Πειραματική και υπολογιστική μελέτη φυσικοχημικών ιδιοτήτων μπελιτικών θειοαλουμινικών τσιμέντων

Χατζημιχαήλ, Βασιλική; Chatzimichail, Vasiliki

dc.contributor.author	Χατζημιχαήλ, Βασιλική	el
dc.contributor.author	Chatzimichail, Vasiliki	en
dc.date.accessioned	2020-04-28T09:57:11Z
dc.date.available	2020-04-28T09:57:11Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50292
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17990
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Τσιμέντο	el
dc.subject	Ενυδάτωση	el
dc.subject	Μπελιτικά θειοαλουμινικά	el
dc.subject	Υπολογιστική μελέτη	el
dc.subject	Cement	en
dc.subject	BCSA	en
dc.subject	Hydration	en
dc.subject	GEMS	en
dc.subject	Φυσικοχημικές ιδιότητες	el
dc.title	Πειραματική και υπολογιστική μελέτη φυσικοχημικών ιδιοτήτων μπελιτικών θειοαλουμινικών τσιμέντων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομικά υλικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-05
heal.abstract	Η παραγωγή τσιμέντου είναι μία από τις πιο ενεργοβόρες διεργασίες, η οποία συμβάλλει στην εκπομπή σημαντικών ποσοτήτων αερίων του θερμοκηπίου. Οι βιομηχανίες τσιμέντου, με την παραγωγή του κοινού τσιμέντου Portland (Ordinary Portland Cement -OPC), συμμετέχουν σε ποσοστό 5-8% στις συνολικές ανθρωπογενείς εκπομπές CO2 στο περιβάλλον, λόγω: α) της διάσπασης του ανθρακικού ασβεστίου, βασική αντίδραση που λαμβάνει χώρα κατά την παραγωγή τσιμέντου,και β) της χρήσης καυσίμων για την παραγωγή της απαιτούμενης ενέργειας. Τα μπελιτικά θειοαλουμινικά τσιμέντα (Belite Calcium Sulfo-Aluminate -ΒCSA) έχουν τη δυνατότητα να ελαττώσουν σημαντικά το περιβαλλοντικό και ενεργειακό αποτύπωμα που προκαλείται από την παραγωγή τσιμέντου με παράλληλα ισοδύναμες ή βελτιωμένες ιδιότητες σε σύγκριση με το OPC. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε παραγωγή μπελιτικού θειοαλουμινικού τσιμέντου σε διαφορετικές συνθήκες έψησης και μελετήθηκε η ανάπτυξη της ορυκτολογικής του σύστασης. Επίσης, προσομοιώθηκε υπολογιστικά η ενυδάτωσή του με βάση το θερμοδυναμικό μοντέλο του προγράμματος GEMS και πραγματοποιήθηκε τεστ αντοχών 28 ημερών. Για την παραγωγή του κλίνκερ χρησιμοποιήθηκαν βιομηχανικές πρώτες ύλες, συγκεκριμένα ασβεστόλιθος, σχιστόλιθος, βωξίτης και γύψος. Ο σχεδιασμός του μίγματος των πρώτων υλών για τον σχηματισμότωναπαιτούμενωνορυκτολογικώνφάσεωνέγινεχρήσειτωντροποποιημένωνεξισώσεωντουBogue,που αφορούν στο σύστημα CaO–SiO2–Al2O3–Fe2O3–SO3. Ακολούθησε έψηση του μίγματος πρώτων υλών σε τέσσερεις διαφορετικές θερμοκρασίες 1270°, 1300°, 1320° και 1340°C. Ο προσδιορισμός της ορυκτολογίας των παραγόμενων κλίνκερ πραγματοποιήθηκε με ημιποσοτική ορυκτολογική ανάλυση με τη μέθοδο Rietveld, με τη χρήση του λογισμικού TOPAS® (Bruker-AXS). Βάσει της ορυκτολογικής ανάλυσης και του λογισμικού πακέτου GEMS (Gibbs Energy Minimization Software) πραγματοποιήθηκε υπολογιστική προσομοίωση της επίδρασης προσθήκης γύψου και ανυδρίτη, ενώ παράλληλα προσομοιώθηκε και μελετήθηκε η διαφορετική αναλογία νερού/τσιμέντου στην ανάπτυξη των προϊόντων ενυδάτωσης των παραγόμενων τσιμέντων.Τέλος, πραγματοποιήθηκε εργαστηριακή σύνθεση τσιμέντων τα οποία συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης βάσει των αντοχών που ανέπτυξαν.	el
heal.abstract	Cement production is one of the most energy-intensive processes, which contributes to the emission of significant quantities of greenhouse gases. The cement industry, during the production of Ordinary Portland Cement (OPC)accounts for 5-8% of the total anthropogenic CO2emissions to the environment due to: a) decomposition of calcium carbonate, which is one of the most dominant reactions that takes place during cement production, and b)the consumption of fuel to produce the required energy. Belite Calcium Sulfo-Aluminate (ΒCSA) cementshave the potential to significantly reduce the environmental and energy footprint caused by the cement production, while having equivalent or better properties in comparison to OPC. In the present work Belite Calcium Sulfo-Aluminate cement was produced in different clinkering temperatures. The development of the mineralogical composition was analyzed and the hydration properties were studied based on the thermodynamic model of the GEMS program. Moreover, the strength development of the produced cement was studied performing a 28-day strength test.Industrial raw materials, namely limestone, shale, bauxite and gypsum, were used to produce the clinker.The mixture of raw materials for the formation of the required mineral phases was designed using the modified Bogue equations, concerning the CaO –SiO2–Al2O3–Fe2O3–SO3system. The mixture of raw materials was baked at four different temperatures, 1270, 1300, 1320 and 1340°C.The specification of the mineralogy of the produced clinker was performed by semi-quantitative mineral analysis using the Rietveld method andtheTOPAS® software (Bruker-AXS). The effect of gypsum and anhydrite addition on the hydration of cement was carried out using a simulation based on the mineralogical analysis and the GEMS (Gibbs Energy Minimization Software) software. Also, the development of the hydrated products was studied for different water / cement ratios. Finally, laboratory compositions of different cements were carried out and were compared tothe results ofthe simulation, based on their strength development.	en
heal.advisorName	Μπεάζη-Κατσιώτη, Μαργαρίτα	el
heal.committeeMemberName	Μπεάζη-Κατσιώτη, Μαργαρίτα	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.
heal.fullTextAvailability	true