Reverse Monte Carlo modeling of metakaolin and metakaolin- based geopolymer

SERHAT ARCA

Reverse Monte Carlo modeling of metakaolin and metakaolin- based geopolymer

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SERHAT ARCA

Danışman: SEZEN SOYER UZUN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Metakaolin ve Na2Si3O7/NaOH çözeltileri kullanılarak yaklaşık kompozisyonu NaAlSi2O6.5.5H2O olan jeopolimer oda koşullarında sentezlenmiştir. Kaolin, metakaolin ve jeopolimer için yüksek enerjili x-ışını kırınım verisi Argonne Ulusal Laboratuvarında elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler öncelikle kaolinin metakaoline kalsinasyonu sırasında meydana gelen yapısal değişikliklerin tespit edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Radyal dağılım fonksiyonları incelendiğinde, kalsinasyon öncesinde altı olan Al atomunun koordinasyon numarasının çoğunlukla dörde dönüştüğü tespit edilmiştir. Metakaolin ve jeopolimer sistemleri için üç boyutlu modellerin elde edilmesi amacıyla yüksek- enerjili x-ışını verileri ile Reverse Monte Carlo (RMC) modelleme yöntemi kullanılmıştır. Metakaolin için elde edilen RMC modelinde, kaolinin yapısında görülen Al ve Si katmanlarının kalsinasyon sonrasında halen korunduğu; ancak katmanlarda bozulmaların meydana geldiği tespit edilmiştir. Metakaolin yapısında Al ve Si katmanları arasındaki mesafe 3.1 Å olarak belirlenmiştir. Jeopolimerin RMC modeli incelendiğinde ise, jeopolimerin birbirine çapraz bağlı AlO4 ve SiO4 tetrahedral ünitelerden oluştuğu gözlenmiştir. Oluşturulan bu model kullanılarak elde edilen bağ açısı dağılımının mineral lösit ile benzer olduğu belirlenmiştir. NaAlSi2O6.5.5H2O jeopolimerinin orta- ölçekteki düzeninin belirlenmesi amacıyla yapılan halka boyutu dağılımı analizi sonuçlarına göre, jeopolimerin çoğunlukla 7 ve 8 halkalı AlO4 ve SiO4 tetrahedral ünitelerden oluştuğu, bunun yanında önemli bir miktarda 6 halkalı yapıların jeopolimer yapısında bulunduğu tespit edilmiştir. Jeopolimer için elde edilen sonuçlar, jeopolimer yapısına analog olarak kabul edilen minerallerle, lösit, nefel ve analsim, kıyaslandığında, jeopolimer yapısında bu minerallere kıyasla çok daha geniş bir aralıkta halkalı yapıların bulunduğu görülmüştür.