Borik asit ve borik asit atıklarının uçucu kül ve yüksek fırın cürufu alkali aktivasyonu sürecine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of boric acid and boric acid waste on the alkaline activation of blast furnace slag and fly ashes
Yazar: EYÜP EREN
Danışman: PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags

Özet:
Dünyadaki insan kökenli karbondioksit (CO2) üretiminin yaklaşık %5'i çimento endüstrisinden kaynaklanmaktadır. Günümüzde endüstrideki karbondioksit emisyonunu azaltmak amaçlı yapılan çalışmalar hızla artmaktadır. Bu amaçla alkali aktive edilmiş materyaller ya da bazı tanımlara göre geopolimerler önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Alkali aktive edilmiş malzemeler, klinker içermeden uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı gibi atıkları kullanmaktadır. Alkaliler ile aktive edilmiş bağlayıcılar, çevre dostu özellikleri sebebiyle yıllarca araştırmalara konu olmuş ancak üretim sorunları ve standartlaşmanın gerçekleşmemesi nedenleri ile araştırma faaliyetlerinin ötesine geçememiştir. 
Bu çalışmada alkaliler ile aktive edilmiş harç karışımları üzerinde priz geciktiriclerinin etkileri araştırılmıştır. Bağlayıcı malzeme olarak İçdas, İzmir Demir Celik, Tunçbilek, Yatağan, Seyitömer ve Sugözü kaynaklı uçucu küller ve Ereğli'den yüksek fırın cürufu kullanılmıştır. Yüksek fırın cürufu ve uçucu kül numuneleri TS EN 450-1, TS EN 15167-1, ASTM C24-pinometrik koni metotlarına göre karakterize edilmiş ve kimyasal kompozisyonları X ışını floresans spektrometresi yöntemine göre belirlenmiştir. XRF analizleri ile karakterize edilmiştir. Alkali aktivasyonu sodyum silikat ve sodyum hidroksit aktivatör karışımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Priz süreleri borik asit ve Eti Maden Bandırma tesislerinden temin edilen borik asit atığı kullanılarak geciktirilmiştir. Borik asit ve borik asit atıklarının basınç dayanımı, priz süresi ve kıvam miktarına etkileri belirlenmiştir. Harç karışımlarının EN 13295 standardına göre karbonatlaşma reaksiyonları, NT Build 492 standardına göre klorür migrasyon katsayıları ve hızlandırılmış harç çubuk metoduna göre alkali silika reaksiyonu özellikleri belirlenmiştir.

Abstract:
The cement industry generates approximately 5% of man-made carbon dioxide (CO2) emissions worldwide. Today, research interest in reducing carbon dioxide emissions in the cement industry isincreasing rapidly. For this purpose, alkaline-activated materials or geopolymers, have become an important research topic. Alkaline-activated materials use waste such as fly ash, blast furnace slag (BFS), and silica fume without any clinker. Alkaline-activated binders have been investigated for many years owing to their environmentally friendly properties, but they have not progressed beyond research activities owing to production problems and a lack of standardization.
In this study, the effects of retarders on mortar samples produced by alkaline activation were investigated. Icdas, Izmir Demir Celik, Tuncbilek, Yatagan, Seyitömer, and Sugozu fly ashes and Eregli blast furnace slag were used as the binder materials. Samples were characterized according to European standard EN 450-1, EN 15167-1, ASTM C24-pyrometric cone method and their chemical compositions were determined by X-ray fluorescence.  Alkaline activation was carried out using a mixture of sodium silicate and sodium hydroxide as the activator. The setting times were delayed using boric acid and boric acid slurry obtained from Etimaden Bandırma plants. The effects of boric acid and boric acid waste on compressive strength, setting time, and consistency were determined. The carbonation reactions, chloride migration coefficients and alkaline silica reactions properties of the mortar mixtures were determined according to EN 13295, NT Build 492 standard and the accelerated mortar method, respectively.