title: Διερεύνηση παραμέτρων αλκαλικής ενεργοποίησης αποβλήτων
Creators: name: Καμπεροπουλου Κλεονικη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία του γεωπολυμερισμού αποτελεί μία εξαιρετική επιλογή για την αξιοποίηση και τη διαχείριση μεταλλευτικών και μεταλλουργικών αποβλήτων και αποβλήτων από εκσκαφές, κατασκευές και κατεδαφίσεις (ΑΕΚΚ). Οι τεράστιες, ετήσιες ποσότητες αυτών προέρχονται από τη μεταλλευτική και μεταλλουργική βιομηχανία και παραμένουν ανεκμετάλλευτες δημιουργώντας σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα. Τα γεωπολυμερή είναι υλικά που προκύπτουν από τη χημική αντίδραση μεταξύ αργιλοπυριτικών στερεών υλικών με αλκαλικά πυριτικά διαλύματα, υπό έντονα αλκαλικές συνθήκες. Πολλά απόβλητα και παραπροϊόντα, όπως τέφρα από καύση άνθρακα, μεταλλουργική σκωρία και υλικά ΑΕΚΚ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή γεωπολυμερικών σκυροδεμάτων.
Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση των παραμέτρων της αλκαλικής ενεργοποίησης αποβλήτων προκειμένου να συντεθούν από αυτά γεωπολυμερικά προϊόντα. Τα υλικά που μελετήθηκαν στη συγκεκριμένη εργασία είναι το τούβλο (Β), πλακάκι (T), γυαλί (G), ιπτάμενη τέφρα Μεγαλόπολης (FA), λατερίτης Καστοριάς (LK) και σκωρία Πολωνίας (PS).
Όσον αφορά στην πειραματική διαδικασία, τα τρία πρώτα υλικά (Β, T, G) αρχικά θραύστηκαν με τη χρήση σιαγονωτού σπαστήρα και στη συνέχεια λειοτριβήθηκαν σε διαφορετικούς χρόνους μέχρι το d50 <53μm. Τα υπόλοιπα υλικά λειοτριβήθηκαν απευθείας στον εργαστηριακό ραβδόμυλο για μία ώρα το καθένα μέχρι το d50<100μm. Προκειμένου να διερευνηθούν οι παράμετροι που παίζουν ρόλο στη σύνθεση γεωπολυμερών με καλές μηχανικές ιδιότητες (υψηλή αντοχή σε θλίψη, ανθεκτικότητα, εργασιμότητα κ.λ.π) πραγματοποιήθηκαν ποσοτικές και ποιοτικές αναλύσεις με τις εξής τεχνικές: φασματοσκοπία ακτίνων-Χ φθορισμού (XRF), περίθλαση ακτίνων - X (XRD), υπέρυθρη φασματοσκοπία (FTIR) και θερμοβαρυτομετρική ανάλυση (TG-DTA) οι οποίες παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για τη μορφολογία και τη μικροδομή των πρώτων υλών. Η ομοιόμορφη γεωπολυμερική δομή αποδεικνύεται ότι σχετίζεται με τις υψηλές αντοχές σε θλίψη.
Όσον αφορά το θεωρητικό κομμάτι της εργασίας, εφ’όσον δεν πραγματοποιήθηκε σύνθεση γεωπολυμερών για να διερευνηθούν οι κατάλληλες παράμετροι που επηρεάζουν τις ιδιότητές τους, έγινε μελέτη της επίδρασης της χημικής σύστασης και της κοκκομετρίας των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία και σύγκριση με αντίστοιχα υλικά από τη βιβλιογραφία. 
Εκτός από τη χημεία και την κοκκομετρία των πρώτων υλών, άλλοι παράγοντες που παίζουν καταλυτικό ρόλο στην απόκτηση υψηλής αντοχής σε θλίψη και κάμψη, στην ανθεκτικότητα κ.λ.π των γεωπολυμερών είναι η συγκέντρωση, το είδος και το pH του αλκαλικού διαλύματος ενεργοποίησης, ο χρόνος και η θερμοκρασία ωρίμανσης της πάστας καθώς και ο χρόνος στερεοποίησής τους. 

description: Geopolymerism is considered to be an excellent choice for the valorization and management of mining-metallurgical and construction and demolition wastes (C&D wastes). Every year, enormous quantities are produced from the mining and metallurgical industries and remain untreated causing serious environmental problems. Therefore, there is an imperative need for their management through this technology. Geopolymers are materials that result from the chemical reaction between aluminosilicates with caustic and alkaline silicate solutions. Many waste and by-products, such as coal combustion ash, metallurgical slag and C&D wastes, can be used to produce geopolymeric concretes. The purpose of this thesis is to investigate the parameters that affect alkaline activation of wastes for the synthesis of geopolymeric products. The materials studied in this thesis are brick (B), tile (T), glass (G), fly ash from Megalopolis (FA), laterite from Kastoria (LK) and Polish slag (PS).
As far as the experimental process is concerned, the C&D materials (B, T, G) were initially crushed using a jaw crusher and then grounded at different times in order to produce a powder with small particle sizes (d50<53 μm). The remaining materials were grounded directly in the laboratory mill for one hour each, also for the production of material with small particle size (d50<100μm). In order to investigate the parameters that play an important role in the synthesis of geopolymers with good mechanical properties, quantitative and qualitative analyses were carried out using the following techniques: X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), Χ-ray diffraction analysis (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TG) providing important information on the morphology and microstructure of the produced geopolymers. The structure of geopolymers is shown to be associated with high compressive strength. 
As far as the theoretical part of this thesis is concerned, since there was no synthesis of geopolymers to observe and investigate the appropriate factors for their desirable properties, a comparison between the materials involved in the present diploma thesis and other related materials from other studies and investigations was carried out. Based on the characteristics of the materials from a variety of studies, (based on chemistry and granulometry) it was studied whether the investigated materials had similar properties. Apart from chemistry and granulometry, there are other factors that play a catalytic role in yielding high compression and flexural strength for the geopolymers, such as the mineralogy of the starting materials, the concentration, the type and pH of the alkaline activating solutions, the curing temperature and time as well as the ageing period. Consequently, based on the characteristics of the studied materials, it was examined whether they could be appropriate for the synthesis of geopolymers with good mechanical properties.