Kolemanit katkılı yüksek oranda tuğla taban külü içeren jeopolimerik ısı yalıtım malzemesi üretimi
Production of colemanite doped geopolymer heat insulation material containing high percantage of brick bottom ash
Yazar: EMEL CENGİZ
Danışman: PROF. DR. TANER KAVAS
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu araştırmada, tuğla taban külü ile birlikte meta kaolin ve kolemanit katkıları, son dönemlerde trent olan jeopolimerizasyon yöntemi kullanılarak ısı yalıtımda kullanılmaya uygun malzeme üretiminde değerlendirilmiştir. Çimentosuz bir teknoloji olan jeopolimerler genel olarak alümina ve silika esaslı killerin alkali aktivatörler ile reaksiyonu sonucu oluşmaktadır. Jeopolimer tabanlı ürünler arasında jeopolimer köpükler sahip oldukları düşük termal iletkenlik değerleri ve doğa dostu ürünler olmalarından dolayı oldukça rağbet görmektedir. Jeopolimer köpük üretiminde en iyi sonuçlara alüminasilikat kaynağı olarak meta kaolin kullanılarak ulaşılmış olsa da farklı sektörlerden elde edilen atık ürünler kullanılarak da oldukça iyi özelikte jeopolimerler üretilmektedir. Bu çalışmada alüminasilikat kaynağı olarak Afyon, Kütahya ve Turgutlu civarlarında yoğun olarak üretilen tuğla üretim prosesi sonucu oluşan taban külü kullanılmıştır. Maksimum oranda tuğla taban külü minimum oranlarda meta kaolin ile karıştırılarak sodyum silikat ve sodyum hidroksitten oluşan alkali içinde çözündürülecek ve köpük oluşumunu sağlamak için hidrojen peroksit ilave edilmiştir. Yüzey aktif madde ilavesi ile gözenek oluşumu esnasında homojenlik sağlanmaya çalışılmıştır. Kalıplara dökülen karışım 70oC ve 90oC de 6 saat küre tabi tutulacaktır. Reçetelerden bir tanesine ise farklı bir kür uygulanmıştır. Bu bağlamda harç kalıba dökülecek, kabarmasını tamamladıktan sonra bir gün kalıbın ağzı kapalı olarak bekletilmiştir. Bir gün sonrasında kalıptan çıkarılan ürün ağzı kapalı poşet içerisinde 28 gün bekletilerek kendi sıcaklık ve neminde küre tabi tutulmuştur. Kür süresini tamamlayan ürünler 28 gün boyunca oda koşullarında testlere tabi tutulmak üzere bekletilmiştir. Ayrıca kolemanit minerali katkısının nihai ürünün mikro yapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisini gözlemlemek amacı ile aynı proses ve kür koşullarında kolemanitli reçete denemeleri yapılmıştır. Kullanılacak kolemanit için iki ayrı tane boyutu (45µ ve 75µ) kullanılmış ve bu sayede tane boyut etkisi de gözlemlenmiştir. Nihai ürüne yapılan mikro yapısal, mekanik, termal iletkenlik ve yoğunluk testlerinden elde edilen veriler ışığında ne gibi özelliklerin kazanılıp kaybedildiği teknik olarak belirlenmiş ve literatüre kazandırılmıştır.

Abstract:
In this research, metakaolin and colemanite admixtures will be evaluated together with brick base ash in the production of heat insulation material by using the recent trend geopolymerization method. Geopolymers, which are cementless technology, are generally formed by reaction of alumina and silica based clays with alkali activators. 
Among the geopolymer-based products, geopolymer foams are in demand because of their low thermal conductivity and nature-friendly products. Although the best results in the production of geopolymer foam have been achieved by using Metakaolin as the source of aluminasilicate, geopolymers with very good properties are also produced by using waste products from different sectors. In this study, base ash formed as a result of the intensive brick production process in Afyon, Kütahya and Turgutlu districts will be used as the source of aluminasilicate. The brick base ash is mixed at the maximum rate with the minimum proportions of metakaolin and dissolved in alkali consisting of sodium silicate and sodium hydroxide. Hydrogen peroxide is added to provide foam formation. Homogeneity will be ensured during pore formation by addition of surfactant. The mixture poured into the molds will be cured at 70oC and 90oC for 6 hours. One of the prescriptions will have a different cure condition. In this context, the mortar would be poured into the mold, and after swelling, we would wait for one day with the mouth closed. After one day, the product, which is removed from the mold, will be kept in a sealed bag for 28 days and subjected to cure at its own temperature and humidity. The products that complete the curing period shall be kept for 28 days in room conditions for testing. In addition, in order to observe the effect of low atomic diameter colemanite mineral additive on the microstructural and mechanical properties of the final product, colemanite prescription experiments will be carried out under the same process and curing conditions. Colemanite with two different grain sizes (45µ and 75µ) will be used for observing the grain size effect. The characteristics of microstructural, mechanical, thermal conductivity and density tests of the final product will be determined and given to the literature.