Αριστοποίηση σύνθεσης γεωπολυμερών από μετακαολίνη

Abstract

Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι τα γεωπολυμερή από μετακαολίνη και η επίδραση των παραμέτρων σύνθεσης στην ανάπτυξη των μηχανικών αντοχών τους. Στη συγκεκριμένη εργασία ακολουθήθηκε το πολυπαραγοντικό μοντέλο του Taguchi για την εύρεση της βέλτιστης σύνθεσης. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό, είναι δυνατή η εύρεση της βέλτιστης τιμής αναλύοντας τα δεδομένα όλων των μετρήσεων. Συνολικά, διεξήχθησαν 25 μετρήσεις, με τα παραγόμενα γεωπολυμερή να διαφέρουν στις παραμέτρους Ι) στερεά προς υγρά, ΙΙ) μέταλλο προς αργίλιο, ΙΙΙ) περιεκτικότητα διαλύματος σε διαλυτό πυρίτιο και IV) είδος μετάλλου. Μετά τη σύνθεση των γεωπολυμερών, ακολούθησε η μέτρηση των αντοχών τους σε μονοαξονική θλίψη, και έπειτα ο χαρακτηρισμός τους με τη χρήση περίθλασης ακτινών Χ (XRD) και φασματοσκοπίας υπερύθρου (FT-IR). Όπως προέκυψε, ο μετακαολίνης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή γεωπολυμερών, αναπτύσσοντας μέγιστη αντοχή 133 MPa. Οι βέλτιστες συνθήκες για τη σύνθεση γεωπολυμερών από το συγκεκριμένο μετακαολίνη εμφανίστηκαν για γεωπολυμερές με λόγο μέταλλο προς αργίλιο για το μείγμα 1.30μ στερεά προς υγρά ίσα με 4.00 για το μείγμα, 1.00 νάτριο προς νάτριο και κάλιο για το διάλυμα ενεργοποίησης και 1.50 περιεκτικότητα του διαλύματος σε διαλυτό πυρίτιο. Στα ακτινοδιαγράμματα XRD παρατηρήθηκε ότι οι διαφορετικές παράμετροι σύνθεσης των γεωπολυμερών δεν επηρεάζουν τη κρυσταλλικότητα του παραγόμενου γεωπολυμερούς.

The subject of this thesis are the metakaolin-based geopolymers and the influence of the synthesis's parameters in the development of their mechanical resistance. In this thesis, the Taguchi method was followed to find the best synthesis. According to this method, it is possible to find the best value by analyzing the data of all the experiments. 25 experimets took place, with the produced geopoylemers differ from one to another in the following parameters: I) solid to liquid ratio, II) metal to aluminum ratio, III) concentration of the solution in soluble pyrite and IV) type of metal. After the synthesis of the geopolymers, the measurement of their mechanical resistance was conducted, as well as their characterization by using two analytical techniques, X-Ray diffraction (XRD) and Infrared Spectrometry (FR-IR). It was concluded that metakolin can be used to produce geopolymers, rating their maximum resistance to 133 MPa. The optimal conditions for this specific metakaolin-based geopolymer are : 1) for the mixture, metal to aluminum ratio equal to 1.30 and solid to water ration equal to 4.00 and 2) for the trigger solution, sodium to sodium plus potassium ratio equal to 1.00 and total content in soluble silicon equal to 1.50. The XRD diagrams show that different parameter values during the geopolymer synthesis do not effect on the crystallinity of the produced geopolymer.