Geopolimerler ve kullanım alanları
Alüminosilikat İnorganik Polimerler ve Alkali Aktive Edilmiş Çimento olarak da adlandırılan geopolimerler alkalide çözünebilen alüminyum ve silikon öncülleri (alüminosilikatlar) tabanlıdır. Geopolimerlerin yapısal farklılıkları ve sonuç özellikleri, geopolimer sentezindeki diğer değişkenlerin yanında, silikon/alüminyum amorf molar oranına, alkali metal katyon tipine ve konsantrasyonuna, su içeriğine ve kür rejimine bağlı olarak açıklanabilir.
Geopolimerlerin ana malzemeleri, kalsiyum cürufu, uçucu küller, endüstriyel kömür külü ve killer, kaolinit ve metakaolin gibi geniş bir yelpazede alüminosilikat kaynaklarından elde edilebilir. Metakaolin, inşaat endüstrisinde diğer alüminosilikat kaynaklarına kıyasla daha gelişmiş reaksiyon, aktivasyon ve yüksek saflık nedeniyle çimento bağlayıcıları olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Geopolimer öncülleri dehidroksillenmiş kil, yani metakaolin ve uçucu kül, alüminyum ve çelik cüruflar ve kullanılmış metal işleme çözeltileri gibi çok çeşitli endüstriyel ve tarımsal yan ürünler, seramik hammaddeden silis dumanı, pirinç kabuğu külleri ve ezilmiş cam tabanlı olabilir. Öncüllerin, alkali çözünmeyi ve sonuçta geopolimer oluşumunu kolaylaştırmak için amorf formda önemli miktarda alüminyum ve/veya silikon varlığına sahip olmaları gerekmektedir.
Geopolimerin belirleyici özelliği, bağlayıcı fazın, suda çözünmeye karşı nispeten dirençli olan silikat ve alüminat gruplarının üç boyutlu tetrahedral jel çerçevesine bağlı alüminyum ve silisyum içeren bir alkali alümina silikat jelinden oluşmasıdır.
Alüminat grubunun yük dengelemesi, genellikle sodyum ve potasyum alkali metal katyonları tarafından yapılır. Geopolimer, tipik olarak metakaolin veya uçucu kül gibi kısmen reaksiyona girmiş öncüllerin, katı tepkime ürünlerinin ve gözenek boşluğunun bir karışımı olarak düşünülebilir. Gözenek boşluğunun bir kısmı sulu alkali çözeltiyle doldurulur. Sertleşmiş geopolimer, karıştırma ve şekillendirme işlemi sırasında agregalar, güçlendirme malzemeleri ve işleme yardımcıları tarafından modifiye edilebilen amorf bir cam benzeri yapıya sahiptir.
Geopolimerlerin kullanımındaki itici güç, yan ürün stoklarını azaltma, doğal kaynakların daralmasına olan bağımlılığı azaltma ve çimento üretiminden karbondioksit emisyonlarında net bir azalma sağlama potansiyeline sahip, sentezinde mevcut olan endüstriyel yan ürünleri tüketme kabiliyetidir.
Geopolimerler için potansiyel yüksek performanslı uygulamalar:
Kimyasal maddelere dayanıklı bent ve döşeme örneğin kanalizasyon arıtması, mandıra döşemesi, elektrolitik çıkarma hücreleri. Güneş enerjisi ısı transfer bileşenleri. Petrol & Gaz kuyu çimentolama. Çelik, ahşap ve mevcut beton yapıları için ısıya dayanıklı kaplamalar. Tünel kaplamaları. Tezgah üstleri. Yangına dayanıklı kapı söve ve pencere çerçeveleri için ekstrüzyon profilleri. Asansör bileşenleri. Gözenekli mamuller de dahil olmak üzere ısı yalıtım sistemleri. Demiryolu traversleri, Kanalizasyon boruları.
