Yangın geciktirici jeopolimer malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of fire-resistance geopolymer material
Yazar: GÜRKAN AKARKEN
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR CENGİZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Lif takviyeli polimerler = Fiber reinforced polymers ; Yalıtım malzemeleri = Insulating materials ; Yapı malzemeleri = Building materials ; İnşaat malzemeleri =

Özet:
Portland çimentosu, günümüzde kullanımda olan en üst düzey mühendislik yapı malzemelerinden biridir. Olağanüstü termal performansı, mekanik özellikleri ve dayanıklılığı nedeniyle beton için bağlayıcı bir madde olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte üretimi sırasında muazzam enerji tüketimi ve karbondioksit (CO2) salınımı konusunda çevresel açıdan bir tartışma vardır. Sanayide çimento üretimi, küresel ısınmanın en büyük sebeplerinden biridir. Bu nedenle jeopolimerler, çevre dostu yanmaz yapı malzemeleri; ses, ısı yalıtıcıları, tehlikeli atıkların kapsüllenmesi gibi uygulamalarla dikkat çekmektedir. Jeopolimerler portland çimentosuna göre düşük enerji maliyeti, azaltılmış sera gazı salınımları, yüksek basınç dayanımı, yüksek sıcaklık kararlılığı, düşük ısıl iletkenlik, erken yaşta yüksek dayanım gibi birçok avantaja sahiptir. İnorganik polimer kullanarak yangına karşı koruma, yeni bir mühendislik teknolojisi uygulamasıdır. Jeo-polimer kompozit malzemeler avantajları nedeniyle bu açıdan umut vericidir. Uçucu kül veya yüksek fırın cürufu gibi atık malzemelerden üretilen alkali aktif jeopolimerler, çevresel sürdürülebilirliği ve düşük maliyeti nedeniyle özellikle avantajlıdır. Ancak, devamlılıkları ve işlevsellikleri daha fazla çalışmaya konu olmaya devam ediyor. Jeo-polimer malzemeler, kaynak malzemelerin ve aktivatörlerin kimyasal bileşimine bağlı olarak, ateşe ve ısıya dayanıklı kompozitler gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilir. Bu çalışmada, yangına dayanıklı jeopolimerlerin üretilmesi için farklı reçeteler uygulanmış ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Metakaolen esaslı, bazalt fiber ve kırpılmış cam elyaf katkılı jeopolimer kompozit yapılar elde edilmiştir. Üretilen numunelerin termal özellikleri, mikro yapıları, mukavemetleri, bileşimleri test edilmiştir. Örnekler, doğası ve bileşimlerini incelemek için X-ışını Kırınımı (XRD), termal davranış için termogravimetrik analiz (TGA) ve kül fırınında ısıya maruz bırakma, temel bileşimlerini belirlemek için X-Işını Floresans (XRF) ve ftir spektroskopisi (FTIR) gibi çeşitli karakterizasyon teknikleri ile incelenmiştir.

Abstract:
Portland cement is one of the topmost engineering building materials in use today. It has been used as a binding agent for concrete due to its exceptional thermal performance, mechanical properties and durability. However, there is an argument in environmental issues on the enormous energy consumption and emissions of carbon dioxide (CO2) during its manufacture. The manufacturing of cement in industry is one of the major reasons of the global warming. For this reason, geopolymers attract attention with applications such as environment friendly fireproof building materials, sound heat insulators, encapsulation of hazardous wastes. Geopolymers have many advantages over Portland cement such as low energy cost, reduced greenhouse gas emissions, high compressive strength, high temperature stability, low thermal conductivity, high strength at early age. Protection against fire using inorganic polymer is a new application of engineering technology. Geopolymer composites materials are promising from this point of view due to their advantages. Alkali activated geopolymers made from waste materials such as fly ash or blast furnace slag are particularly advantageous because of their environmental sustainability and low cost. However, their continuity and functionality continue to be the subject of further work. Geopolymer materials can be used in various applications such as fire and heat resistant composites, depending on the chemical composition of the source materials and the activators. In this study, different prescriptions were applied and characterization studies were performed to produce fire resistant geopolymers. Metakaolin based basalt fiber and cropped glass fiber reinforced geopolymer composite structures were obtained. Thermal properties, microstructures, strengths and compositions of the samples were tested. Samples were investigated by characteriation techniques such as x-ray diffraction (XRD) for the nature and compositions, thermogravimetric analysis (TGA) and heat exposure in ash furnace for thermal behavior, x-ray fluorescence (XRF) and fourier transform infrared spektrometre (FTIR) to determine the basic components.