تصنيع وتوصيف السمنت الجيوبوليمري ذي الأساس الميتاكاؤوليني من الكاؤولين العراقي

الباحث

أحمد جعفر عبد الجبار

المشرف

سرمد عماد ابراهيم - هناء عرير سميج

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Geopolymer cement;Metakaolin;Iraqi kaolin;Characterization

من أهم أنشطة البناء في جميع أنحاء العالم معالجة وإعادة تأهيل الهياكل الخرسانية المتضررة. تتحلل العديد من الهياكل الخرسانية ، في بعض الأحيان في وقت مبكرء وتحتاج إلى معالجة لاستعادة الحماية و اعادتها للخدمة. في الآونة الأخيرة ، حظيت الجيوبوليمرات (GPs) باهتمام واسع النطاق نظرًا لقدرتها على استبدال السمنت العادي تماماً بكفاءة أفضل وتكلفة أقل وأضرار أقل للبيئة المناخية. يهدف هذا العمل إلى تصنيع السمنت الجيبوليمري المعتمد على الميتاكاؤولين (MK) من الكاؤولين العراقي المحلي في درجة حرارة الغرفة. وإمكانية استخدامه كمواد معالجة للهيكل الخرساني بنوعين من المحاليل القلوية ، الأول يعتمد على الصوديوم مع و8120 / 713:0 بنسبة ٠، 1 والثاني يعتمد على مزيج من الصوديوم والبوتاسيوم مع نسب و4120 / 21320 و 20 0.4:1 و0.6:1 على التوالي. استخدمت النانو سيليكا جل كمصدر معزز للسيليكا. كانت المتغيرات المدروسة هي نسبة الماء / الميتاكاؤولين (W/ MK) ، نسبة Si / Al ، ووقت الخلط لعجينة الجيوبوليمر المعتمد على MK تم استخدام حيود الأشعة السينية (XRD) © مطيافية الأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه (FTIR) ، تحليل حجم الحبيبات (PSA) ، التحليل الحراري التفاضلي / التحليل الحراري الوزني ٠، (DTA / TGA) المجهر الإلكتروني الماسح ،(SEM) مطيافية تشتت الطاقة بالأشعة السينية mappings (EDS) وتقنيات أخرى لتوصيف العينات المحضرة. تم اختبار هذه العينات من حيث قوة التلاصق وقوة الانضغاط والخصائص الفيزيائية. تم استخدام برنامج المينيتاب من اجل الحصول على التأثير الرئيسي للمتغيرات على خصائص الجيبوليمر. أظهرت النتائج تأثيرًا قويًا لنسبة ١ MK 777 على خصائص الجيوبوليمر ، حيث يكون تقليل هذه النسبة Uys pe لتحقيق جيوبوليمر بخصائص أفضل. تم تحقيق قوة تلاصق ممتازة للجيوبوليمر المحضر من الصوديوم بحوالي 7 ميجا باسكال لنسبة MK / 777 © نسبة Si / Al ووقت خلط )0.46 ، 1.6 ، و 1 دقيقة) على التوالي. ومع ذلك ، انخفضت هذه القوة بنحو 80/ بأضافة أيونات البوتاسيوم. وفي الوقت نفسه، أقصى مقاومة انضغاط تم تحقيقها عند 3 و 14 و Lag, 8 كانت 65 و 92 و 86 ميجا باسكال على التوالي لنسبة W/ MK , نسبة Al / 51 ووقت خلط )0.74 ، 1.72 ، 3.5 دقيقة) ، )0.46 ، 1.85 ، 1 دقيقة) ، )0.74 ، 1.72 © 3.5 دقيقة) على التوالي. تم الاستنتاج أيضًا أنه من خلال زيادة نسب Al / 51 ، تزداد كثافة الجيوبوليمر المحضر من الصوديوم والصوديوم والبوتاسيوم معا. كشفت النتائج أيضًا أن فترة الخلط لمدة دقيقة واحدة كانت كافية لإنتاج عجينة اسمنت متجانسة وكثيفة مع قوة تلاصق جيدة.

The repair and restoration of damaged concrete structures are one of the most important construction tasks worldwide. Several concrete structures are deteriorating, sometimes early, and require repair to ensure their safety and serviceability. Recently, geopolymers cement (GPs) have received widespread attention due to their ability to completely replace ordinary cement with better efficiency, lower cost, and less damage to the climatic environment. This work aimed to prepare metakaolin (MK) based geopolymer cement from local Iraqi kaolin at room temperature, and the possibility of using it as a repair materials for concrete structure with two types of alkaline activator, for the first one was based on sodium with Na2O/Al2O3 mole ratio of 1:1, and the second one was based on a mixture of sodium and potassium with Na2O/Al2O3 and K2O/Al2O3 mole ratio of 0.4:1 and 0.6:1 respectively. Nano silica gel has been used as an additional source of silica. The studied parameters were, water/ metakaolin (W/MK) ratio, Si/Al ratio, and mixing time for MK based GP cement. X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) , particle size analysis (PSA), Differential thermal analysis / Thermogravimetric analysis (DTA/TGA), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive detector (EDS), mapping, and other techniques have been used to characterize the prepared samples. These samples were tested for their bonding, compressive strength, and physical properties. Minitab software was used to achieve the main effect of processing parameters on the GP properties. Results showed a strong effect of the W\MK ratio on GP properties, in which decreasing this ratio are necessary to achieve GP with better properties. Excellent bond strength was achieved for Na based GP of about 7 Mpa for the corresponding W/MK ratio, Si/Al ratio and mixing time of (0.46, 1.6, and 1min) respectively. However, this strength was decreased by about 80% with the incorporation of potassium ions. Meanwhile, the maximum compressive strength achieved at 3, 14, and, 28 days were 65, 92, and 86 Mpa respectively for the corresponding W/MK ratio, Si/Al ratio and mixing time of (0.74, 1.72, 3.5 min), (0.46, 1.85, 1 min), and (0.74, 1.72, 3.5 min) respectively. For both (Na) and (K, Na)-activated GP, it was also concluded that by increasing Si/Al ratios, the density of GP increases. The findings also revealed that a one-minute mixing period was sufficient for producing a homogeneous and dense GP paste with good bonding strength.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب