Qranit tullantısı əsaslı geopolimer köpük, silisium və alüminium baxımından zəngin qranit sənaye tullantısının güclü qələvi aktivatorlarla reaksiyaya salınması və bu tədqiqatda mikrodalğa enerjisi ilə sürətləndirilmiş bərkimə/sinterləmə tətbiqi nəticəsində yaradılan məsaməli aluminosilikat tikinti materialıdır. Tədqiqatda qranit tozunun payı kütləcə %70-dən %78-ə artırılan və qələvi məhlulun payı %28-dən %20-yə azaldılan G1–G5 adlı beş kompozisiya hazırlanmış; hər kompozisiya üçün üç nümunə istehsal edilmişdir.

Nümunələr təxminən 650 W mikrodalğa gücündə əvvəlcə 3 dəqiqə işlənərək qəlibdən çıxarılmağa imkan verən ilkin möhkəmliyə çatdırılmış, qəlibdən çıxarıldıqdan sonra daha 3 dəqiqə mikrodalğa emalına məruz qoyulmuşdur. Daha sonra mexaniki sınaqdan əvvəl otaq şəraitində 24 saatlıq stabilləşdirmə tətbiq edilmişdir. Bununla belə, məqalədə verilən əsas sıxılma möhkəmliyi nəticələri 28 günlük nümunələrə aiddir; buna görə 13–20 MPa aralığındakı möhkəmlik dəyərləri “6 dəqiqədə əldə edilən son sıxılma möhkəmliyi” kimi şərh edilməməlidir.

Mənbə Cədvəl 3-ə görə sıxılma möhkəmliyi G1-də 13 MPa, G2-də 14 MPa, G3-də 15 MPa, G4-də 18,34 MPa və G5-də 20 MPa-dır. G5, həmçinin 1,49 g/cm³ bulk density, 1,79 g/cm³ apparent density və %2,02 su udma indeksi ilə seriyada seçilən kompozisiyadır. G1 isə 24 saatlıq suya batırma zamanı parçalandığı üçün kəmiyyət su udma dəyəri əldə edilməmişdir.

FTIR analizində geopolimer skeleti ilə əlaqəli Si–O–Si/Al zolağının qranit ilkin materialındakı təxminən 1000 cm⁻¹ sahəsindən geopolimer nümunələrdə 900–860 cm⁻¹ sahəsinə sürüşməsi qələvi aktivləşmədən sonra aluminosilikat şəbəkənin yenidən təşkil olunması ilə əlaqələndirilmişdir. Si–O–T zolağının inteqrasiya olunmuş sahəsi G1-də 41.900 a.u.-dan G5-də 44.680 a.u.-ya yüksəlmişdir. XRF analizində Si/Al molyar nisbəti G1 üçün 6,50-dən G5 üçün 11,4-ə yüksəlmişdir.

SEM görüntüləri G2-dən G5-ə doğru açıq və heterogen məsaməli quruluşdan daha sıx və homogen geopolimer matrisə keçidin olduğunu göstərir. Tədqiqatçılar sıxılma möhkəmliyindəki artımı yalnız ümumi məsaməlilikdəki dəyişikliklə deyil, həm də məsamə morfologiyası, matris homogenliyi və Si–O–Si / Al–O–Si şəbəkəsinin inkişafı ilə birlikdə izah edirlər.

Tədqiqat mikrodalğa emalı yanaşmasının ənənəvi termal bərkimə ilə müqayisədə aktiv emal enerjisini %90-dan çox azalda biləcəyini iddia edir. Lakin bu nəticə ətraflı həyat dövrü qiymətləndirilməsinə və ya birbaşa sənaye enerji auditinə əsaslanmır. Bundan əlavə, mənbədə enerji hesabının özündə uyğunsuzluq vardır: metod bölməsində 650 W × 6 dəqiqəlik emal 1,08 Wh kimi yazıldığı halda, nəticələr bölməsində təxminən 0,065 kWh/batch verilir. İkinci dəyər 650 W gücün 6 dəqiqə işlədilməsinin ölçü vahidlərinə uyğun hesabı ilə uzlaşır.

Tədqiqatın əsas problemi

Qranitin kəsilməsi və emalı sənayesi əhəmiyyətli miqdarda xırda dənəli tullantı yaradır. Mənbə tədqiqatı dünya qranit istehsalının təxminən %20–25-nin tullantıya çevrilə bildiyini və incə qranit tozunun su ilə birləşdikdə kolloidal tullantı yaradaraq torpaq və yeraltı sular üzərində ekoloji təzyiq yarada biləcəyini bildirir.

Digər tərəfdən, ənənəvi sement, keramika və kərpic istehsalı yüksək temperatur, uzun proses müddətləri və əhəmiyyətli enerji sərfi tələb edə bilər. Geopolimer texnologiyası silisium və alümina ehtiva edən mineral və ya sənaye tullantılarının qələvi aktivləşdirilməsi yolu ilə Portland sementinə əsaslanmayan bağlayıcı şəbəkələr yaratmağı hədəfləyən alternativ material yanaşmasıdır.

Bu tədqiqatın özünəməxsus problemi eyni eksperimental dizaynda iki sualı birləşdirir:

• Qranit emalı tullantısı birbaşa aluminosilikat ilkin material kimi geopolimer köpüyə çevrilə bilərmi?
• Uzunmüddətli ənənəvi bərkimə əvəzinə bir neçə dəqiqəlik mikrodalğa emalı istifadə edildikdə kifayət qədər mexaniki, fiziki və termal sabitlik əldə edilə bilərmi?

Geopolimer Köpük Nədir və Bu Tədqiqatda Necə Hazırlanmışdır?

Bu tədqiqatdakı geopolimer köpük, üyüdülmüş qranit tullantısındakı Si və Al tərkibli fazaların 14 M NaOH və natrium silikat ehtiva edən güclü qələvi mühitdə aktivləşdirilməsi, sonra isə reaksiyanın mikrodalğa enerjisi ilə sürətləndirilməsi nəticəsində yaranan məsaməli aluminosilikat matrisdir. “Köpük” quruluş məsaməlidir; bununla yanaşı, kompozisiya artdıqca məsamə şəbəkəsi daha sıx və homogen hala gəlir.

Xammal kimi istifadə edilən qranit tullantısının oksid tərkibi

SiO₂ və Al₂O₃-nin üstünlük təşkil etməsi qranit tullantısının geopolimerləşmə üçün lazım olan silisium və alüminium növlərini təmin edə bilən aluminosilikat ilkin material kimi qiymətləndirilməsinin əsas kimyəvi səbəbidir.

G1–G5 kompozisiyaları

Mənbənin metod mətnində natrium hidroksid kütləcə %7, natrium silikat isə %18 kimi də göstərilir. Lakin bu iki dəyərin cəmi %25 olduğu halda, G1–G5 üçün ümumi qələvi məhlul miqdarı %28-dən %20-yə dəyişir. Məqalə sabit %7/%18 dəyərləri ilə dəyişən ümumi qələvi məhlul faizlərinin dəqiq necə uzlaşdırıldığını ətraflı izah etmir. Buna görə Verianla mətnində nisbətlər yenidən şərh edilməmiş, mənbədə verilən iki məlumat ayrı-ayrılıqda saxlanılmışdır.

Nümunələrin hazırlanma prosesi

Qranit tozunun hazırlanması

Qranit tullantısı Lahore, Punjab şəhərindəki yerli mərmər emalı müəssisəsindən toplanmışdır. Material əvvəlcə TECHTONGDA 100 × 60 Mini Jaw Crusher ilə qırılmış, sonra mənbədə 6′ × 48′ ölçü, 4 ton/saat tutum, 200 mesh, 26 rpm və 70 HP xüsusiyyətləri göstərilən kürəli dəyirmanda üyüdülmüşdür.

Üyüdülmüş toz ASTM C136/C136M-19 əsasında elektrikli ələk silkələyicisi ilə ələnmiş və 50–200 µm aralığındakı hissəciklər istifadə edilmişdir.

Qəliblər və təkrar sayı

Silindrik Teflon qəliblərin diametri 32 mm, hündürlüyü 46 mm-dir. Qəliblər nümunənin çıxarılmasını və yenidən istifadəsini asanlaşdırmaq üçün uzununa iki hissəyə ayrılmış və bağlayıcı lentlə birləşdirilmişdir.

Hər G1–G5 kompozisiyası üçün üç nümunə (n=3) hazırlanmışdır. Bununla belə, məqalənin nəticə cədvəllərində standart sapma, etibar intervalı və ya p-dəyəri kimi ətraflı inferensial statistika təqdim edilmir. Mənbə Şəkil 6-da xəta çubuqları görünsə də, onların ədədi dəyərləri və xəta növü mətndə açıq şəkildə göstərilməmişdir.

Mikrodalğa Emalı Həqiqətən Nə Qədər Sürətlidir?

Mənbə metoduna görə təxminən 650 W gücündə ilk 3 dəqiqəlik mikrodalğa emalı nümunəyə qəlibdən çıxarıla biləcək ilkin möhkəmlik qazandırmış, nümunə çıxarıldıqdan sonra daha 3 dəqiqə mikrodalğa emalına məruz qoyulmuşdur; aktiv mikrodalğa müddəti cəmi 6 dəqiqədir. Sonra sınaqdan əvvəl 24 saat otaq şəraitində stabilləşdirmə tətbiq edilmişdir. Bununla yanaşı, təqdim edilən 13–20 MPa sıxılma möhkəmliyi nəticələri 28 günlük nümunələrə aiddir; buna görə “6 dəqiqə” istehsal/qəlibdən çıxarma üstünlüyünü “28 günlük son mexaniki sınaq” nəticələri ilə qarışdırmaq olmaz.

Mikrodalğa yanaşmasının nəzərdə tutulan üstünlüyü

Ənənəvi geopolimer istehsalında nümunələrin qəlibdə kifayət qədər ilkin möhkəmlik yaratması üçün uzun bərkimə müddətləri tələb oluna bilər. Mənbə ənənəvi üsulda qəlibdən çıxarmanın ən az yeddi gün çəkə bildiyini bildirir və öz üsulu ilə qəlibin məşğul qalma müddətinin dəqiqələrə endirildiyini iddia edir.

24 saatlıq otaq şəraitində gözləmə müəlliflər tərəfindən aktiv proses deyil, avadanlıq və enerji tələb etməyən stabilləşdirmə müddəti kimi qiymətləndirilmişdir. Buna görə məqalənin “emal müddətini 24 saata endirmə” iddiası mikrodalğanın 24 saat boyunca işlədiyi mənasına gəlmir.

Xarakterizasiya üsulları

FTIR geopolimerləşmə haqqında nə göstərdi?

Xam qranitdə təxminən 1000 cm⁻¹-də yerləşən Si–O–Si/Al skelet titrəyiş zolağı G1–G5 geopolimerlərində təxminən 900–860 cm⁻¹ sahəsinə sürüşmüşdür. Mənbə bu sürüşməni qələvi aktivləşmə zamanı rabitə mühitinin yenidən təşkil olunması və daha amorf geopolimer şəbəkəsinin yaranması ilə əlaqələndirir.

Təxminən 3650 cm⁻¹ və 1640 cm⁻¹ zolaqları müvafiq olaraq –OH dartılma və əyilmə titrəyişləri, eləcə də quruluşdakı udulmuş/bağlanmış su ilə əlaqələndirilmişdir. Daha yüksək qranit nisbətlərində bu zolaqların azalması davam edən polikondensasiya ilə şərh edilmişdir.

Təxminən 1470 cm⁻¹ sahəsindəki zolaq isə artıq qələvi ionlarının atmosfer CO₂-si ilə reaksiyası nəticəsində yarana biləcək karbonat növləri ilə əlaqələndirilmişdir.

G5 Kompozisiyası Niyə Tədqiqatın Ən Möhkəm Nümunəsidir?

Mənbənin şərhinə görə G5 seriyada ən yüksək qranit ilkin material nisbətinə (%78), ən yüksək Si/Al nisbətinə (11,4), ən yüksək FTIR Si–O–T inteqrasiya olunmuş zolaq sahəsinə (44.680 a.u.) və ən yüksək sıxılma möhkəmliyinə (20 MPa) malikdir; SEM müşahidələri də G5 matrisini daha sıx və homogen göstərir. Lakin G5-in hər fiziki parametrdə mütləq optimal olduğunu demək doğru deyil; mənbə Cədvəl 3-də G4-ün ümumi məsaməliliyi %17,22 ilə G5-in %18,58 dəyərindən aşağıdır.

XRF ilə Si/Al və Na/Al dəyişməsi

Mənbə G1 və G2-də ilkin materiala nisbətən daha yüksək qələvi məhlul miqdarının reaktiv silisiumun əlçatanlığını və şəbəkə əlaqəliliyini məhdudlaşdırdığını; G3–G5-də artan silisium tərkibinin daha inkişaf etmiş üçölçülü aluminosilikat skeletinə töhfə verdiyini iddia edir.

Geopolimerləşmə dərəcəsi

FTIR-də Si–O–T dartılma zolağının inteqrasiya olunmuş sahəsi “geopolimerləşmə dərəcəsi” üçün kəmiyyət göstəricisi kimi istifadə edilmişdir. Dəyər G1 üçün 41.900 a.u.-dan G5 üçün 44.680 a.u.-ya yüksəlmişdir.

Mənbəyə görə ən böyük artım G1 ilə G3 arasında baş verir, G3-dən sonra artım yavaşıyır. G4 və G5 istiqamətində son artımların müvafiq olaraq təxminən 120 və 60 a.u. olduğu göstərilmişdir. Müəlliflər bu plato davranışını daha çox qranitin mövcud qələvi məhlul tərəfindən tam aktivləşdirilə bilməməyə başlaması ilə izah edirlər.

SEM mikroquruluşu

Mənbənin 11-ci səhifəsindəki SEM paneli G2, G3, G4 və G5 nümunələrini müxtəlif böyütmələrdə göstərir. Bu real mikroskopiya görüntüləri elmi müşahidə olduğuna görə Verianla daxilində saxta SEM görüntüsü yaradılmamışdır.

Mənbə şərhinə görə G2-də daha açıq və bir-birinə bağlı məsamə şəbəkəsi, qismən inkişaf etmiş geopolimer gel və reaksiyaya girməmiş qranit hissəcikləri vardır; G3-də matris qismən sıxlaşmış; G4 və xüsusən G5-də isə daha kompakt, homogen və inkişaf etmiş aluminosilikat şəbəkəsi müşahidə edilmişdir.

Bu mikroquruluş sıxlaşması artan sıxılma möhkəmliyi və azalan su udma ilə birlikdə şərh edilmişdir.

Sıxılma möhkəmliyi

Sıxılma möhkəmliyi G1-dən G5-ə ardıcıl artır. Mənbə bunu yalnız qranit faizinin artması ilə deyil, geopolimerləşmə dərəcəsi və daha homogen mikroquruluşla əlaqələndirir.

Vacib bir zaman məhdudiyyəti vardır: bu sıxılma möhkəmliyi dəyərləri mənbə mətnində 28 günlük nümunələr üçün təqdim edilmişdir. Mikrodalğadan çıxan kimi 20 MPa möhkəmliyin ölçüldüyü nəticəsinə gəlmək olmaz.

Su udma və suda sabitlik

G1 nümunəsi 24 saatlıq suya batırma zamanı parçalanmış və buna görə kəmiyyət su udma hesabına daxil edilməmişdir.

G2 üçün su udma %3,10, G3 üçün %2,33, G4 üçün %2,06 və G5 üçün %2,02 olaraq bildirilmişdir. Daha yüksək su udma mənbə tərəfindən daha çox açıq məsamə ilə əlaqələndirilmişdir.

Mənbə G4 və G5-də təxminən %2 su udma dəyərini daha sıx aluminosilikat skeleti və daha aşağı açıq məsaməliliklə əlaqələndirir.

Sıxlıq və məsaməliliyin riyazi hesablanması

Mənbədə piknometr əsaslı apparent density aşağıdakı kimi verilmişdir:

\[ \rho_{a}=\rho_{w}\times\frac{m_2-m_1}{m_2-m_3} \tag{1} \]

Burada \(m_1\), piknometr + su kütləsini; \(m_2\), su + piknometr + çöldəki nümunənin kütləsini; \(m_3\), su + piknometr + içəridəki nümunənin kütləsini və \(\rho_w\) su sıxlığını ifadə edir.

Ümumi məsaməlilik:

\[ P_{\mathrm{toplam}} = \left( 1-\frac{\rho_{\mathrm{bulk}}}{\rho_{\mathrm{true}}} \right)\times100 \tag{2} \]

ifadəsi ilə hesablanmışdır. Bulk density ümumi nümunə həcmini, yəni bərk materialla birlikdə açıq və qapalı məsamələri əhatə etdiyi halda, true density yalnız bərk fazanın həcmini ifadə edir. Buna görə iki sıxlıq arasındakı fərq böyüdükcə hesablanan ümumi məsamə nisbəti artır.

Qapalı məsaməlilik:

\[ P_{\mathrm{kapalı}} = \left( 1-\frac{\rho_{\mathrm{apparent}}}{\rho_{\mathrm{true}}} \right)\times100 \tag{3} \]

və açıq məsaməlilik:

\[ P_{\mathrm{açık}} = P_{\mathrm{toplam}}-P_{\mathrm{kapalı}} \tag{4} \]

kimi verilmişdir.

Su udma tənliyi

\[ WA= \frac{W_2-W_1}{W_1}\times100 \tag{5} \]

Burada \(W_1\) quru nümunə kütləsi, \(W_2\) yaş nümunə kütləsidir. Tənlik nümunənin quru başlanğıc kütləsinə nisbətən nə qədər su qazandığını faizlə hesablayır.

TGA nəticələri

Termoqravimetrik analiz temperatur artdıqca nümunənin kütlə dəyişməsini izləyir. Mənbə şərhinə görə təxminən 100 °C ətrafındakı kütlə itkisi nəmlə, 90–200 °C aralığındakı dəyişikliklər uçucu birləşmələrin uzaqlaşması ilə, 200–500 °C aralığı kristal suyun uzaqlaşması ilə və təxminən 500–590 °C sahəsi bəzi karbonlaşma prosesləri ilə əlaqələndirilmişdir.

G2 nümunəsi daha yüksək qələvi məhlul tərkibi ilə birlikdə daha yüksək kütlə itkisi göstərmiş; G4 və G5 isə daha aşağı qələvi məhlul tərkibləri ilə daha aşağı ümumi kütlə itkiləri nümayiş etdirmişdir.

DTA nəticələri

Diferensial Termal Analiz əyrilərində təxminən 123–130 °C sahəsindəki endotermik hadisələr su desorbsiyası ilə əlaqələndirilmişdir. Mənbə 120 °C-dən aşağı sahəni hiqroskopik sərbəst su, 120–300 °C aralığını fiziki bağlı su və 300 °C-dən yuxarı dəyişiklikləri daha güclü bağlı növlərin parçalanması ilə əlaqələndirir.

Enerji Qənaəti İddiası Ətraflı Karbon İzi Analizidirmi?

Xeyr. Tədqiqatda tam həyat dövrü qiymətləndirilməsi, ətraflı karbon izi hesabı və ya sistemli enerji auditi aparılmamışdır. Enerji üstünlüyü mikrodalğanın nominal gücü və aktiv emal müddətinin ədəbiyyatda göstərilən uzunmüddətli laboratoriya sobası bərkimə şərtləri ilə müqayisəsinə əsaslanır; CO₂ azalması isə daha aşağı enerji tələbindən gözlənilən nəticə kimi şərh edilmişdir.

Mənbədə verilən enerji müqayisəsi

Metod bölməsində ənənəvi geopolimer soba bərkiməsinin 60–80 °C-də 24–48 saat və 1000–2000 W laboratoriya sobası ilə təxminən 24–96 kWh enerji sərf edə biləcəyi qeyd olunur. Ənənəvi bişmiş kərpiclər üçün ayrıca 900–1100 °C temperaturda bir neçə saat və təxminən 2–3 MJ/kg enerji sərfi göstərilir.

Mikrodalğa sistemi isə təxminən 650 W gücdə iki ədəd 3 dəqiqəlik dövr istifadə edir.

Enerji hesabındakı mənbə-daxili uyğunsuzluq

Mənbənin metod bölməsi belə bir ifadədən istifadə edir:

“6 min × 650 W = 3900 J = 1.08 Wh per sample.”

Bu çevirmə riyazi baxımdan ardıcıl deyil. Güc və zaman vahidlərinin birbaşa hesabı:

\[ 650\,W\times\frac{6}{60}\,h=65\,Wh=0.065\,kWh \]

və joul ilə:

\[ 650\,J/s\times360\,s=234\,000\,J \]

nəticəsini verir.

Məqalənin nəticələr bölməsi də təxminən 0,065 kWh/batch dəyərini təqdim edir. Buna görə Verianla mənbədəki 1,08 Wh dəyərini doğru kimi təkrar etmək və ya səssizcə dəyişdirmək əvəzinə iki dəyərin uyğun gəlmədiyini açıq şəkildə qeyd edir.

Bu uyğunsuzluq mikrodalğa emalının ənənəvi 24–96 kWh laboratoriya sobası ssenarisindən çox daha qısa və aşağı aktiv enerji girişinə malik olması istiqamətindəki ümumi nəticəni aradan qaldırmır; lakin dəqiq enerji qənaəti nisbəti üçün sistemli güc ölçümü və müəyyən edilmiş sistem sərhədi tələb olunur.

CO₂ və davamlılıq şərhi

Mənbə daha aşağı aktiv enerji tələbini daha aşağı CO₂ emissiya potensialı ilə əlaqələndirərək yanaşmanı SDG 7, SDG 12 və SDG 13 ilə bağlayır. Nəticələr bölməsində əlavə olaraq SDG 9 və SDG 11 əlaqələri müzakirə olunur.

Bununla belə, məqalə ətraflı həyat dövrü inventarı, elektrik şəbəkəsinin emissiya faktoru, qələvi aktivatorların istehsal izi, qranit tullantısının daşınması və ya sənaye miqyaslı mikrodalğa böyütməsinin enerji itkiləri kimi parametrləri əhatə edən tam LCA həyata keçirməmişdir.

Buna görə tədqiqatın birbaşa dəstəklədiyi ifadə “mikrodalğanın aktiv emal müddəti və hesablanan enerji girişi ənənəvi bərkimə ssenarisindən aşağıdır” formasındadır. “Məhsul bütün həyat dövründə mütləq daha az karbonludur” nəticəsi bu tədqiqatla sübut olunmamışdır.

G5-in digər tikinti materialları ilə müqayisəsi

Mənbə Şəkil 11-də G5-i sement əsaslı köpük kərpic, autoclaved aerated concrete (AAC), ənənəvi termal bərkidilmiş geopolimer köpük və uçucu kül geopolimer köpüklə beş normallaşdırılmış performans oxunda müqayisə edir: sıxılma möhkəmliyi, yüngüllük indeksi, su davamlılığı, enerji səmərəliliyi və kompozit davamlılıq balı.

Mənbədə G5-in 20 MPa sıxılma möhkəmliyi; ədəbiyyatda AAC üçün göstərilən 2,5–6 MPa və sement əsaslı köpük kərpiclər üçün 9,6–13 MPa dəyərləri ilə müqayisə edilir. Bununla yanaşı, AAC-nin 400–700 kg/m³ aralığındakı çox aşağı sıxlığı səbəbindən yüngüllük baxımından daha üstün olduğu da qeyd edilir.

G5-in %2,02 su udma dəyəri mənbədə ədəbiyyatdan gətirilən sement əsaslı köpük kərpiclərin %20–30 və AAC-nin %50–65 su udma dəyərlərindən daha aşağı kimi təqdim edilmişdir.

Lakin radar qrafikinin normallaşdırılmış kompozit davamlılıq balının dəqiq hesablanma düsturu ətraflı verilmədiyi üçün Verianla tərəfindən yeni radar qrafiki yaradılmamışdır.

İstilik izolyasiya performansı birbaşa ölçülmüşdürmü?

Xeyr. Məqalə TGA və DTA ilə termal sabitlik davranışını araşdırır və geopolimer köpüyün izolyasiya tətbiqlərinə uyğun ola biləcəyini müzakirə edir; lakin mənbədə birbaşa istilik keçiriciliyi əmsalı, istilik müqaviməti və ya oxşar kəmiyyət izolyasiya ölçümü təqdim edilmir. Buna görə “istilik izolyasiya materialıdır” ifadəsi birbaşa ölçülmüş performans nəticəsi kimi təqdim edilməməlidir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• Qranit sənaye tullantısı NaOH və natrium silikat aktivləşdirilməsi ilə mikrodalğa dəstəkli geopolimer köpüyə çevrilə bilmişdir.
• G1–G5 seriyasında qranit nisbəti artdıqca sıxılma möhkəmliyi 13 MPa-dan 20 MPa-a yüksəlmişdir.
• G5, %2,02 ilə ölçülə bilən nümunələr arasında ən aşağı su udma dəyərinə malikdir.
• G1 suya batırma zamanı parçalanmışdır.
• Si/Al nisbəti G1-dən G5-ə 6,50-dən 11,4-ə yüksəlmişdir.
• FTIR Si–O–T inteqrasiya olunmuş zolaq sahəsi G1-dən G5-ə yüksəlmiş və mənbə bunu artan geopolimerləşmə ilə əlaqələndirmişdir.
• SEM görüntüləri qranit tərkibi artdıqca daha sıx və homogen mikroquruluşa doğru dəyişiklik göstərir.
• Mikrodalğa emalı qəlibdən çıxarma üçün lazım olan aktiv emal müddətini dəqiqələr səviyyəsinə endirmişdir.
• Mənbənin müqayisəli enerji hesabı mikrodalğa yanaşmasının ənənəvi soba bərkiməsindən çox daha aşağı aktiv enerji tələbinə malik ola biləcəyini göstərir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi ümumiləşdirmələr

• 20 MPa möhkəmliyin 6 dəqiqəlik mikrodalğa emalından dərhal sonra əldə edildiyi göstərilməmişdir; bu dəyər 28 günlük sıxılma sınağına aiddir.
• Sənaye miqyasında eyni enerji sərfinin qorunacağı sübut edilməmişdir.
• Ətraflı həyat dövrü karbon izi hesablanmamışdır.
• Birbaşa istilik keçiriciliyi ölçülməmişdir.
• Uzunmüddətli donma–ərimə, duz, sulfat, karbonatlaşma və ya illərlə davam edən açıq mühit davamlılığı göstərilməmişdir.
• İstehsal edilən kompakt kərpic nümunəsi üçün tam miqyaslı tikinti standartı və ya kommersiya məhsulu uyğunluq sınağı təqdim edilməmişdir.
• Laboratoriya nümunələrinin birbaşa daşıyıcı tikinti materialı kimi sertifikatlaşdırıldığı göstərilməmişdir.
• G5-in bütün fiziki xüsusiyyətlərdə fasiləsiz optimal olduğu deyilə bilməz; mənbə Cədvəl 3-də G4-ün ümumi məsaməliliyi daha aşağıdır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Qələvi məhlulun hazırlanması

Mənbədə 14 M NaOH məhlulunun 560 g NaOH qranulunun bir litr suda həll edilməsi ilə hazırlandığı qeyd edilir. İstifadə olunan NaOH %99,9 təmizlikdədir. Natrium silikat mayesinin xüsusi çəkisi 2,13 g/cm³ və silika modulu 2,1 kimi göstərilmişdir.

NaOH məhlulunun yüksək reaktivliyi səbəbindən hazırlanmış məhlul polietilen torba ilə örtülmüşdür.

Qarışdırma və tökmə

G1–G5 üçün çəkilmiş qranit və qələvi sistem təxminən 2 dəqiqə ərzində işlənə bilən pasta yaranana qədər bekerdə qarışdırılmışdır. Lazım olduqda işlənə bilməni artırmaq üçün çox az miqdarda su əlavə edilmişdir.

Pastalar dərhal Teflon qəliblərə tökülmüş və boşluq/sızma yaranmasını azaltmaq məqsədilə qəliblər əllə yüngülcə vurularaq yerləşdirmə aparılmışdır.

Mikrodalğa dövrləri

1. Təxminən 650 W, orta-yüksək rejimdə 3 dəqiqə mikrodalğa emalı.
2. İlkin möhkəmlik yarandıqdan sonra qəlibdən çıxarma.
3. Təxminən 650 W gücdə 3 dəqiqə əlavə mikrodalğa sinterləmə.
4. 24 saat otaq temperaturunda stabilləşdirmə.
5. Xarakterizasiya və mexaniki qiymətləndirmə.

Mənbə həmçinin eyni qızdırma və sinterləmə şəraitini tətbiq etməklə, əlavə təzyiq altında kompakt kərpic formalı nümunənin istehsal edildiyini bildirir. Bu təcrübə kommersiya tətbiqolunarlığını araşdırmaq üçün aparılmışdır; lakin kompakt kərpic üçün ayrıca ətraflı mexaniki performans cədvəli təqdim olunmur.

Sıxılma möhkəmliyi–məsaməlilik əlaqəsi

G1, Cədvəl 3-də ən yüksək ümumi məsaməliliyə (%33,33) və ən aşağı sıxılma möhkəmliyinə (13 MPa) malikdir. G3-də ümumi məsaməlilik %21,23-ə düşərkən möhkəmlik 15 MPa-a yüksəlmişdir. G4 mənbə Cədvəl 3-də %17,22 məsaməlilik və 18,34 MPa möhkəmlik göstərir. G5 isə 20 MPa ilə ən yüksək möhkəmliyi verir.

Bu nəticə ümumilikdə daha kompakt matrislə daha yüksək mexaniki performansın birlikdə inkişaf etdiyini dəstəkləyir. Bununla yanaşı, G5-in Cədvəl 3 məsaməliliyi %18,58 ilə G4-ün %17,22 dəyərindən bir qədər yüksəkdir. Buna görə möhkəmliyin yalnız ümumi məsaməliliyə endirilə bilməyəcəyi barədə mənbə nəticəsi vacibdir; məsamə tipi, matris əlaqəsi və aluminosilikat şəbəkəsinin keyfiyyəti də rol oynayır.

Mənbə-daxili məsaməlilik uyğunsuzluğu

Buna görə Verianla məqaləsində hesablamadan və ya yenidən təxmin etmədən vahid “doğru” məsaməlilik dəyəri seçilməmişdir. Mənbə Cədvəl 3 rəqəmləri əsas kəmiyyət cədvəli kimi saxlanılmış, sonrakı mətndəki fərq ayrıca göstərilmişdir.

XRF və şəbəkə kimyası

XRF element analizində xam qranit tullantısında təxminən %28,3 Si və %5,9 Al bildirilmişdir. Nümunə seriyasında hesablanan Si/Al nisbəti ardıcıl artmışdır.

G5-də yüksək Si/Al nisbəti və inkişaf etmiş FTIR Si–O–T zolağı mənbə tərəfindən daha yaxşı bağlanmış aluminosilikat skeletinin əlaməti kimi şərh olunur.

Lakin yüksək Si/Al nisbətini təkbaşına universal şəkildə “daha yaxşı geopolimer” mənasına gələcək formada ümumiləşdirmək doğru deyil. Tədqiqatın nəticəsi yalnız araşdırılan G1–G5 tərkib aralığı və bu qələvi aktivləşmə/mikrodalğa şəraiti üçün keçərlidir.

XRD niyə istifadə edilmədi?

Mənbə müəllifləri geopolimer matrisin əsasən amorf olması və XRD-nin əsasən kristal fazaların müəyyənləşdirilməsinə əlavə məlumat verəcəyinə görə XRD analizini aparmadıqlarını bildirirlər.

Su udma sınağının şərh sərhədi

G2–G5 üçün kəmiyyət su udma sınağı aparılmışdır. G1-in parçalanması kompozisiyanın su qarşısındakı zəif sabitliyini birbaşa göstərir.

Lakin tək 24 saatlıq batırma təcrübəsi uzunmüddətli tikinti dayanıqlılığı ilə eyni deyil. Tədqiqat nəticələr bölməsində də uzunmüddətli dayanıqlılıq qiymətləndirilməsinin gələcək tədqiqatlarda aparılmalı olduğunu qəbul edir.

Termal analizlərin şərh sərhədi

TGA və DTA temperatur artdıqca nümunənin kütlə itkisi və istilik axını davranışını göstərir. Bu təcrübələr materialın termal reaksiyalarını və sabitlik sahələrini anlamaq üçün vacibdir; lakin birbaşa bina qabığının istilik izolyasiya performansını ölçmür.

İstilik keçiriciliyi üçün W/(m·K) vahidində λ-dəyəri təqdim edilmədiyindən geopolimer köpüyün real bina izolyasiya performansı ayrıca eksperimental olaraq təsdiqlənməlidir.

Statistik qiymətləndirmənin sərhədi

Hər kompozisiyada n=3 nümunə istifadə edilmişdir. Bununla belə, mənbə əsas nəticə cədvəllərində standart sapma, etibar intervalı, ANOVA və ya başqa bir əhəmiyyətlilik sınağı bildirmir.

Buna görə G1–G5 arasındakı ədədi meyllər eksperimental olaraq müşahidə edilmiş orta/bildirilmiş dəyərlər kimi şərh edilməli; statistik əhəmiyyətlilik sınaqdan keçirilmiş kimi təqdim edilməməlidir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri

• Real sənaye qranit tullantısının əsas aluminosilikat ilkin material kimi istifadə edilməsi.
• Beş fərqli ilkin material/qələvi nisbətinin eyni proses altında müqayisəsi.
• Mexaniki, fiziki, kimyəvi, mikroquruluş və termal xarakterizasiyanın eyni eksperimental dəstdə birləşdirilməsi.
• FTIR, XRF və SEM ilə mexaniki nəticələr arasında struktur əlaqəsinin qurulması.
• Mikrodalğa emalının qəlibin məşğul qalma müddətini çox böyük dərəcədə azaltması.
• Tullantının valorizasiyası və sementdən kənar tikinti materialının hazırlanması yanaşmalarının birlikdə nəzərdən keçirilməsi.

Əsas məhdudiyyətlər

• Laboratoriya miqyaslı kiçik silindrik nümunələr istifadə edilmişdir.
• Sənaye mikrodalğa miqyas böyütmə təcrübələri aparılmamışdır.
• Enerji sərfi üçün ətraflı cihaz ölçməsi/enerji auditi təqdim edilməmişdir.
• Mənbədə enerji vahidi çevirməsində aydın arifmetik uyğunsuzluq vardır.
• Tam həyat dövrü qiymətləndirilməsi aparılmamışdır.
• Birbaşa istilik keçiriciliyi ölçülməmişdir.
• Uzunmüddətli ekoloji dayanıqlılıq sınaqları məhduddur.
• Hər tərkib üçün yalnız üç nümunə istifadə edilmiş və ətraflı inferensial statistika təqdim olunmamışdır.
• Mənbədə bəzi məsaməlilik dəyərləri cədvəl, mikroqraf izahı və mətn arasında uyğun deyil.
• Tam miqyaslı kommersiya kərpicinin performansı təsdiqlənməmişdir.
• Müxtəlif qranit tullantısı mənbələrinin kimyəvi dəyişkənliyinin prosesə təsiri araşdırılmamışdır.

Gələcək tədqiqat ehtiyacları

Mənbənin nəticələr bölməsi gələcəkdə ətraflı enerji analizi, daha inkişaf etmiş məsamə xarakterizasiyası, uzunmüddətli dayanıqlılıq, sənaye miqyasının böyüdülməsi, xərc analizi, xammal dəyişkənliyi və tam miqyaslı kərpic performansının qiymətləndirilməsinin lazım olduğunu bildirir.

Bu mövzular xüsusilə vacibdir; çünki laboratoriyada bir neçə dəqiqəlik mikrodalğa emalı ilə nümunə hazırlamaqla sənaye miqyasında fasiləsiz və iqtisadi istehsal aparmaq eyni mühəndislik problemi deyil.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: Rapidly Synthesized Microwave-Sintered Geopolymer Foam Utilizing Granite Waste: A Sustainable Approach for High-Performance Construction Materials

Müəlliflər: Tooba Shafiq; Faseeh U. Rehman Khokhar; Ehsan Ul Haq; Muhammad Zaka Emad; Syed Farhan Raza; Rana Muhammad Asad Khan.

Corresponding authors: Muhammad Zaka Emad və Syed Farhan Raza.

Corresponding author e-poçtları: muhammadzaka.emad@kfupm.edu.sa; sf.raza@uet.edu.pk.

Afiliasiya 1: Department of Metallurgical and Materials Engineering, University of Engineering and Technology, Lahore, Pakistan.

Afiliasiya 2: Department of Mechanical Engineering, Engineering Institute of Technology (EIT), Melbourne, Australia.

Afiliasiya 3: College of Petroleum Engineering and Geoscience, King Fahd University of Petroleum and Minerals, Dhahran, Saudi Arabia.

Afiliasiya 4: Department of Industrial and Manufacturing Engineering, University of Engineering and Technology, Lahore, Pakistan.

Afiliasiya 5: Department of Mineral Resources Engineering, Pak-Austria Fachhochschule Institute of Applied Sciences and Technology, Haripur, Pakistan.

Jurnal: Sustainability.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Cild / nömrə / məqalə nömrəsi: Volume 18, Issue 10, Article 4754.

DOI: 10.3390/su18104754.

Təqdimetmə tarixi: 4 Aprel 2026.

Reviziya tarixi: 29 Aprel 2026.

Qəbul tarixi: 5 May 2026.

PDF nəşr tarixi: 10 May 2026.

Mənbə növü: Resenziyalı eksperimental material tədqiqatı; laboratoriya miqyasında geopolimer sintezi və xarakterizasiyası.

Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Rəsmi keçid: https://doi.org/10.3390/su18104754

Xammal: Lahore, Punjab, Pakistan şəhərindəki yerli mərmər emalı müəssisəsindən əldə edilən qranit sənaye tullantısı.

Nümunə sayı: Beş kompozisiya; hər kompozisiya üçün n=3.

Qələvi aktivator: 14 M NaOH + Na₂SiO₃.

Mikrodalğa şəraiti: Təxminən 650 W gücdə 3 dəqiqə ilk emal + qəlibdən çıxarma + 3 dəqiqə ikinci emal.

Otaq şəraitində stabilləşdirmə: 24 saat.

Sıxılma möhkəmliyinin hesabat yaşı: 28 gün.

Xarakterizasiya: FTIR, XRF, SEM, TGA, DTA, sıxılma sınağı, sıxlıq/məsaməlilik və su udma.

Maliyyələşdirmə: Tədqiqat xarici maliyyə dəstəyi almamışdır.

Etika komitəsi: Tətbiq edilmir.

Məlumatlandırılmış razılıq: Tətbiq edilmir.

Məlumatların əlçatanlığı: Orijinal töhfələr məqalədə təqdim edilmişdir; əlavə suallar corresponding author-a yönləndirilə bilər.

Təşəkkür: Müəlliflər tədqiqat obyektlərinə çıxış üçün University of Engineering and Technology, Lahore-a təşəkkür edirlər.

Maraqların toqquşması: Müəlliflər maraqların toqquşmasının olmadığını bildirmişlər.

Müəllif töhfələri: T.S. konseptuallaşdırma, məlumat analizi, resurslar, metod və ilkin qaralama; F.U.R.K. metod, məlumat analizi, yazı və tədqiqat; E.U.H. resurslar, metod, məlumat analizi, yazı, tədqiqat və nəzərdən keçirmə/redaktə; M.Z.E., S.F.R. və R.M.A.K. nəzərdən keçirmə və redaktəyə töhfə vermişdir.

Mənbə-daxili uyğunsuzluq 1 — enerji hesabı: Metod bölməsindəki “6 min × 650 W = 3900 J = 1.08 Wh” ifadəsi güc-zaman çevirməsi ilə uyğun deyil. Nəticələr bölməsindəki ~0,065 kWh/batch dəyəri 650 W × 6 dəqiqə hesabı ilə uyğundur.

Mənbə-daxili uyğunsuzluq 2 — ümumi məsaməlilik: Cədvəl 3 G4 üçün %17,22 və G5 üçün %18,58 göstərdiyi halda sonrakı mikroquruluş izahları G5-i təxminən %17,74 ilə minimum məsaməliliyə malik nümunə kimi təsvir edir.

Mənbə-daxili şərh sərhədi — enerji/CO₂: Ətraflı enerji audit'i və həyat dövrü qiymətləndirilməsi tədqiqat çərçivəsinə daxil deyil. Daha aşağı CO₂ təsiri daha aşağı aktiv enerji tələbindən çıxarılan potensial ekoloji üstünlükdür.

Mənbə-daxili şərh sərhədi — izolyasiya: Mənbə geopolimer köpüyün izolyasiya tətbiqlərinə uyğunluğunu müzakirə etsə də, birbaşa istilik keçiriciliyi əmsalı təqdim etmir.

Mənbə-daxili şərh sərhədi — kommersiya tətbiqi: Kərpic formalı əlavə nümunə hazırlanmışdır; lakin tam miqyaslı kommersiya məhsulu uyğunluğu, tikinti kodeksinə uyğunluq və ya sənaye istehsalı performansı təsdiqlənməmişdir.