Production of silica fume-based geopolymeric foam

Abstract

Bu çalışma silis dumanının köpük jeopolimerik malzeme üretimi için sodyum hidroksit çözeltileri ile aktivasyonunu incelemektedir. Toz çeşitli konsantrasyonlarda NaOH çözeltisi ile, farklı çözelti-tozu oranlarında karıştırılmış ve 100 °C 'de farklı süreler boyunca kürlenmiştir. 200-500 °C 'de ısıtılması ile, ilk hamurun 10 katına kadar varan hacim artışları gözlenmiş ve gözenekli bir yapı ortaya çıkmıştır. İlk hamur karışımına öğütülmüş perlit, genleşmiş perlit, ve bazalt liflerinin katkı olarak eklenmesi de denenmiştir. Bu çalışmanın ana hedefi mümkün olan en düşük yoğunluğa sahip homojen köpük yapının elde edilmesidir. Üretilen malzemelerin son yoğunluğu ~50 kg /m3 'e kadar düşürülebilmektedir. Numunelerin morfolojik özellikleri SEM analizi ile incelenmiştir. Genleşmiş malzemelerin basınç dayanımları 50 kPa ile 1 MPa aralığında ölçülmüştür. Hamurların yapısal değişimi de FTIR spektroskopisi ve 29Si MAS NMR ile belirlenmiştir. Gözenek boy dağılımı ve gözenek hacmi, azot adsorpsiyonu ile ve x-ışını mikrotomografı yöntemleriyle ölçülmüştür.

This study investigates the activation of silica fume powder with sodium hydroxide solutions, to produce foamy geopolymeric material. The powder was mixed with NaOH solutions of different concentration, at different solution-to-powder ratios and cured at 100 °C for different length of time. Upon to heating to 200-500 °C, a volume expansion up to 10 times of the initial paste volume took palace, and a porous structure resulted. Ground perlite, expanded perlite and basalt fibers were tested as additives to the initial mixtures. The main goal of this study was to reach a uniform foamy structure with as low density as possible. The final density of materials decreased to as low as ~50 kg/m3. The morphological characteristics of samples were investigated by SEM analyses performed on heat treated products. Compressive strength of expanded materials ranges between 50 kPa and 1 MPa. Also the structural evolution of pastes was determined using FTIR spectroscopy and 29Si MAS NMR measurements. Pore size distribution and pore volumes measured by nitrogen adsorption and x-ray microcomputed tomography.