Uçucu kül tabanlı geopolimer harçlarda silis dumanı ikamesinin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of silica fume replacement on physical and mechanical properties in fly ash based geopolymer mortars
Yazar: ZHAINAKBEK ERGESHOV
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAN İLKENTAPAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada sabit Na oranında uçucu kül tabanlı geopolimer harç numuneleri esas alınarak silis dumanı ikamesi yapılmıştır. Üretilen harç numunelerine %2,%4,%6,%8,%10 oranınlarında silis dumanı ikame edilerek  60°C, 75°C ve 90°C sıcaklıklarda 24,48,72 saat ısıl küre maruz bırakılmıştır. Isıl kür süresini tamamlayan geopolimer harç numunelerininin eğilme dayanımı, basınç dayanımı ve aşınma dirençleri incelenmiştir. Daha sonra mekanik dayanımları göz önüne alınarak sadece 48 saatte 60°C, 75°C ve 90°C sıcaklıklarda ısıl küre tabi tutulan geopolimer harç numunelerinin yüksek sıcaklık dirençleri incelenmiştir. 300°C, 600°C ve 900°C sıcaklıkta geopolimer harç numuneleri yüksek sıcaklığa maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklık sonrası geopolimer harç numunelerinin eğilme ve basınç dayanımları incelenirken FESEM görüntülemesi ve EDX analizleri yapılmıştır. Geopolimer harç numunelerinde ısıl kür süresi ve sıcaklığına bağlı olarak silis dumanı ikamesi dayanımı arttırdığı ve dayanımı olumsuz etkilediği yerler görülmektedir. 60°C sıcaklıkta 72 saat kür edilen geopolimer harçlarda en fazla basınç dayanımı artışı %4 oranında silis dumanı içeren numunede olmuştur. En yüksek dayanım artışı sağlanan bu durum 75°C de 48 saat ısıl kür de %2 silis dumanı içeren numunede olurken, 90°C sıcaklıkta da benzer şekilde 48 saat ısıl kür de %2 silis dumanı içeren numunede gözlemlenmiştir. Ayrıca yüksek sıcaklık dirençlerinde geopolimer harç numuneler silis dumanı ikamesiyle birlikte 300 °C ve 600 °C de basınç dayanımında düşüşler olurken, 900 °C de basınç dayanımında artış gözlemlenmiştir. Bu mekanik saonuçlar hem yüksek sıcaklık öncesi, hemde yüksek sıcaklık sonrası FESEM görüntüleri ile de desteklenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Geopolimer, uçucu kül, silis dumanı, mekanik özellikler, yüksek sıcaklık direnci, içyapı

Abstract:
In this study, silica fume substitution was made based on fly ash based geopolymer mortar samples at constant Na ratio. The produced mortar samples were exposed to heat curing at 60°C, 75°C and 90°C for 24,48,72 hours by replacing 2%, 4%, 6%, 8%, 10% silica fume. The flexural strength, compressive strength and abrasion resistance of geopolymer mortar samples, which completed the heat curing period, were investigated. Then, taking into account their mechanical strength, the high temperature resistance of geopolymer mortar samples, which were thermally cured at 60°C, 75°C and 90°C in just 48 hours, was investigated. Geopolymer mortar samples were exposed to high temperature at 300°C, 600°C and 900°C. While examining the flexural and compressive strengths of geopolymer mortar samples after high temperature, FESEM imaging and EDX analyzes were performed. In geopolymer mortar samples, depending on the heat curing time and temperature, silica fume substitution increases the strength and affects the strength negatively. In geopolymer mortars cured at 60°C for 72 hours, the highest increase in compressive strength was observed in the sample containing 4% silica fume. The highest increase in strength was observed in the sample containing 2% silica fume at 48 hours of thermal cure at 75°C, while similarly at 90°C in the sample containing 2% silica fume in 48 hours of heat cure. In addition, at high temperature resistances, the compressive strength of geopolymer mortar samples decreased at 300 °C and 600 °C with silica fume substitution, while an increase in compressive strength was observed at 900 °C. These mechanical results were supported by FESEM images both before and after high temperature.

Keywords: Geopolymer, fly ash, silica fume, mechanical properties, high temperature, microstructure