Farklı tür agregalarda üretilen metakaolin tabanlı geopolimer harçların mekanik ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
The investigation of mechanical and durability properties of metakaolin-based geopolymer mortars produced with different types of aggregates
Yazar: FURKAN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL ; DOÇ. DR. ORHAN CANPOLAT
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Hem ülkemizde hem de dünyada en çok kullanılan yapı malzemesi olan betonda bağlayıcı olarak çimento kullanılmaktadır. Ülkemiz, Çimento sektöründe Çin, Hindistan, ABD ve Japonya'nın ardından 5. sırada bulunmaktadır. Avrupa'da ise lider konumdadır. 2017 yılındaki toplam tüketim 80 milyon ton olarak gerçekleşmiştir ve bu miktar kişi başı 1000 kg çimento tüketimi demektir(TÇMB, 2018).  Çimento üretiminde; klinker elde etmek için hammaddelerin pişirilmesinde kömür kullanılmaktadır. Öğütme evresinde ise genel olarak elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Üretilen çimento miktarı göz önüne alındığında hatırı ölçüde sayılır enerji tüketimi gerçekleşmektedir.  Tüketimdeki bu enerji, ekonomik ve çevresel problemleri de ortaya çıkarmıştır. Dünyada toplam CO2 yayılımının %7'sinin çimento üretiminden kaynaklandığı göz önüne alındığında, Portland çimentosuna alternatif çimentolar üretimi çalışmaları güncelliğini her zaman korumaktadır. 
Beton üretiminin ve kullanımının bu kadar popüler olduğu Türkiye genelinde, 15 milyon 514 bin 953 konut, 1 milyon 427 bin 860 özel iş yeri, 304 bin 548 kamu iş yeri, 546 bin 454 yazlık-mevsimlik, 318 bin 676 inşaat bulunmaktadır(TGR, 2013). Bu yapı stokunun yarıya yakını depreme dayanıksız yapılardan oluşmaktadır. (Çakar, Ali Ekber, MMO 2016) Yapı stoku göz önüne alındığında sanayi gelişiminin ve nüfus yoğunluğunun fazla olduğu bölgelerde; yeni yapı alanlarının az olması ya da hiç olmaması sebebiyle, eski binaların yıkılıp yerlerine yenilerinin yapılması gereksinimini ortaya çıkarmıştır. Eski yapıların yıkılması ile ortaya ciddi miktarda inşaat atığı çıkmaktadır. Bu inşaat atıklarının geri dönüşüm agregası olarak kullanımı, hem çevrenin korunması hem de ekonomiye katkısı açısından çok önemlidir. 
 Geopolimerler, Portland çimentosuna alternatif olan ve en az CO2 salınımı yapan çimentolardır. Geopolimerler, kimyasal reaksiyonlarda CO2 açığa çıkarmazlar ve üretim tekniklerinden dolayı Portland çimentolara göre, çok daha az CO2 yayarlar. Geopolimer çimentolar Portland çimentolarla karşılaştırıldığında, geopolimer çimentoların enerji olarak daha tasarruflu ve çevre dostu oldukları bilinmektedir. Geopolimer çimentoların üretiminde kullanılan toplam enerji,  Portland çimentosu üretiminde kullanılan enerjiye göre yaklaşık %40 daha az olmaktadır.
Geopolimer kompozitlerde; agregalar en büyük hacmi oluşturmasına rağmen, bu parametre ile ilgili sınırlı sayıda çalışma mevcuttur. Bu çalışma; farklı türdeki agregaların, geopolimer kompozitlerin mekanik ve durabilite özellikleri üzerinde etkisini araştırmaktadır. Bu çalışmada; bağlayıcı olarak metakaolin kullanılırken, erken priz kazanmak için bağlayıcı malzemenin %13'ü oranında cüruf kullanılmıştır.
Bu sebeple tez çalışması kapsamında, geopolimer harçlarda altı farklı tip dolgu malzemesi kullanılmıştır. Kullanılan bu dolgu malzemelerinden bir tanesi de geri dönüşüm agregasıdır. Kullanılan bu farklı tip dolgu malzemeleriyle, geri dönüşüm agregasının mekanik ve durabilite özellikleri üzerinde durulmuş ve kıyaslamalar yapılmıştır.  Kullanılan dolgu malzemelerinden en yüksek ortalama ve en düşük dayanım elde edilen üç tip seri için, ilave olarak bazalt fiber ile %4,%8,%1.2 katkılı ilave harçlar yapılarak, mekanik ve durabilite özelliklerin fiber katkısı neticesinde ne kadar değiştiği üzerinde durulmuştur.

Abstract:
Concrete is the building material widely used both in our country and in the world. Cement is used as bonding meterial in concrete. Turkey is in the 5th site after China, India, USA and Japan in the cement sector. It is in the leading position in Europa. Total consumption in 2017 was 80 million tons, which means 1000 kg cement consumption per person (TÇMB, 2018). In cement production, coal is used firing of raw materials obtain clinker. In the grindig phase, elektrical energy is generally used. Considering the amount of cement produced, considerable energy consumption is realized. This energy in consumption has also revealed economic and environmental problems. Considering that 7% of the total CO2 emission in the world is caused by cement production, the studies of alternative cement production to Portland cement are always up-to-date. Turkey is so popular in general production of concrete and use, concrete is the building material widely used both in our country and in the world. Cement is used as bonding meterial in concrete. In cement production, coal is used firing of raw materials obtain clinker. In the grindig phase, elektrical energy is generally used. Considering the amount of cement produced, considerable energy consumption is realized. 15 million 514 thousand 953 housing 1 million 427 thousand 860 private offices, 304 thousand 548 public offices, 546 thousand 454 summer-seasonal, there are 318 thousand 676 construction (TGR, 2013 ). Almost half of this building stock consists of structures that are not resistant to earthquakes. Considering the building stock, in regions where industrial development and population density are high; Due to the lack or absence of new building areas, it has revealed the need for old buildings to be demolished and replaced by new ones. With the demolition of old buildings, a significant amount of construction waste is generated. The use of these construction wastes as recycling aggregates is very important in terms of both the protection of the environment and its contribution to the economy.  Geopolymers are alternatives to Portland cement and emit the least CO2. Geopolymers do not release CO2 in chemical reactions and emit much less CO2 than Portland cement due to their production techniques. Geopolymer cements Compared to Portland cements, Geopolymer cements are known to be more energy-efficient and environmentally friendly. The total energy used in the production of geopolymer cements is approximately 40% less than the energy used in Portland cement production. In geopolymer composites; Although aggregates constitute the largest volume, there are limited studies on this parameter. This work; investigates the effects of different types of aggregates on the mechanical and durability properties of geopolymer composites. In this study; While metakaolin is used as binder, 13% of the binder material is slag to gain early setting. For this reason, six different types of filling materials were used in geopolymer mortars within the scope of the thesis study. One of these filling materials used is recycled aggregate. With these different types of filling materials used, the mechanical and durability properties of the recycled aggregate have been emphasized and compared. For the three types of series with the highest average and lowest strength from the filling materials used, additional mortars with 4%, 8%, 1.2% additives were made with Basalt fiber, and how much the mechanical and durability properties change as a result of fiber additive was emphasized.