Elazığ ferrokrom cürufundan alkali aktivasyon metoduyla üretilen geopolimer çimentolu betonların yangın dayanımının araştırılması
Investigation of fire resistance of geopolymer concrete produced from Elazğ ferrochrome slag by alkali activation method
Yazar: FATİH KANTARCI
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM TÜRKMEN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Elazığ ili Maden ilçesinde bulunan ve dünya rezervinin %10?unu oluşturan kromit yatakları, Elazığ ferrokrom tesislerinde işlenmektedir. Bu fabrikada ana ürünün dışında oluşan birçok yan ürünün atılması, uzaklaştırılması, depolanması veya yok edilmesi büyük bir sorun oluşturmaktadır. Bu yan ürünlerden bir tanesi olan Elazığ Ferrokrom cürufu (EFC) şimdiye kadar inşaat sektöründe çimento katkı maddesi ve agrega olarak kullanılmış olup, üzerinde birçok araştırma yapılmıştır. Ancak EFC?nin alkali ile aktivasyonu ve aktivasyon sonucu oluşan geopolimer bağlayıcı madde ile üretilen betonların özellikleri henüz bilinmemektedir. 

Bu çalışmada, EFC çimento inceliğinde öğütülmüş ve aktivatör (Na2SiO3 ile NaOH birleşmesi ile oluşan) ile birleştirilerek bağlayıcı madde oluşturulmuştur. Bu bağlayıcı madde ve agrega (dere agregası ve kırma kum) kullanılarak geopolimer beton numuneler üretilmiştir. Üretilen geopolimer beton numunelerin basınç dayanımları (3, 7 ve 28 gün), bazı fiziksel özellikleri,  yangın dayanımları (100, 200, 300, 400, 500, 600 ve 700oC) ve mikro yapıları incelenmiştir. Ayrıca elde edilen sonuçlar normal Portland çimentolu beton numunelerle karşılaştırılmıştır.

Deney sonuçlarına göre, EFC ve aktivatör kullanılarak üretilen dere agregalı geopolimer beton numunelerde 28 günlük basınç dayanımı değerinin yaklaşık 35 MPa olduğu görülmüştür. Bu değer aynı kür şartları altında üretilen normal Portland çimentolu beton numunelerde elde edilen basınç dayanım değerinden (31.8 MPa) büyüktür. Yangın sonrası basınç dayanımlarında ise kontrol numunelerine göre, bütün karışımlarda 100 ve 300 ?C sıcaklıklarda basınç dayanımı değerlerinde artış olduğu görülmüştür. 700 0C?de ise bütün beton numunelerinde minimum basınç dayanımı elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:Geopolimer çimento, Elazığ ferrokrom cürufu, alkali-aktivatör, yangın dayanımı

Abstract:
The chromite deposits which are 10% of the world reserves located within the boundaries of Maden town of Elazig are processed in Elazığ ferrochrome plants. The disposal, removal and storage of by-products which are produced apart from the main product is a big problem. Many studies have been done over Elazığ Ferrochrome slag (EFC)  which is one of these by-prıducts and it was used in the construction industry as cement additive and aggregate. However, the activation of EFC with alkali and the properties of concretes produced with geopolimer binding substance as a result of activation with alkali and EFC is still unknown.
In this study, EFC was ground as fine as cement and geopolymer binding material was made  by combining ground granulated EFC with activator (formed by combination of NaOH with Na2SiO3). Geopolymer concrete samples were produced by using this binding material aggregates (river sand and crushed sand). Compressive strength, some physical properties, fire resistance (100, 200, 300, 400, 500, 600 and 700oC) and microstructures of geopolymer concrete samples were obtained experimentally. In addition, it was compared to concrete samples produced using by normal Portland cement.

As a result of experiments, 28 days compressive strength of geopolymer concrete by using EFC and activator was obtained nearly 35 MPa. This value, the compressive strength (31.8 MPa) obtained from river aggregates geopolymer concrete, is greater than for the same conditions by using normal Portland cement. Compressive strength of all samples exposed temperature at 100 and 300 °C increased compared to control samples. At 700 °C, minimum compressive strength was obtained for  all concrete samples.

Keywords: Geopolymer cement, Elazığ ferrochrome slag, alkali-activator, fire resistance.