Granit chiqindisiga asoslangan geopolimer koʻpik — kremniy va alyuminiyga boy granit sanoat chiqindisini kuchli ishqoriy aktivatorlar bilan reaksiyaga kiritish va ushbu tadqiqotda mikrotoʻlqin energiyasi yordamida tezlashtirilgan qotirish/sinterlashni qoʻllash natijasida hosil qilingan gʻovak aluminosilikat qurilish materialidir. Tadqiqotda granit kukuni ulushi ogʻirlik boʻyicha %70 dan %78 gacha oshirilgan va ishqoriy eritma ulushi %28 dan %20 gacha kamaytirilgan G1–G5 nomli besh kompozitsiya tayyorlangan; har bir kompozitsiya uchun uchta namuna ishlab chiqarilgan.

Namunalar taxminan 650 W mikrotoʻlqin quvvatida avval 3 daqiqa ishlov berilib, qolipdan chiqarish uchun yetarli boshlangʻich mustahkamlikka yetkazilgan, qolipdan chiqarilgach yana 3 daqiqa mikrotoʻlqinli ishlov berilgan. Soʻng mexanik sinovdan oldin xona sharoitida 24 soatlik barqarorlash amalga oshirilgan. Biroq maqolada berilgan asosiy siqilish mustahkamligi natijalari 28 kunlik namunalarga tegishli; shu sababli 13–20 MPa oraligʻidagi mustahkamlik qiymatlarini “6 daqiqada olingan yakuniy siqilish mustahkamligi” deb talqin qilish mumkin emas.

Manba Jadval 3 ga koʻra siqilish mustahkamligi G1 da 13 MPa, G2 da 14 MPa, G3 da 15 MPa, G4 da 18,34 MPa va G5 da 20 MPa. G5, shuningdek, 1,49 g/cm³ bulk density, 1,79 g/cm³ apparent density va %2,02 suv yutish indeksi bilan seriyadagi ajralib turuvchi kompozitsiyadir. G1 esa 24 soat suvga botirish jarayonida parchalangani sababli miqdoriy suv yutish qiymati olinmagan.

FTIR tahlilida geopolimer skeleti bilan bogʻliq Si–O–Si/Al tasmasining granit prekursoridagi taxminan 1000 cm⁻¹ hududidan geopolimer namunalarda 900–860 cm⁻¹ hududiga siljishi ishqoriy aktivatsiyadan soʻng aluminosilikat tarmoqning qayta tashkil topishi bilan bogʻlangan. Si–O–T tasmasining integrallangan maydoni G1 da 41.900 a.u. dan G5 da 44.680 a.u. gacha oshgan. XRF tahlilida Si/Al molyar nisbati G1 uchun 6,50 dan G5 uchun 11,4 gacha koʻtarilgan.

SEM tasvirlari G2 dan G5 gacha ochiq va geterogen gʻovak tuzilishdan zichroq va bir jinsli geopolimer matritsaga oʻtish mavjudligini koʻrsatadi. Tadqiqotchilar siqilish mustahkamligining oshishini faqat umumiy gʻovaklikdagi oʻzgarish bilan emas, balki gʻovak morfologiyasi, matritsa bir jinsliligi va Si–O–Si / Al–O–Si tarmogʻining rivojlanishi bilan birgalikda izohlaydilar.

Tadqiqot mikrotoʻlqinli ishlov berish yondashuvi an’anaviy termik qotirishga nisbatan faol jarayon energiyasini %90 dan koʻproq kamaytirishi mumkinligini ta’kidlaydi. Biroq bu xulosa batafsil hayot sikli baholashiga yoki bevosita sanoat energiya auditiga asoslanmagan. Bundan tashqari, manbadagi energiya hisobining oʻzida nomuvofiqlik mavjud: usul boʻlimida 650 W × 6 daqiqalik ishlov 1,08 Wh deb yozilgan boʻlsa, natijalar boʻlimida taxminan 0,065 kWh/batch koʻrsatilgan. Ikkinchi qiymat 650 W quvvatning 6 daqiqa ishlatilishiga oid oʻlchov birliklariga mos hisob bilan uygʻun.

Tadqiqotning asosiy muammosi

Granitni kesish va qayta ishlash sanoati katta miqdorda mayda donali chiqindi hosil qiladi. Manba tadqiqotida jahon granit ishlab chiqarishining taxminan %20–25 qismi chiqindiga aylanishi mumkinligi va mayda granit kukuni suv bilan birikganda kolloid chiqindi hosil qilib, tuproq hamda yer osti suvlari uchun ekologik bosim yaratishi mumkinligi qayd etiladi.

Boshqa tomondan, an’anaviy sement, keramika va gʻisht ishlab chiqarish yuqori harorat, uzoq jarayon vaqtlari va sezilarli energiya sarfini talab qilishi mumkin. Geopolimer texnologiyasi kremniy va alyumina saqlovchi mineral yoki sanoat chiqindilarini ishqoriy aktivatsiya qilish orqali Portland sementiga asoslanmagan bogʻlovchi tarmoqlar hosil qilishni maqsad qilgan muqobil material yondashuvidir.

Ushbu tadqiqotning oʻziga xos muammosi bitta tajriba dizaynida ikki savolni birlashtiradi:

• Granitni qayta ishlash chiqindisini toʻgʻridan-toʻgʻri aluminosilikat prekursor sifatida geopolimer koʻpikka aylantirish mumkinmi?
• Uzoq davom etadigan an’anaviy qotirish oʻrniga bir necha daqiqalik mikrotoʻlqinli ishlov qoʻllanganda yetarli mexanik, fizik va termik barqarorlikka erishish mumkinmi?

Geopolimer Koʻpik Nima va U Ushbu Tadqiqotda Qanday Hosil Qilingan?

Ushbu tadqiqotdagi geopolimer koʻpik maydalangan granit chiqindisidagi Si va Al saqlovchi fazalarning 14 M NaOH va natriy silikat saqlovchi kuchli ishqoriy muhitda aktivatsiya qilinishi, soʻng reaksiyaning mikrotoʻlqin energiyasi bilan tezlashtirilishi natijasida hosil boʻlgan gʻovak aluminosilikat matritsadir. “Koʻpik” tuzilishi gʻovak; biroq kompozitsiya oshishi bilan gʻovaklar tarmogʻi zichroq va bir jinsliroq boʻlib boradi.

Xomashyo sifatida ishlatilgan granit chiqindisining oksid tarkibi

SiO₂ va Al₂O₃ ning ustunligi granit chiqindisini geopolimerizatsiya uchun zarur boʻlgan kremniy va alyuminiy turlarini ta’minlay oladigan aluminosilikat prekursor sifatida baholashning asosiy kimyoviy sababidir.

G1–G5 kompozitsiyalari

Manbaning usul matnida natriy gidroksid ogʻirlik boʻyicha %7 va natriy silikat %18 deb ham ta’riflangan. Ammo bu ikki qiymat jami %25 boʻlsa-da, G1–G5 uchun jami ishqoriy eritma miqdori %28 dan %20 gacha oʻzgaradi. Maqola doimiy %7/%18 qiymatlari bilan oʻzgaruvchan jami ishqoriy eritma foizlari aynan qanday moslashtirilganini batafsil tushuntirmaydi. Shu sababli Verianla matnida nisbatlar qayta talqin qilinmagan, manbada berilgan ikki ma’lumot alohida saqlangan.

Namuna tayyorlash jarayoni

Granit kukunini tayyorlash

Granit chiqindisi Lahore, Punjabdagi mahalliy marmar qayta ishlash korxonasidan yigʻilgan. Material avval TECHTONGDA 100 × 60 Mini Jaw Crusher bilan maydalangan, soʻng manbada 6′ × 48′ oʻlcham, 4 ton/soat quvvat, 200 mesh, 26 rpm va 70 HP xususiyatlari koʻrsatilgan sharli tegirmonda tuyilgan.

Tuyilgan kukun ASTM C136/C136M-19 asosida elektr elak silkitgichi bilan elangan va 50–200 µm oraligʻidagi zarrachalar ishlatilgan.

Qoliplar va takrorlar soni

Silindrsimon Teflon qoliplar diametri 32 mm va balandligi 46 mm. Qoliplar namunani chiqarish va qayta ishlatishni osonlashtirish uchun boʻylama ikki qismga ajratilgan va bogʻlovchi lenta bilan birlashtirilgan.

Har bir G1–G5 kompozitsiyasi uchun uchta namuna (n=3) tayyorlangan. Biroq maqola natija jadvallarida standart ogʻish, ishonch oraligʻi yoki p-qiymati kabi batafsil inferensial statistikani bermaydi. Manba 6-rasmda xato chiziqlari koʻrinsa ham, ularning raqamli qiymatlari va xato turi matnda ochiq koʻrsatilmagan.

Mikrotoʻlqinli Ishlov Haqiqatan Qanchalik Tez?

Manba usuliga koʻra, taxminan 650 W quvvatdagi dastlabki 3 daqiqalik mikrotoʻlqinli ishlov namunaga qolipdan chiqarish uchun yetarli boshlangʻich mustahkamlik bergan, namuna chiqarilgach yana 3 daqiqa mikrotoʻlqinli ishlov berilgan; faol mikrotoʻlqin vaqti jami 6 daqiqa. Keyin sinovdan oldin xona sharoitida 24 soat barqarorlash qoʻllangan. Biroq xabar qilingan 13–20 MPa siqilish mustahkamliklari 28 kunlik namunalarga tegishli; shuning uchun “6 daqiqa” ishlab chiqarish/qolipdan chiqarish afzalligini “28 kunlik yakuniy mexanik sinov” natijalari bilan aralashtirmaslik kerak.

Mikrotoʻlqin yondashuvining koʻzlangan afzalligi

An’anaviy geopolimer ishlab chiqarishda namunalar qolip ichida yetarli boshlangʻich mustahkamlik hosil qilishi uchun uzoq qotirish vaqtlari talab qilinishi mumkin. Manba an’anaviy usulda qolipdan chiqarish kamida yetti kun davom etishi mumkinligini aytadi va oʻz usulida qolip band boʻlish vaqtini daqiqalargacha qisqartirganini ta’kidlaydi.

24 soatlik xona sharoitida kutish mualliflar tomonidan faol jarayon emas, jihoz yoki energiya talab qilmaydigan barqarorlash vaqti sifatida baholangan. Shu sababli maqolaning “ishlov vaqtini 24 soatgacha qisqartirish” da’vosi mikrotoʻlqinning 24 soat davomida ishlaganini anglatmaydi.

Xarakterizatsiya usullari

FTIR geopolimerizatsiya haqida nimani koʻrsatdi?

Xom granitdagi taxminan 1000 cm⁻¹ da joylashgan Si–O–Si/Al skelet tebranish tasmasi G1–G5 geopolimerlarida taxminan 900–860 cm⁻¹ hududiga siljigan. Manba bu siljishni ishqoriy aktivatsiya paytida bogʻ muhitining qayta tuzilishi va koʻproq amorf geopolimer tarmogʻining hosil boʻlishi bilan bogʻlaydi.

Taxminan 3650 cm⁻¹ va 1640 cm⁻¹ tasmalar mos ravishda –OH choʻzilish va egilish tebranishlari hamda tuzilishdagi yutilgan/bogʻlangan suv bilan bogʻlangan. Yuqoriroq granit ulushlarida ushbu tasmalar kamayishi davom etayotgan polikondensatsiya bilan izohlangan.

Taxminan 1470 cm⁻¹ hududidagi tasma esa ortiqcha ishqoriy ionlarning atmosfera CO₂ bilan reaksiyasi natijasida hosil boʻlishi mumkin boʻlgan karbonat turlari bilan bogʻlangan.

Nega G5 Kompozitsiyasi Tadqiqotning Eng Mustahkam Namunasidir?

Manba talqiniga koʻra G5 seriyadagi eng yuqori granit prekursor ulushiga (%78), eng yuqori Si/Al nisbatiga (11,4), eng yuqori FTIR Si–O–T integrallangan tasma maydoniga (44.680 a.u.) va eng yuqori siqilish mustahkamligiga (20 MPa) ega; SEM kuzatuvlari ham G5 matritsasini zichroq va bir jinsli koʻrsatadi. Biroq G5 har bir fizik parametr boʻyicha mutlaq optimum deb aytish toʻgʻri emas; manba Jadval 3 da G4 ning umumiy gʻovakligi %17,22 boʻlib, G5 ning %18,58 qiymatidan past.

XRF orqali Si/Al va Na/Al oʻzgarishi

Manba G1 va G2 da prekursorga nisbatan yuqoriroq ishqoriy eritma miqdori reaktiv kremniyning mavjudligini va tarmoq bogʻlanishini cheklaganini; G3–G5 da oshgan kremniy miqdori yanada rivojlangan uch oʻlchamli aluminosilikat skeletiga hissa qoʻshganini ta’kidlaydi.

Geopolimerizatsiya darajasi

FTIR dagi Si–O–T choʻzilish tasmasining integrallangan maydoni “geopolimerizatsiya darajasi” uchun miqdoriy koʻrsatkich sifatida ishlatilgan. Qiymat G1 uchun 41.900 a.u. dan G5 uchun 44.680 a.u. gacha oshgan.

Manbaga koʻra eng katta oʻsish G1 bilan G3 orasida sodir boʻladi, G3 dan keyin koʻtarilish sekinlashadi. G4 va G5 yoʻnalishidagi oxirgi oʻsishlar mos ravishda taxminan 120 va 60 a.u. deb koʻrsatilgan. Mualliflar bu plato xulqini koʻproq granitning mavjud ishqoriy eritma tomonidan toʻliq aktivatsiya qilina olmay boshlashi bilan izohlaydilar.

SEM mikrostrukturasi

Manbaning 11-sahifasidagi SEM paneli G2, G3, G4 va G5 namunalarini turli kattalashtirishlarda koʻrsatadi. Ushbu haqiqiy mikroskopiya tasvirlari ilmiy kuzatuv boʻlgani sababli Verianla ichida soxta SEM tasviri yaratilmagan.

Manba talqiniga koʻra G2 da ochiqroq va oʻzaro bogʻlangan gʻovaklar tarmogʻi, qisman rivojlangan geopolimer gel va reaksiyaga kirishmagan granit zarrachalari mavjud; G3 da matritsa qisman zichlashgan; G4 va ayniqsa G5 da esa yanada kompakt, bir jinsli va rivojlangan aluminosilikat tarmoq kuzatilgan.

Ushbu mikrostrukturaviy zichlashish oshgan siqilish mustahkamligi va kamaygan suv yutish bilan birgalikda talqin qilingan.

Siqilish mustahkamligi

Siqilish mustahkamligi G1 dan G5 gacha muntazam oshadi. Manba buni faqat granit foizining oshishi bilan emas, balki geopolimerizatsiya darajasi va bir jinsliroq mikrostruktura bilan bogʻlaydi.

Muhim vaqt cheklovi mavjud: ushbu siqilish mustahkamliklari manba matnida 28 kunlik namunalar uchun xabar qilingan. Mikrotoʻlqindan chiqqan zahoti 20 MPa mustahkamlik oʻlchangan degan xulosaga kelib boʻlmaydi.

Suv yutish va suvdagi barqarorlik

G1 namunasi 24 soat suvga botirish paytida parchalanib ketgan va shu sababli miqdoriy suv yutish hisobiga kiritilmagan.

G2 uchun suv yutish %3,10, G3 uchun %2,33, G4 uchun %2,06 va G5 uchun %2,02 deb xabar qilingan. Yuqoriroq suv yutish manba tomonidan koʻproq ochiq gʻovaklar bilan bogʻlangan.

Manba G4 va G5 dagi taxminan %2 suv yutish qiymatini zichroq aluminosilikat skeleti va pastroq ochiq gʻovaklik bilan bogʻlaydi.

Zichlik va gʻovaklikning matematik hisobi

Manbada piknometrga asoslangan apparent density quyidagicha berilgan:

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

Bu yerda \(m_1\) piknometr + suv massasini; \(m_2\) suv + piknometr + tashqaridagi namuna massasini; \(m_3\) suv + piknometr + ichkaridagi namuna massasini va \(\rho_w\) suv zichligini ifodalaydi.

Umumiy gʻovaklik:

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

ifodasi bilan hisoblangan. Bulk density namunaning umumiy hajmini, ya’ni qattiq material bilan birga ochiq va yopiq gʻovaklarni oʻz ichiga olsa, true density faqat qattiq faza hajmini ifodalaydi. Shu sababli ikki zichlik orasidagi farq kattalashgani sari hisoblangan umumiy gʻovaklik ulushi oshadi.

Yopiq gʻovaklik:

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

va ochiq gʻovaklik:

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

deb berilgan.

Suv yutish tenglamasi

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

Bu yerda \(W_1\) quruq namuna massasi, \(W_2\) hoʻl namuna massasi. Tenglama namunaning quruq boshlangʻich massasiga nisbatan qancha suv olganini foizda hisoblaydi.

TGA natijalari

Termogravimetrik tahlil harorat oshishi bilan namunaning massa oʻzgarishini kuzatadi. Manba talqiniga koʻra taxminan 100 °C atrofidagi massa yoʻqotilishi namlik bilan, 90–200 °C oraligʻidagi oʻzgarishlar uchuvchan birikmalarning chiqishi bilan, 200–500 °C oraligʻi kristall suvning chiqishi bilan va taxminan 500–590 °C hududi ayrim karbonlanish jarayonlari bilan bogʻlangan.

G2 namunasi yuqoriroq ishqoriy eritma miqdori bilan birga kattaroq massa yoʻqotishini koʻrsatgan; G4 va G5 esa pastroq ishqoriy eritma miqdorlari bilan pastroq umumiy massa yoʻqotishlarini namoyon qilgan.

DTA natijalari

Differensial Termik Tahlil egri chiziqlarida taxminan 123–130 °C hududidagi endotermik hodisalar suv desorbsiyasi bilan bogʻlangan. Manba 120 °C dan past hududni gigroskopik erkin suv, 120–300 °C oraligʻini fizik bogʻlangan suv va 300 °C dan yuqori oʻzgarishlarni kuchliroq bogʻlangan turlarning parchalanishi bilan bogʻlaydi.

Energiya Tejash Da’vosi Batafsil Uglerod Izini Tahlil Qilishmi?

Yoʻq. Tadqiqotda toʻliq hayot sikli baholashi, batafsil uglerod izi hisobi yoki tizimli energiya auditi amalga oshirilmagan. Energiya afzalligi mikrotoʻlqinning nominal quvvati va faol ishlov vaqti bilan adabiyotda keltirilgan uzoq muddatli laboratoriya pechi qotirish sharoitlarini taqqoslashga asoslanadi; CO₂ kamayishi esa pastroq energiya talabidan kutiladigan natija sifatida talqin qilingan.

Manbada berilgan energiya taqqoslanishi

Usul boʻlimida an’anaviy geopolimer pechda qotirish 60–80 °C da 24–48 soat va 1000–2000 W laboratoriya pechi bilan taxminan 24–96 kWh sarflashi mumkinligi koʻrsatilgan. An’anaviy pishiq gʻishtlar uchun esa 900–1100 °C haroratda bir necha soat va taxminan 2–3 MJ/kg energiya sarfi keltirilgan.

Mikrotoʻlqin tizimi esa taxminan 650 W quvvatda ikkita 3 daqiqalik sikldan foydalanadi.

Energiya hisobidagi manba ichki nomuvofiqligi

Manbaning usul boʻlimida quyidagi ifoda ishlatilgan:

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

Bu oʻzgartirish matematik jihatdan mos emas. Quvvat va vaqt birliklarining toʻgʻridan-toʻgʻri hisobi:

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

va joul hisobida:

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

natijasini beradi.

Maqolaning natijalar boʻlimi ham taxminan 0,065 kWh/batch qiymatini beradi. Shu sababli Verianla manbadagi 1,08 Wh qiymatini toʻgʻri deb qayta takrorlash yoki jimlik bilan oʻzgartirish oʻrniga, ikki qiymat bir-biriga mos kelmasligini ochiq qayd etadi.

Bu nomuvofiqlik mikrotoʻlqinli ishlov an’anaviy 24–96 kWh laboratoriya pechi ssenariysidan ancha qisqa va past faol energiya kirishiga ega degan umumiy yoʻnalishni bekor qilmaydi; biroq aniq energiya tejash nisbati uchun tizimli quvvat oʻlchovi va belgilangan tizim chegarasi talab qilinadi.

CO₂ va barqarorlik talqini

Manba pastroq faol energiya talabini pastroq CO₂ emissiyasi potensiali bilan bogʻlab, yondashuvni SDG 7, SDG 12 va SDG 13 bilan aloqalantiradi. Natijalar boʻlimida SDG 9 va SDG 11 bilan bogʻlanishlar ham muhokama qilinadi.

Biroq maqola batafsil hayot sikli inventari, elektr tarmogʻi emissiya omili, ishqoriy aktivatorlar ishlab chiqarish izi, granit chiqindisini tashish yoki sanoat miqyosida mikrotoʻlqin tizimini kattalashtirishdagi energiya yoʻqotishlari kabi parametrlarni oʻz ichiga olgan toʻliq LCA ni amalga oshirmagan.

Shu sababli tadqiqot bevosita qoʻllab-quvvatlaydigan ifoda “mikrotoʻlqinning faol ishlov vaqti va hisoblangan energiya kirishi an’anaviy qotirish ssenariysidan past” koʻrinishidadir. “Mahsulot butun hayot sikli davomida albatta pastroq uglerodli” degan xulosa ushbu tadqiqot bilan isbotlanmagan.

G5 ning boshqa qurilish materiallari bilan taqqoslanishi

Manba 11-rasmda G5 ni sement asosidagi koʻpik gʻisht, autoclaved aerated concrete (AAC), an’anaviy termik qotirilgan geopolimer koʻpik va uchuvchi kul geopolimer koʻpik bilan beshta normallashtirilgan samaradorlik oʻqida taqqoslaydi: siqilish mustahkamligi, yengillik indeksi, suvga chidamlilik, energiya samaradorligi va kompozit barqarorlik balli.

Manbada G5 ning 20 MPa siqilish mustahkamligi adabiyotda AAC uchun keltirilgan 2,5–6 MPa va sement asosidagi koʻpik gʻishtlar uchun 9,6–13 MPa qiymatlari bilan taqqoslanadi. Biroq AAC ning 400–700 kg/m³ oraligʻidagi juda past zichligi tufayli yengillik jihatidan afzalroq ekani ham qayd etiladi.

G5 ning %2,02 suv yutish qiymati manbada adabiyotdan keltirilgan sement asosidagi koʻpik gʻishtlarning %20–30 va AAC ning %50–65 suv yutish qiymatlaridan past deb berilgan.

Biroq radar grafikidagi normallashtirilgan kompozit barqarorlik ballining aniq hisoblash formulasi batafsil berilmagani uchun Verianla tomonidan yangi radar grafigi yaratilmagan.

Issiqlik izolyatsiyasi samaradorligi bevosita oʻlchanganmi?

Yoʻq. Maqola TGA va DTA yordamida termik barqarorlik xulqini oʻrganadi va geopolimer koʻpik izolyatsiya qoʻllanmalariga mos boʻlishi mumkinligini muhokama qiladi; biroq manbada bevosita issiqlik oʻtkazuvchanligi koeffitsienti, issiqlik qarshiligi yoki shunga oʻxshash miqdoriy izolyatsiya oʻlchovi berilmagan. Shuning uchun “issiqlik izolyatsiyasi materiali” degan ifoda bevosita oʻlchangan samaradorlik natijasi sifatida taqdim etilmasligi kerak.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosalar

• Granit sanoat chiqindisini NaOH va natriy silikat aktivatsiyasi orqali mikrotoʻlqin yordamidagi geopolimer koʻpikka aylantirish mumkin boʻlgan.
• G1–G5 seriyasida granit ulushi oshgani sari siqilish mustahkamligi 13 MPa dan 20 MPa gacha koʻtarilgan.
• G5, %2,02 bilan oʻlchash mumkin boʻlgan namunalar orasida eng past suv yutish qiymatiga ega.
• G1 suvga botirish paytida parchalanib ketgan.
• Si/Al nisbati G1 dan G5 gacha 6,50 dan 11,4 gacha oshgan.
• FTIR Si–O–T integrallangan tasma maydoni G1 dan G5 gacha oshgan va manba buni ortgan geopolimerizatsiya bilan bogʻlagan.
• SEM tasvirlari granit miqdori oshishi bilan zichroq va bir jinsliroq mikrostrukturaga oʻtishni koʻrsatadi.
• Mikrotoʻlqinli ishlov qolipdan chiqarish uchun zarur faol jarayon vaqtini daqiqalar darajasiga tushirgan.
• Manbaning taqqoslama energiya hisobi mikrotoʻlqin yondashuvi an’anaviy pechda qotirishga qaraganda ancha past faol energiya talabiga ega boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan umumlashtirishlar

• 20 MPa mustahkamlik 6 daqiqalik mikrotoʻlqinli ishlovdan darhol keyin olingani koʻrsatilmagan; bu qiymat 28 kunlik siqilish sinoviga tegishli.
• Sanoat miqyosida ayni energiya sarfi saqlanishi isbotlanmagan.
• Batafsil hayot sikli uglerod izi hisoblanmagan.
• Bevosita issiqlik oʻtkazuvchanligi oʻlchanmagan.
• Uzoq muddatli muzlash–erish, tuz, sulfat, karbonatlash yoki yillarga choʻzilgan tashqi muhit chidamliligi koʻrsatilmagan.
• Ishlab chiqarilgan kompakt gʻisht namunasi uchun toʻliq miqyosli qurilish standarti yoki tijoriy mahsulot malaka sinovi xabar qilinmagan.
• Laboratoriya namunalari bevosita koʻtaruvchi qurilish materiali sifatida sertifikatlanganligi koʻrsatilmagan.
• G5 barcha fizik xususiyatlarda uzluksiz optimal deb aytib boʻlmaydi; manba Jadval 3 da G4 ning umumiy gʻovakligi pastroq.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Ishqoriy eritmani tayyorlash

Manbada 14 M NaOH eritmasi 560 g NaOH granulalarini bir litr suvda eritish orqali tayyorlangani koʻrsatilgan. Ishlatilgan NaOH %99,9 tozalikka ega. Natriy silikat suyuqligining solishtirma ogʻirligi 2,13 g/cm³ va silika moduli 2,1 deb berilgan.

NaOH eritmasining yuqori reaktivligi sababli tayyorlangan eritma polietilen paket bilan yopilgan.

Aralashtirish va quyish

G1–G5 uchun tortilgan granit va ishqoriy tizim taxminan 2 daqiqa davomida ishlov berish mumkin boʻlgan pasta hosil boʻlguncha bekerda aralashtirilgan. Zarur boʻlganda ishlovchanlikni oshirish uchun juda oz miqdorda suv qoʻshilgan.

Pastalar darhol Teflon qoliplarga quyilgan va boʻshliq/sizib chiqish paydo boʻlishini kamaytirish maqsadida qoliplar qoʻl bilan yengil urilib joylashtirilgan.

Mikrotoʻlqin sikllari

1. Taxminan 650 W, oʻrta-yuqori rejimda 3 daqiqa mikrotoʻlqinli ishlov.
2. Boshlangʻich mustahkamlik hosil boʻlgach qolipdan chiqarish.
3. Taxminan 650 W da 3 daqiqa qoʻshimcha mikrotoʻlqinli sinterlash.
4. 24 soat xona haroratida barqarorlash.
5. Xarakterizatsiya va mexanik baholash.

Manba, shuningdek, xuddi shu isitish va sinterlash sharoitlarini qoʻllab, qoʻshimcha bosim ostida kompakt gʻisht shaklidagi namuna ishlab chiqarilganini bildiradi. Bu tajriba tijoriy qoʻllanuvchanlikni oʻrganish uchun qilingan; biroq kompakt gʻisht uchun alohida batafsil mexanik samaradorlik jadvali berilmagan.

Siqilish mustahkamligi–gʻovaklik munosabati

G1 Jadval 3 dagi eng yuqori umumiy gʻovaklikka (%33,33) va eng past siqilish mustahkamligiga (13 MPa) ega. G3 da umumiy gʻovaklik %21,23 gacha tushar ekan, mustahkamlik 15 MPa gacha koʻtarilgan. G4 manba Jadval 3 da %17,22 gʻovaklik va 18,34 MPa mustahkamlik beradi. G5 esa 20 MPa bilan eng yuqori mustahkamlikni beradi.

Bu natija umuman olganda zichroq matritsa bilan yuqoriroq mexanik samaradorlik birga rivojlanishini qoʻllab-quvvatlaydi. Biroq G5 ning Jadval 3 gʻovakligi %18,58 boʻlib, G4 ning %17,22 qiymatidan biroz yuqori. Shu sababli manbaning mustahkamlikni faqat umumiy gʻovaklik bilan tushuntirib boʻlmasligi haqidagi xulosasi muhim; gʻovak turi, matritsa bogʻlanishi va aluminosilikat tarmoq sifati ham rol oʻynaydi.

Manba ichidagi gʻovaklik nomuvofiqligi

Shu sababli Verianla maqolasida hisoblash yoki qayta taxmin qilish orqali bitta “toʻgʻri” gʻovaklik qiymati tanlanmagan. Manba Jadval 3 raqamlari asosiy miqdoriy jadval sifatida saqlangan va keyingi matndagi farq alohida qayd etilgan.

XRF va tarmoq kimyosi

XRF element tahlilida xom granit chiqindisida taxminan %28,3 Si va %5,9 Al xabar qilingan. Namuna seriyasida hisoblangan Si/Al nisbati muntazam oshgan.

G5 dagi yuqori Si/Al nisbati va rivojlangan FTIR Si–O–T tasmasi manba tomonidan yaxshiroq bogʻlangan aluminosilikat skelet belgisi sifatida talqin qilingan.

Biroq yuqori Si/Al nisbatini oʻz-oʻzidan universal tarzda “yaxshiroq geopolimer” degan ma’noga umumlashtirish toʻgʻri emas. Tadqiqot xulosasi faqat tekshirilgan G1–G5 tarkib oraligʻi va ushbu ishqoriy aktivatsiya/mikrotoʻlqin sharoitlari uchun amal qiladi.

Nega XRD ishlatilmadi?

Manba mualliflari geopolimer matritsa asosan amorf boʻlgani va XRD asosan kristall fazalarni aniqlashga qoʻshimcha ma’lumot bergani sababli XRD tahlili oʻtkazilmaganini bildiradilar.

Suv yutish sinovining talqin chegarasi

G2–G5 uchun miqdoriy suv yutish sinovi oʻtkazilgan. G1 ning parchalanishi kompozitsiyaning suvga nisbatan past barqarorligini bevosita koʻrsatadi.

Biroq bitta 24 soatlik botirish tajribasi uzoq muddatli qurilish chidamliligiga teng emas. Tadqiqot natijalar boʻlimida ham uzoq muddatli chidamlilik baholashi kelajakdagi tadqiqotlarda bajarilishi kerakligini tan oladi.

Termik tahlillarning talqin chegarasi

TGA va DTA harorat oshgani sari namunaning massa yoʻqotishi va issiqlik oqimi xulqini koʻrsatadi. Ushbu tajribalar materialning termik reaksiyalari va barqarorlik hududlarini tushunish uchun muhim; biroq ular bino qobigʻining bevosita issiqlik izolyatsiyasi samaradorligini oʻlchamaydi.

Issiqlik oʻtkazuvchanligi uchun W/(m·K) birlikdagi λ-qiymat xabar qilinmagani sababli geopolimer koʻpikning haqiqiy bino izolyatsiyasi samaradorligi alohida tajriba orqali tasdiqlanishi kerak.

Statistik baholash chegarasi

Har bir kompozitsiyada n=3 namuna ishlatilgan. Biroq manba asosiy natija jadvallarida standart ogʻish, ishonch oraligʻi, ANOVA yoki boshqa ahamiyatlilik sinovini bermaydi.

Shu sababli G1–G5 orasidagi raqamli tendensiyalar tajribada kuzatilgan oʻrtacha/xabar qilingan qiymatlar sifatida talqin qilinishi kerak; statistik ahamiyat sinovdan oʻtkazilgandek taqdim etilmasligi lozim.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Haqiqiy sanoat granit chiqindisining asosiy aluminosilikat prekursor sifatida ishlatilishi.
• Beshta turli prekursor/ishqor nisbatining bir xil jarayon ostida taqqoslanishi.
• Mexanik, fizik, kimyoviy, mikrostrukturaviy va termik xarakterizatsiyaning bir xil tajriba toʻplamida birlashtirilishi.
• FTIR, XRF va SEM bilan mexanik natijalar oʻrtasida strukturaviy bogʻlanish oʻrnatilishi.
• Mikrotoʻlqinli ishlovning qolip band boʻlish vaqtini juda katta darajada kamaytirishi.
• Chiqindini valorizatsiya qilish va sementsiz qurilish materiali ishlab chiqish yondashuvlarining birgalikda koʻrib chiqilishi.

Asosiy cheklovlar

• Laboratoriya miqyosidagi kichik silindrsimon namunalar ishlatilgan.
• Sanoat mikrotoʻlqin masshtabini kattalashtirish tajribalari oʻtkazilmagan.
• Energiya sarfi uchun batafsil qurilma oʻlchovi/energiya auditi xabar qilinmagan.
• Manbada energiya birliklarini oʻzgartirishda aniq arifmetik nomuvofiqlik mavjud.
• Toʻliq hayot sikli baholashi amalga oshirilmagan.
• Bevosita issiqlik oʻtkazuvchanligi oʻlchanmagan.
• Uzoq muddatli ekologik chidamlilik sinovlari cheklangan.
• Har bir tarkib uchun faqat uchta namuna ishlatilgan va batafsil inferensial statistika berilmagan.
• Manbada ayrim gʻovaklik qiymatlari jadval, mikrograf izohi va matn orasida mos kelmaydi.
• Toʻliq miqyosli tijoriy gʻisht samaradorligi tasdiqlanmagan.
• Turli granit chiqindi manbalarining kimyoviy oʻzgaruvchanligi jarayonga qanday ta’sir qilishi oʻrganilmagan.

Kelajakdagi tadqiqot ehtiyojlari

Manba natijalar boʻlimida kelajakda batafsil energiya tahlili, yanada rivojlangan gʻovak xarakterizatsiyasi, uzoq muddatli chidamlilik, sanoat miqyosini kattalashtirish, xarajat tahlili, xomashyo oʻzgaruvchanligi va toʻliq miqyosli gʻisht samaradorligini baholash zarurligi koʻrsatiladi.

Bu mavzular ayniqsa muhim; chunki laboratoriyada bir necha daqiqalik mikrotoʻlqinli ishlov bilan namuna ishlab chiqarish va sanoat miqyosida uzluksiz hamda iqtisodiy ishlab chiqarishni amalga oshirish bir xil muhandislik muammosi emas.

Manba va Usul Haqida Izoh

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

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

Corresponding authors: Muhammad Zaka Emad va Syed Farhan Raza.

Corresponding author e-pochtalari: 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.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild / son / maqola raqami: Volume 18, Issue 10, Article 4754.

DOI: 10.3390/su18104754.

Yuborilgan sana: 4 Aprel 2026.

Tahrir sanasi: 29 Aprel 2026.

Qabul sanasi: 5 May 2026.

PDF nashr sanasi: 10 May 2026.

Manba turi: Taqrizdan oʻtgan eksperimental material tadqiqoti; laboratoriya miqyosida geopolimer sintezi va xarakterizatsiyasi.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Rasmiy havola: https://doi.org/10.3390/su18104754

Xomashyo: Lahore, Punjab, Pakistondagi mahalliy marmar qayta ishlash korxonasidan olingan granit sanoat chiqindisi.

Namuna soni: Beshta kompozitsiya; har bir kompozitsiya uchun n=3.

Ishqoriy aktivator: 14 M NaOH + Na₂SiO₃.

Mikrotoʻlqin sharoiti: Taxminan 650 W da 3 daqiqa birinchi ishlov + qolipdan chiqarish + 3 daqiqa ikkinchi ishlov.

Muhitda barqarorlash: 24 soat.

Siqilish mustahkamligi hisobot yoshi: 28 kun.

Xarakterizatsiya: FTIR, XRF, SEM, TGA, DTA, siqilish sinovi, zichlik/gʻovaklik va suv yutish.

Moliyalashtirish: Tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmagan.

Etika kengashi: Qoʻllanilmaydi.

Ma’lumotli rozilik: Qoʻllanilmaydi.

Ma’lumotlar mavjudligi: Asl hissalar maqolada taqdim etilgan; qoʻshimcha savollar corresponding author ga yoʻnaltirilishi mumkin.

Min natdorchilik: Mualliflar tadqiqot infratuzilmasidan foydalanish imkoniyati uchun University of Engineering and Technology, Lahore ga minnatdorchilik bildiradilar.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bildirgan.

Muallif hissalari: T.S. konseptuallashtirish, ma’lumot tahlili, resurslar, usul va birinchi loyiha; F.U.R.K. usul, ma’lumot tahlili, yozish va tadqiqot; E.U.H. resurslar, usul, ma’lumot tahlili, yozish, tadqiqot va koʻrib chiqish/tahrirlash; M.Z.E., S.F.R. va R.M.A.K. koʻrib chiqish va tahrirlashga hissa qoʻshgan.

Manba ichidagi nomuvofiqlik 1 — energiya hisobi: Usul boʻlimidagi “6 min × 650 W = 3900 J = 1.08 Wh” ifodasi quvvat-vaqt oʻzgartirishiga mos emas. Natijalar boʻlimidagi ~0,065 kWh/batch qiymati 650 W × 6 daqiqa hisobiga mos.

Manba ichidagi nomuvofiqlik 2 — umumiy gʻovaklik: Jadval 3 G4 uchun %17,22 va G5 uchun %18,58 bersa-da, keyingi mikrostrukturaviy izohlar G5 ni taxminan %17,74 bilan eng kam gʻovakli namuna sifatida ta’riflaydi.

Manba ichidagi talqin chegarasi — energiya/CO₂: Batafsil energiya audit'i va hayot sikli baholashi tadqiqot doirasiga kirmaydi. Pastroq CO₂ ta’siri pastroq faol energiya talabidan kelib chiqadigan potensial ekologik afzallikdir.

Manba ichidagi talqin chegarasi — izolyatsiya: Manba geopolimer koʻpikning izolyatsiya qoʻllanmalariga mosligini muhokama qilsa-da, bevosita issiqlik oʻtkazuvchanligi koeffitsientini bermaydi.

Manba ichidagi talqin chegarasi — tijoriy qoʻllash: Gʻisht shaklidagi qoʻshimcha namuna tayyorlangan; biroq toʻliq miqyosli tijoriy mahsulot malakasi, qurilish kodeksiga muvofiqlik yoki sanoat ishlab chiqarish samaradorligi tasdiqlanmagan.