TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Geopolümeeri kasutusvõimalused teedeehituses

Ehrlich, Marko (2019) Geopolümeeri kasutusvõimalused teedeehituses. [thesis] [en] Usage of Geopolymer in Road Construction.

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (2MB) | Preview

Abstract

Lõputöö eesmärgiks oli valmistada geopolümeeri põlevkivituhast ning leida sellele rakendust teedeehituses tänavakivide ja äärekivide kasutamisena, asendamaks praegu kasutusel olevaid tsementbetoonil baseeruvaid tänava- ning äärekive. Lõputöö raames valmistati erinevaid segusid katsekehade loomiseks, kokku valmistati 56 erinevat katsekeha erinevate segu koostistega, et leida kõige optimaalsem ning kõige tugevam segu koostis. Valminud katsekehadele teostati survetugevuse mõõtmised, mis viidi läbi Tallinnas Teede Tehnokeskuses. Lisaks, kõige paremate tulemustega segudele määrati esialgne hind. Kokku valmistati 56 erineva segu koostisega katsekeha, mis kõik andsid eelduse järgmistele katsetustele. Proovikatsetel prooviti valmistada geopolümeeri, saamaks teada kas geopolümeer tekib ning kuidas. Tulemused ei olnud märkimisväärsed, valminud katsekeha oli pehme ning erilist tahenemist ei näidanud. Esimeses rotatsioonis võeti tulemusi arvesse, eelnevalt oli NaOH molaarsus liiga suur ning otsustati NaOH 5M peale lahjendada. Segudes kasutatav täitematerjal kuumutati 500 °C, et kuivaine omadusi parandada, lisaks võeti kasutusele naatriumsilikaat. Täitematerjali kuumutamine näitas segude paremaks muutumist, segud olid tekstuurilt paremad, ei tekkinud nii palju mikrolõhesid ja –pragusid. Kuna katsekehad tahenesid kiirelt, otsustati leelisaktivaatoritena kasutatavaid vedelikke lahjendada 1M peale, lootes, et katsekehad püsivad kauem niisketena ning lõpp tulemusena on vastupidavamad. Teises rotatsioonis pandi paika segu kogused, kus põlevkivituha kogus jäi samas ning ning lisatav savi kogus varieerus. Katsekehade jaoks valmistati spetsiaalsed anumad, luues eelduse, et kõik katsekehad on võrdse suurusega ning mõõtmistulemused on täpsed. Teise rotatsiooni katsekehadel selgus, et kõige paremat võimet vastupanna koormustele omavad katsekehad, mille kuivaine kogus on suurem, võttes optimaalseks kuivaine koguseks 200 g. Kolmandas rotatsioonis teostati katsed, lähtudes teise rotatsiooni tulemustest, kus täitematerjalina kuivaine kogused olid üldmahuga 200 g ning lisatava vedeliku kogused jäid 100 ml. Katsekehade tugevus paranes märgatavalt. Kolmanda rotatsiooni viimaste katsete puhul täheldati, et segu on kuiv ning selle segamine on raskendatud. Lähtudes saadud tulemustest, otsustati neljandas rotatsioonis kasutada kolmanda rotatsiooni viimaste katsekehade segu koguseid, kuna need segud olid kõige KOKKUVÕTE 53 tugevamad ning lisaks võeti kasutusele segu, kus kuivaine on täielikult põlevkivituhk. Neljandas rotatsioonis jäi segudes kasutatav kuivaine maht samaks ning lisatav vedeliku kogus varieerus, kuna varasemalt valmistatud segud olid kuivad ning segu tekstuur jäi ebaühtlane. Neljandas rotatsioonis valmistatud katsekehad olid erinevad. Kõige optimaalsem vedeliku kogus 200 g kuivaine juures on 120-140 ml, segud mis valmistati suurema kogusega vedelikuga olid nõrgemad ning deformeerusid kergelt, murdudes keskelt pooleks. Neljandas rotatsioonis saadud tulemused olid lõputöö jooksul kõige paremad. Katsekehad näitasid märkimisväärset võimet vastupanna neile avaldatavatele koormustele. Katsekehad numbriga 51 ja 52 on kõige suurema potentsiaaliga ning lähtudes lõputöö eesmärgist siis kõige õnnestunumad. Nende kahel katsekehal oli kõige parem tulemus survetugevuste mõõtmistel ning nende katsekehade valmistamisel kasutati 100% põlevkivituhka. Lõputöö tulemused on autori arvates edukad. Edasist protsessi võiks jätkata katsekehadega mis on toodud Tabelis 15. Antud katsekehad on kõige parema suutlikkusega vastu võtmaks koormuseid ning segude koostised on varieeruvad, mis tähendab, et segu koostised on erinevad ning see sobib edasisteks katsetusteks. Antud tulemuste põhjal võiks teostada külmakindluse mõõtmised, luua esialgne prototüüp, mis on sarnane praegu kasutusel olevale tänavakivile ning testida paindetugevust. See annab võimaluse võrrelda, kuidas lõputöö jooksul valmistatud katsekehad toimiksid võrreldes praegu kasutusel olevate tänava- ning äärekividega.

Abstract [en]

The title of this thesis is Usage of Geopolymer in Road Construction. The aim of the given graduation thesis was to make geopolymer using oil shale ash and to implement it in road construction as paving stone and curb stone as a replacement for stones made of cement concrete. During the graduation thesis different sorts of mixtures were made for different test pieces. In total of 56 different test pieces were created to find the most optimal and strong compositions for creating a new mixture. Completed test pieces were subjected to tests of compressive strength carried out in Teede Tehnokeskus. An initial price was assigned to mixes with best results. Total of 56 complete test pieces with different mixtures were made giving premise for following tests. Attempts were made to create geopolymer to determine if and how the material is formed. The results were not significant considering the test piece was soft and was not solidified. The results were taken into account in the first rotation since the NaOH molarity was previously too great and the decision was to dilute NaOH to 5M. To improve the properties of the dry matter the filling material used in mixes was preheated to 500 °C and sodium silicate was introduced to the mixture. Heating the filling material showed approvement in texture of the mixes and the results showed less microfractures. As the test pieces dried quickly the liquids used as alkaline activators were diluted to 1M in hoping that the test bodies stay wet longer and ultimately be more durable. In the second rotation the amount of mixture was set - the amount of fly ash remained the same and the added clay varied. Special containers were made for the test pieces assuming that all test pieces were of equal size and that the results of the tests were accurate. As a result of the second rotation it was made clear the best resilience was in test pieces of more substantial amount of dry matter. The amount of optimal dry matter was 200 g. Results of second rotation was taken into account in the third rotation where the total amount of dry matter as filling material was 200 g and added liquid amount stayed at 100 ml. The strength of the test pieces improved significantly. The results of the third rotation showed the mixture being dry and difficult to mix. Based on the results achieved it was decided to use the same amount of mixture created during the third rotation in the fourth rotation as well as these mixtures were the strongest and the mixture where dry matter is only consisted of fly ash. In the fourth rotation the SUMMARY 55 amount of dry matter used in mixtures stayed the same and the amount of liquid added was variable as previously made test pieces were with bad texture and the mixture was uneven. Test pieces made in the fourth rotation were different. The most optimal liquid amount in 200 g of dry matter is 120- 140 ml as mixtures made with higher amount of liquid were too weak and deformed slightly, breaking half in the middle. The results achieved in the fourth rotation were the most outstanding during the overall thesis. Test pieces showed remarkable durability to compressed strength. Test pieces 51 and 52 have the most potential and taken into consideration the aim of the graduation thesis are the most successful ones. The two test pieces had the best results in the tests of compression strength and 100% of fly ash were used in the making of the test pieces. According to the author of the given graduation thesis the test results are successful. The further process could be continued with the test pieces shown in Table 15. These pieces have the best capacity to withstand great compression and the mixtures are variable meaning the compositions of the mixture are different and are ideal for further testing. According to the results the following steps should be tests to determine the resistance to cold, creating a prototype similar to paving stones used at the moment and testing the flexural strength. This provides an opportunity to compare how test pieces produced during the thesis work compared to the current paving and curb stones.

Item Type: thesis
Advisor: Sven Sillamäe
Subjects: Construction > Road Construction > Road design > Road construction materials
Divisions: Institute of Construction > Road Construction
Depositing User: Marko Ehrlich
Date Deposited: 06 Jun 2019 07:09
Last Modified: 06 Jun 2019 07:09
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/4666

Actions (login required)

View Item View Item