Εφαρμογή της ποσοτικής ανάλυσης κατά Rietveld στην αξιολόγηση πρώτων υλών και προϊόντων γεωπολυμερισμού

Μαρίτσα, Βασιλική; Maritsa, Vasiliki

dc.contributor.author	Μαρίτσα, Βασιλική
dc.contributor.author	Maritsa, Vasiliki
dc.date.accessioned	2022-03-13T13:41:23Z
dc.date.available	2022-03-13T13:41:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54961
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22659
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ιπτάμενες τέφρες	el
dc.subject	Τούβλα	el
dc.subject	Γεωπολυμερή	el
dc.subject	Αξιολόγηση	el
dc.subject	Πρώτες ύλες	el
dc.subject	Geopolymer	en
dc.subject	Rietveld	en
dc.subject	Evaluate	en
dc.subject	Fly ash	en
dc.subject	Brick	en
dc.title	Εφαρμογή της ποσοτικής ανάλυσης κατά Rietveld στην αξιολόγηση πρώτων υλών και προϊόντων γεωπολυμερισμού	el
dc.title	Τhe application of quantitative phase analysis by Rietveld as an assessment tool of geopolymer raw materials and final products	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υλικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-07
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνάται η εφαρμογή της μεθόδου της Ποσοτικής Ανάλυσης κατά Rietveld ως ένα εργαλείο αξιολόγησης των πρώτων υλών και των τελικών παραγόμενων προϊόντων γεωπολυμερισμού. Ο γεωπολυμερισμός αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη καινοτόμο τεχνολογία. Η σύνθεση των γεωπολυμερών περιλαμβάνει την αντίδραση ανάμεσα σε ένα αργιλοπυριτικό υλικό και ένα πυριτικό διάλυμα σε έντονα αλκαλικό περιβάλλον. Τα γεωπολυμερή έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον ως εναλλακτικά υλικά κατασκευών λόγω της δυνατότητας αξιοποίησης βιομηχανικών αποβλήτων και παραπροϊόντων ως πρώτες ύλες, της χαμηλής ενεργειακής τους κατανάλωσης, της υψηλής τους πυραντίστασης και των σημαντικά μικρών εκπομπών CO2 που τα χαρακτηρίζει. Οι πρώτες ύλες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή γεωπολυμερικών προϊόντων εντάσσονται σε τελείως διαφορετικές κατηγορίες υλικών, όπως φυσικά ορυκτά, απόβλητα εκσκαφών και κατεδαφίσεων, βιομηχανικά απόβλητα κλπ. Οι τεράστιες διαφοροποιήσεις στη χημική σύνθεση των πρώτων υλών οδηγούν σε γεωπολυμερικά προϊόντα διαφορετικών ιδιοτήτων και μηχανικών αντοχών και το γεγονός αυτό αποτελεί εμπόδιο στη βιομηχανοποίηση της γεωπολυμερικής τεχνολογίας. Μέχρι σήμερα, υπάρχει έντονη ανάγκη καθιέρωσης αποτελεσματικών μεθόδων αξιολόγησης των πρώτων υλών και των προϊόντων γεωπολυμερισμού και συστηματοποίησης της διαδικασίας παρασκευής γεωπολυμερικών υλικών. Σε αυτή την εργασία, διερευνήθηκε εάν η μέθοδος της Ποσοτικής Ανάλυσης κατά Rietveld - που αποτελεί ένα σχετικά νέο εργαλείο αξιολόγησης στο κομμάτι των γεωπολυμερών - μπορεί να αξιολογήσει επιτυχώς το γεωπολυμερικό δυναμικό των πρώτων υλών και την συμπεριφορά των προϊόντων και πιθανώς να καλύψει μερικώς το κενό στη βιομηχανοποίηση της γεωπολυμερικής διαδικασίας. Η μέθοδος συγκρίθηκε με άλλες τυπικές μεθόδους αξιολόγησης στον τομέα των γεωπολυμερών. Η Ποσοτική Ανάλυση κατά Rietveld μπορεί και ποσοτικοποιεί το περιεχόμενο των εξεταζόμενων υλικών σε άμορφη φάση και σε άμορφο Si και Al, τα οποία θεωρούνται πως συνδράμουν σημαντικά στο γεωπολυμερισμό. Χρησιμοποιήθηκαν εννέα πρώτες ύλες, πέντε πρώτες ύλες ιπτάμενης τέφρας και τέσσερεις πρώτες ύλες τούβλων. Αρχικά, έγινε χαρακτηρισμός των πρώτων υλών όσον αφορά την χημική και ορυκτολογική τους σύσταση, καθώς και την κοκκομετρία τους. Στη συνέχεια, στις πρώτες ύλες εφαρμόστηκε η μέθοδος της Αλκαλικής Διαλυτοποίησης- Ατομικής Απορρόφησης και μέθοδος της Ποσοτικής Ανάλυσης κατά Rietveld. Στα προϊόντα γεωπολυμερισμού εφαρμόστηκε η μέθοδος της Ποσοτικής Ανάλυσης κατά Rietveld και η μέθοδος του Βαθμού της Αντίδρασης. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων των προαναφερθέντων τεχνικών και συσχέτισή των δεδομένων με τις θλιπτικές αντοχές των προϊόντων γεωπολυμερισμού. Όπως αποδείχθηκε, η Ποσοτική Ανάλυση κατά Rietveld μπορεί να αξιολογήσει επιτυχώς τις πρώτες ύλες και τα τελικά προϊόντα. Αποτελεί μια αξιόπιστη, άμεση και απλή μέθοδο που εξοικονομεί χρόνο στην αξιολόγηση των πρώτων υλών και των τελικών προϊόντων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλακτικά των υπαρχόντων παραδοσιακών μεθόδων αξιολόγησης. Παρατηρήθηκε αναλογικότητα των αποτελεσμάτων της με τα αποτελέσματα των μεθόδων της Αλκαλικής Διαλυτοποίησης, του Βαθμού της Αντίδρασης καθώς και με τις θλιπτικές αντοχές. Επιπλέον, μέσω της Ποσοτικής Ανάλυσης κατά Rietveld επιβεβαιώθηκε η σημαντική συνδρομή του Si και Al σε άμορφη φάση στον γεωπολυμερισμό και διαπιστώθηκε ο εμπλουτισμός των τελικών προϊόντων σε άμορφο Si και Al. Τέλος, παρατηρήθηκε καλύτερη γεωπολυμερική απόδοση στις πρώτες ύλες ιπτάμενης τέφρας από ότι στις πρώτες ύλες τούβλων.	el
heal.abstract	This work investigates the application of the method of Quantitative Phase Analysis by Rietveld as an assessment tool of raw materials and final geopolymer products. Geopolymerization is considered as a promising innovative technology. The formation of geopolymers involves a chemical reaction between an aluminosilicate material and a sodium silicate solution in a highly alkaline environment. Geopolymers have attracted attention as suitable alternative materials for constructions, due to their ability of reusing industrial waste and by-products as raw materials, their low energy consumption, their high fire resistance and their significantly low CO2 emissions. The raw materials that are used for the geopolymer production belong to completely different classes of materials, such as natural minerals, construction and demolition waste, industrial waste, etc. The differences in the chemical composition of raw materials lead to geopolymer products with different properties and mechanical strength and this is an obstacle to the industrialization of geopolymer technology. To date, there is an urgent need to establish effective evaluation methods of raw materials and geopolymer products and systemize the manufacturing process of geopolymer materials. In this paper, it was investigated whether the method of Quantitative Analysis according to Rietveld - which is a relatively new evaluation tool in the field of geopolymers - can successfully predict the geopolymeric potential of raw materials and their final products and possibly partially fill the gap in the industrialization of the geopolymer technology. This method was compared with other standard geopolymer evaluation methods. Rietveld Quantitative Analysis has the ability of quantifying the amorphous phase content and the amorphous content in Si and Al of the tested materials, both of which are considered as contributing factors to the geopolymerization. Nine raw materials, five fly ash samples and four brick samples, were used. To begin with, the raw materials were characterized in terms of their chemical and mineralogical composition, as well as their granulometry. Then, the methods of Alkaline Dissolution-Atomic Absorption and Rietveld Quantitative Analysis were applied to the raw materials. The Rietveld Quantitative Analysis method and the Degree of Reaction method were applied to the geopolymer products. The results of the above-mentioned techniques were compared and their data were correlated with the compressive strength of the geopolymers. As it turned out, Rietveld Quantitative Analysis can successfully evaluate raw materials and final geopolymer products. It is a reliable, direct and simple method that saves time in the evaluation of raw materials and final products and can be used as an alternative to existing traditional geopolymer evaluation methods. Proportionality of its results was observed with the results of the methods of Alkaline Dissolution, the Degree of Reaction as well as with the compressive strengths. In addition, the Rietveld Quantitative Analysis confirmed the significant contribution of amorphous Si and Αl to geopolymerization and detected the enrichment of the final products in amorphous Si and Al. Finally, better performance was observed in fly ash raw materials than in brick raw materials.	en
heal.advisorName	Κακάλη, Γλυκερία	el
heal.committeeMemberName	Τσιβιλής, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Ανόργανης και Αναλυτικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	84 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false