Sentetik kalsiyum silikat sentezi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarının incelenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Buse BOZAN BEYDAĞI

Danışman: Fatma Suna Balcı

Özet:

Kalsiyum silikatlar çeşitliliklerini birbirlerine yakın Ca/Si oranlarından alan hidrat ve anhidrat formda bulunan yapılardır. Ülkemizde ekonomik düzeyde üretimi söz konusu olmayan yüksek gözenekliliğe sahip bu yapılar hafif olmaları ve yüksek mekanik dayanımlarından dolayı ısı yalıtımında kullanım alanı bulurken, yüksek termal dayanımları ile de yangından korunma amacıyla şekillendirilerek veya yarı mamul madde olarak kullanılmaktadır. En yaygın kullanıma sahip olanlar hidrat formunda bulunan tobermorit (Ca5Si6O16(OH)2.5H2O) ve xonotlit (Ca6Si6O17(OH)2) yapılarıdır. Bu çalışmada tobermorit ve xonotlit fazlarına göre farklı besleme (Ca/Si: 0,83 ve 1,00) ve su/katı (10 ve 15) oranlarında sentez çalışmaları yürütülmüştür. Farklı sıcaklık (40, 60 ve 80oC) ve sürelerde (2 ve 4 saat) ön-reaksiyon işlemi gerçekleştirilmiş ve sonrasında filtrasyon yaparak veya yapmayarak, 200oC'de otojen basınçta otoklava yerleştirilip sentez tamamlanmıştır. Elde edilen ürünler oda sıcaklığında, etüvde 60oC'de ve -110oC'de dondurarak kurutma (freeze-dryer) teknikleri ile kurutulmuştur. Malzemenin termal davranışında, 250oC 'den sonra bağlı su ve -OH uzaklaşmasının başladığı ve 300 oC sonrası belirginleştiği, 700oC sonrası katı faz transformasyonun meydana geldiği görülmüştür. Bu faz geçişleri ile kalsinasyon sıcaklığı 300 ve 700oC olarak seçilerek sentez çalışmaları yürütülmüştür. Besleme oranlarının arttırılması ile kütle kayıpları ve XRD ile tipik C-S-H kristal pikleri tüm örneklerde görülmüştür. FT-IR analiz sonuçlarına göre ön reaksiyon sıcaklığı ve süresinin artması ve dondurarak kurutma ile Si-O bağlarının şiddetlenmesine yol açmıştır. Ürün sentez başarısı ICP-OES ile fazların kimyasal yapıları bulunarak desteklemiştir. TEM ve SEM görüntülerine göre kalsiyum oranı arttıkça daha yapışık folyo ve fibril görüntüler elde edilmiştir. Isı iletkenlik katsayıları beklenilen değer aralığında (<0,065 W/m.K) bulunmuştur. Sentezlenen ürünlerde her iki besleme oranlarında da en iyi sonuç 80oC, 4 saat, dondurarak kurutma şartlarında elde edilmiştir.