περιβάλλον. Έτσι, επιτυγχάνεται μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας και σημαντική μείωση των εκπομπών CO2 . Η σύνθεσή τους είναι αποτέλεσμα της αντίδρασης μεταξύ μιας αργιλοπυριτικής πρώτης ύλης και ενός αλκαλικού διαλύματος ενεργοποίησης. Στη συγκεκριμένη εργασία, μελετήθηκε η συμπεριφορά δύο, διαφορετικών πρώτων υλών, συγκεκριμένα, ιπτάμενης τέφρας και απορρίμματα τούβλων στον γεωπολυμερισμό. Αρχικά, έγινε χαρακτηρισμός των πρώτων υλών όσον αφορά την χημική και ορυκτολογική τους σύσταση. Στη συνέχεια, με χρήση του πολυπαραγοντικού μοντέλου σχεδιασμού πειραμάτων Taguchi, πραγματοποιήθηκε αριστοποίηση των δύο πρώτων υλών και διερευνήθηκε η επίδραση των παραμέτρων στον γεωπολυμερισμό. Επίσης, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ των δύο πρώτων υλών και παρουσίαση των συμπερασμάτων που προέκυψαν. Τέλος, πραγματοποιήθηκε σύνθεση γεωπολυμερών με συνδυασμό των πρώτων υλών σε συγκεκριμένες ποσοστιαίες αναλογίες και έγινε η παρουσίαση των αποτελεσμάτων και των συμπερασμάτων. Όπως αποδείχθηκε, τα απορρίμματα τούβλου και η ιπτάμενη τέφρα αποτελούν καλές πρώτες ύλες για τον γεωπολυμερισμό. Επιπλέον, η αριστοποίηση της σύνθεσης για τις δύο πρώτες ύλες απέδειξε πως η παράμετρος με την μεγαλύτερη επιρροή στην ανάπτυξη των θλιπτικών αντοχών στα απορρίμματα τούβλου είναι ο λόγος του αλκαλίου στο διάλυμα ενεργοποίησης προς το αργίλιο της πρώτης ύλης (R/Al) ενώ στην ιπτάμενη τέφρα η μεγαλύτερη επίδραση είναι από το λόγο πυριτίου προς αργίλιο (Si/Al). Στα απορριπτόμενα τούβλα με φθίνουσα σειρά ακολουθούν ο λόγος πυρίτιο προς αργίλιο της πρώτης ύλης (Si/Al) και ο λόγος που σχετίζεται με το είδος του αλκαλίου στο διάλυμα ενεργοποίησης (Na/R), ενώ στην ιπτάμενη τέφρα με φθίνουσα σειρά ακολουθούν ο λόγος αλκαλίου στο διάλυμα ενεργοποίησης προς το αργίλιο της πρώτης ύλης (R/Al) και ο λόγος που σχετίζεται με το είδος του αλκαλίου στο διάλυμα ενεργοποίησης (Na/R). Οι βέλτιστες συνθήκες που προέκυψαν για τα γεωπολυμερή από απορριπτόμενα τούβλα είναι Si/Al=3.80 , R/Al=1.25 και Na/R=0.00, ενώ για την ιπτάμενη τέφρα είναι Si/Al=2.2 , R/Al=1.25 και Na/R=0.35. Οι θλιπτικές αντοχές που απέκτησαν είναι 65.1 MPa και 53.2 MPa, αντίστοιχα. Όσον αφορά τα γεωπολυμερή μίγματος ιπτάμενης τέφρας και τούβλων, η προσθήκη της μίας ή της άλλης πρώτης ύλης στη σύνθεση μετέβάλλε τους συνθετικούς λόγους (Si/Al και R/Al) απομακρύνοντας τους από τις βέλτιστες τιμές, δίνοντας θλιπτικές αντοχές χαμηλότερες από τις βέλτιστες των δύο πρώτων υλών.	el
heal.abstract	In this thesis an attempt was made to optimize the composition of geopolymers from industrial waste and by-products. Geopolymers are of particular interest to the construction sector and not only, because of their ability to formulate certain specific properties depending on the composition of the raw materials and the reaction conditions. The main advantages of geopolymers over other building materials are the ability to utilize industry by-products, such as fly ash or slag, and waste excavation, construction and demolition raw materials, low temperature requirements for their composition and zero impact on the environment. This results in high energy savings and a significant reduction in CO2 emissions. Their composition is the result of the reaction between an aluminosilicate raw material and an alkaline activating solution. In this work, the behavior of two different raw materials, namely, fly ash and waste bricks in geopolymerization, was studied. Initially, the raw materials were characterized in terms of their chemical and mineralogical composition. Then, using the multi-factor Taguchi experiment design model, the optimization of the two raw materials was performed and the effect of the parameters on the geopolymerization was investigated. The results were compared between the two raw materials and the conclusions were presented. Finally, geopolymers were synthesized by combining the raw materials in specific proportions and presenting the results and conclusions. As it turned out, brick scrap and fly ash are good raw materials for geopolymerization. In addition, optimization of the composition for the two raw materials has shown that the most influential parameter in the development of compressive strengths in brick scrap is the ratio of alkali to activated solution to aluminum (R / Al) while in fly ash the greatest effect is from the ratio of silicon to aluminum (Si / Al). The discarded bricks are followed by the ratio of silicon to aluminum of the raw material (Si / Al) and the ratio of the alkali species to the activated solution (Na / R), while the fly ash follows the ratio of alkali in the activating solution to the aluminum of the starting material (R / Al) and the ratio associated with the kind of alkali in the activating solution (Na / R). The optimum conditions for the discarded brick geopolymers are Si / Al = 3.80, R / Al = 1.25 and Na / R = 0.00, while for fly ash are Si / Al = 2.2, R / Al = 1.25 and Na / R = 0.35. The compressive strengths obtained are 65.1 MPa and 53.2 MPa, respectively. For the geopolymers of a mixture of fly ash and bricks, the addition of one or the other raw material to the composition altered the synthetic ratios (Si / Al and R / Al) by removing them from the optimum values, yielding compressive strengths lower than the optimum of both.	en
heal.advisorName	Κακάλη, Γλυκερία
heal.committeeMemberName	Τσιβιλής, Σωτήριος
heal.committeeMemberName	Τσακανίκας, Άγγελος
heal.committeeMemberName	Κακάλη, Γλυκερία
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	56 σ.
heal.fullTextAvailability	false