Doğal zeolit bazlı geopolimerlerin özellikleri
Properties of natural zeolite based geopolymers
Yazar: DİDEM GÜNGÖR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVGİ ÖZEN KARSLI
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında geopolimer üretimi için klinoptilolit, mordenit ve analsim hammadde olarak kullanılmıştır. Alkali solüsyon olarak sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum silikat (Na2SiO3) kullanılmıştır. Hammaddelerin bütünsel karakterizasyonlarının ardından geopolimerik reaksiyonun derecesini tespit etmek amacıyla basınç dayanım analizi yapılmıştır. Bu analizi takiben sertleşmiş geopolimerlerin mikro yapıları ve oluşan fazlar XRD, SEM/EDX analizleri ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak klinoptilolit içeren tüf yüksek miktarda zeolit içeriği, yüksek Blaine inceliği ve yüksek BET yüzey alanı ile tanımlanmaktadır. Klinoptilolit (CLI), mordenit (MOR) ve analsim (ANA) esaslı geopolimerlerin kür sürelerindeki artış ile görünen porozitelerinde ve su emme oranlarında azalma saptanmıştır. Birim hacim ağırlıklarında ise önce artış ardından azalma tespit edilmiştir. Zeolit esaslı geopolimerlerin görünür yoğunluk oranları ise düzensiz bir gelişim göstermektedir. Malzemelerin basınç dayanım değerleri kıyaslandığında ise klinoptilolit esaslı geopolimerin bütün kür süreleri için en yüksek dayanım değerine ulaştığı, mordenit esaslı geopolimerin 7 günlük basınç dayanım değerinin analsim esaslı geopolimerden fazla olduğu, 28 ve 56 günlük basınç dayanım değerlerinin ise analsim esaslı geopolimerden düşük olduğu görülmüştür. Sertleşmiş geopolimerlerin XRD analizlerine göre smektit, klinoptilolit, mordenit ve analsim piklerinde reaksiyona katılmalarından kaynaklı azalmalar olduğu saptanmıştır. SEM/EDX analizine göre basınç dayanım analizini destekleyen kompakt bir mikro yapıya sahip olan CLI ve derin çatlaklar içeren MOR örneği tespit edilmiştir. Geopolimerlerin mekanik gelişimleri ile paralellik gösteren Si/Al değerleri ise büyükten küçüğe doğru CLI, ANA ve MOR şeklindedir. CLI, MOR ve ANA örneklerindeki geopolimerik jelin varlığı XRD ve SEM analizleri ile belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, clinoptilolite, mordenite and analcime were used as raw materials for geopolymer production. Sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) were used as an alkali solution. After throughout characterisation of the raw materials, compressive strength analysis were performed to determine the degree of geopolymeric reaction. Later, microstructure of hardened geopolymers and newly formed phased were determined by XRD, SEM/EDX analysis. As a result, clinoptilolite bearing tuff is characterized by high amounts of zeolite, high Blaine fineness and high BET surface area. When curing time of clinoptilolite (CLI), mordenite (MOR) and analcime-based (ANA) geopolymers increased, their apparent porosity and water absorption rates decreased. For bulk density, first increase then decrease were determined. The apparent density ratios of zeolite-based geopolymers,on the other hand, show an irregular development. When the compressive strength values of the materials were compared, it was found that the clinoptilolite based geopolymers had the highest compressive strength for all curing times. 7 day compressive strength of mordenite-based geopolymer was higher than analcime-based geopolymer, 28 and 56 days compressive strength of mordenite-based geopolymer, however, were lower than analcime-based geopolymer.  According to XRD analysis of hardened geopolymers, reduction in smectite, clinoptilolite, mordenite and analcime peaks due to participation in the reaction were found. According to SEM/EDX analysis, CLI with a compact microstructure that supports compressive strength analysis and MOR with deep cracks were detected. The Si/Al values from highest to lowest, which supports mechanical development of geopolymers, are CLI, ANA, MOR. The presence of geopolymeric gel in CLI, MOR and ANA based geopolymers was determined by XRD and SEM analysis.