Alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cüruf katkılı geopolimer köpük beton üretimi
Production of geopolymer foam concrete containing blast furnace slag activated with alkali
Yazar: HÜSEYİN ERSOY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAVUŞ
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geopolimerler, çimento kullanmaksızın uçucu kül, metakaolin ve yüksek fırın cürufu (YFC) gibi silis ve alümin içeren malzemelerin sodyum hidroksit (NaOH), sodyum silikat (Na2SiO3) ve potasyum hidroksit (KOH) gibi alkalilerle aktivasyonu sonucunda elde edilen malzemelerdir. Bu çalışmada ana madde olarak İskenderun Demir Çelik Fabrikası'nın bir atığı olan YFC, NaOH ve Na2SiO3 ile aktive edilerek geopolimer harçlar elde edilmiştir. Geopolimer harçların içerisine köpük solüsyonu ilave edilmesi ile geopolimer köpük beton (GPKB) numuneleri hazırlanmıştır. Hazırlanan GPKB numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır.  Ön deneme numuneleri yapılarak ideal GPKB üretiminde kullanılacak olan YFC, alkali tipi ve oranları ile köpük solüsyon miktarları belirlenmiştir. GPKB üretiminde köpük solüsyonu/YFC oranı %12.5, %15 ve %17.5 olan 3 farklı numune hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler laboratuvar ortamında, 40 °C ve 60 °C'de etüvde kür uygulamasına tabi tutulmak üzere 9 seri numune üretilmiştir. Çalışma kapsamında; üretilen numunelere taze birim hacim ağırlık, birim hacim ağırlık, basınç dayanımı, kapilarite, su emme, görünür porozite, ısı iletkenlik ve ultrases geçiş hızı deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda; kuru birim hacim ağırlıkları 0.52-1.00 gr/cm3, basınç dayanımları 0.95-5.54 MPa, su emme değerleri % 42-53, görünür porozite değerleri % 54-97, ısı iletkenlik katsayıları 0.12-0.28 W/mK ve ultrases geçiş hız değerleri 1600-2300 m/sn aralığında olan GPKB'lar elde edilmiştir. Ayrıca yapılan deneylerin sonuçlarına göre taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntü ve X-ışınları difraksiyonu (XRD) analizleri yapılmıştır. 

ANAHTAR KELİMELER: Yüksek Fırın Cürufu, Geopolimer Köpük Beton, Alkali Aktivatör, Sodyum Hidroksit, Sodyum Silikat

Abstract:
Geopolymers are materials obtained by the activation of silica and alumina containing materials such as fly ash, metakaolin and blast furnace slag (YFC) with alkalines such as sodium hydroxide (NaOH), sodium silicate (Na2SiO3) and potassium hydroxide (KOH) without using cement.  In this study, geopolymer mortars were obtained by activating YFC, a waste of Iskenderun Iron and Steel Factory, NaOH and Na2SiO3 as the main material. Geopolymer foam concrete (GPKB) samples were prepared by adding foam solution into the geopolymer mortars. The physical and mechanical properties of the prepared GPKB samples were researched. The amounts of YFC, alkalis and foam solutions to be used in the production of ideal GPKB were determined by making preliminary trial samples. In the production of GPKB, 3 different samples were prepared as foam solution / rate of YFC 12.5%, 15% and 17.5%. 3 different curing conditions (in the laboratory, 40 ° C and 60 ° C) were applied to 3 different prepared samples and 9 different types of samples were produced. Within the scope of the study; fresh unit weight, unit volume weight, compressive strength, capillarity, water absorption, apparent porosity, thermal conductivity and ultrasonic pulse velocity experiments were conducted on the produced samples.  As a result of the experiments; dry unit volume weights 0.52-1.00 gr/cm3, compressive strength 0.95-5.54 MPa, water absorption values 42-53%, apparent porosity values 54-97%, thermal conductivity coefficients 0.12-0,28 W/mK and ultrasonic pulse velocity values 1600-2300 m/s GPKBs in range were obtained.  In addition, scanning electron microscopy (SEM) image and X-ray diffraction (XRD) analyzes were performed according to the results of the experiments.

KEYWORDS: Blast Furnace Slag, Geopolymer Foam Concrete, Alkaline Activator, Sodium Hydroxide, Sodium Silicate