Geopolimer harçların reolojik davranışı üzerinde zeolit etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of zeolite on rheological behaviours of geopolymer mortars
Yazar: CANER ÖZER
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM TÜRKMEN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Harç = Mortar ; Reolojik özellikler = Rheologic properties ; Viskozite = Viscosity ; Yapı malzemeleri = Building materials ; Zeolitler = Zeolites

Özet:
Doğal zeolit doğada bolca bulunan bir mineraldir. Sulu alüminosilikat kaynağı olarak bilinir. Tarım ve hayvancılık alanında yaygın şekilde kullanılmaktadır. Ayrıca çöp alanlarında filtre malzemesi olarak ve yüksek absorbe özelliğinden dolayı CO2 gibi çevreyi kirletici gazların emilmesi için kullanılmaktadır. Hem doğal hem de sentetik zeolitler, ağır metallerin, azot içeren atıkların ve atık su arıtımının etkilerini azaltmak için kullanılabilir. İnşaat alanında zeolitlerin kullanılmasına yönelik akademik çalışmalar devam etmektedir. Ancak doğal zeolitin alkali ile aktivasyonu ve aktivasyonu sonucu oluşan geopolimer bağlayıcı madde ile üretilen harçların özellikleri henüz tam olarak bilinmemektedir. Zeolit esaslı geopolimer harçlar hakkında literatürde yeterli bilgi bulunmamaktadır.

Bu çalışmada, doğal zeolit ve aktivatör olarak sodyum hidroksit (NaOH) birleştirilerek geopolimer bağlayıcı madde oluşturulmuştur. 3 farklı agrega/bağlayıcı oranı kullanılmıştır. Üretilen numuneler 72 saat 900C ısı kürüne tabi tutulmuştur. CEM I 42.5 N portland çimentosu yerine %0, %10, %25, %40, %55, %70, %85 ve %100 oranlarında doğal zeolit kullanılmıştır. Numunelerin taze haldeki viskozite değerleri viskozimetre aleti ile ölçülmüştür. Üretilen numunelerin 28 günlük basınç dayanımları, birim hacim ağırlıkları, ultrases geçiş hızı (UPV) değerleri ve mikro yapıları (XRD, SEM-EDX)  incelenmiştir. 

Doğal zeolit oranının artması ile birlikte viskozitenin genelde arttığı tespit edilmiştir. Agrega/bağlayıcı oranı arttıkça basınç dayanımlarında artışlar tespit edilmiştir. Sodyum hidroksit (NaOH) aktivatörü ile üretilen geopolimer harçların, %10 zeolit içeren ve agrega/bağlayıcı oranı 1,75 olan örneklerinin en yüksek basınç dayanımı (78,5 MPa) gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca zeolit miktarının artması ile birlikte harçların birim hacim ağırlıklarında azalmalar meydana geldiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Natural zeolite is a mineral that found abundantly in nature. It is known as the aqueous aluminosilicate source. It is widely used in the fields of agriculture and farming. It is also used as a filter material in garbage areas and for absorbing polluting gases such as CO2 because of its high adsorbing property. Both natural and synthetic zeolites can be used for reducing impacts of heavy metals, nitrogen-containing wastes and wastewater treatment. Academic studies for the use of zeolites in construction technology are ongoing. However, the activation of natural zeolite with alkali and the properties of mortars produced with geopolimer binding substance as a result of activation with alkali and natural zeolite is not fully known yet.

In this study, geopolymer binding material was made by combining natural zeolite with activator sodium hydroxide (NaOH). 3 different aggregate/binder ratios were used. The cure was selected 72h at 900C temperature. Natural zeolite was replaced with in the ratios of 0%, 10%, 25%, 40%, 55%, 70%, 85% and 100% instead of CEM I 42.5 N. The fresh viscosity values of the samples were measured by a viscometer. 28 days compressive strengths, unit weights, ultrasonic pulse velocity (UPV) values and microstructures (XRD, SEM-EDX) of the samples were investigated.

According to the result of experiments, in general, it was found that viscosity increases with the increase of natural zeolite ratios. As the aggregate/binder ratios increase, increases in compressive strength were observed. Geopolymer mortar produced with sodium hydroxide (NaOH) activator showed the highest compressive strength (78.5 MPa) in samples with containing 10% zeolite and aggregate/binder ratio of 1,75. Moreover, decreases in the unit weight value of the mortars were determined by increasing the amount of zeolite.