Farklı aktivatör içeren seramik tozu tabanlı geopolimer kompozitlerın mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of ceramic powder based geopolymer composites containing different activators
Yazar: İLYAS KOTANCI
Danışman: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Portland Çimentosu (PÇ) dünya karbondioksit salınımlarının yaklaşık %7 'sinden PÇ sorumludur. Bu nedenle çimentosuz beton üretimine odaklanılmıştır.  Uçucu kül, granüle yüksek fırın cürufu (GYFC) ve metakaolin (MK) gibi atık malzemeleri hammadde olarak kullanarak CO₂ emisyonlarını azaltırken aynı zamanda maliyetler de azaltılabilir. 

Bu çalışmada inşaat yıkıntılarından elde edilen betonlar agrega olarak geri dönüştürülerek hem azalan doğal kaynakların korunması sağlanmış hemde atıkların ortadan kaldırılmasıyla sürdürülebilirliğe katkı sunulması planlanmıştır. Geri dönüştürülmüş agrega atık cam tozu ve atık mermer tozu ile yer değiştirilmiştir. Alkali olarak da Potasyum Hidroksit (KOH) çözeltisi ve Potasyum Silikat (KS) kullanılmıştır. 6M, 8M, 10M ve 12M olmak üzere dört farklı molaritede deneyler yapılmıştır. 60°C, 80°C, 100
℃ 
℃
 
 
   farklı sıcaklıklar için kürleme yapılmıştır. Geri dönüştürülmüş agrega çeşitli oranlarda (%25, %50, %75) seramik tozu ile değiştirilerek en iyi mekanik dayanım sonucu belirlenmiştir. En iyi sonuç olarak %75 GYFC+%25CT,  kürleme sıcaklığı 80°C ve KH molaritesi olarak da 8M seçilmiştir. 

Alkali ile aktifleştirilen harçların mekanik mukavemetini belirlemek için 3. 7. ve 28. günde basınç ve eğilme mukavemeti deneyleri yapılmıştır. Yine 3. 7. ve 28. günlerde ultrases geçiş hızı(UPV) ölçümleri yapılmıştır. Ek olarak numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C sıcaklıklarda yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılarak hem sıcaklık öncesi hem de sonrası ağırlık testleri ile ağırlık kayıplarına bakılmıştır. Her bir numune için UPV, basınç ve eğilme dayanımları ile kılcal su emme kapasiteleri incelenmiştir. Ayrıca numuneler 54 döngü donma çözülmeye maruz bırakılıp, sonrasında basınç ve eğilme dayanımları test edilerek numunelerin donma çözülme etkisi altındaki performansı belirlenmiştir. Üretilen numunelerin mikro analiz sonuçları ile birlikte tüm bu veriler ışığında farklı aktivatör içeren geopolimer kompozitlerin içyapısal özellikleri ile bu özelliklerin deneysel çalışma sonuçlarıyla ilişkisi belirlenmeye çalışılmıştır.

Abstract:
Portland Cement (PÇ) is responsible for approximately 7% of the world's carbon dioxide emissions. Therefore, the focus has been on cement-free concrete production. By using waste materials such as fly ash, granulated blast furnace slag (GYFC) and metakaolin (MK) as raw materials, CO₂ emissions can be reduced while costs can also be reduced. 

In this study, it is planned to contribute to sustainability by eliminating waste by recycling concrete obtained from construction debris as aggregate. Recycled aggregate was replaced by waste glass powder and waste marble powder. Potassium Hydroxide (KOH) solution and Potassium Silicate(KS) were used as alkali. Experiments were carried out with four different molarity: 6M, 8M, 10M and 12M. Curing was done for different temperatures of 60°C, 80°C, 100℃. The best mechanical strength result was determined by replacing recycled aggregate with ceramic powder in various proportions (25%, 50%, 75%). As the best result, 75% GYFC+25%CT, curing temperature 80°C and 8M molarity were selected. 

Compressive and bending strength tests were carried out on days 3, 7 and 28 to determine the mechanical strength of alkali-activated mortars. Again, ultrasound transmission velocity (UPV) measurements were made on days 3, 7 and 28. The samples were exposed to high temperature effects of 200°C, 400°C, 600°C and 800°C and weight losses were examined through pre- and post-heat weight tests. UPV, compressive and bending strengths and capillary water absorption capacities were examined for all samples. The samples were exposed to 54 cycles of freeze-thaw and then their compressive and bending strengths were tested to determine their performance under the influence of freeze-thaw. In the light of all these data, together with the micro analysis results of the samples, the internal structural properties of geopolymer composites containing different activators and the relationship of these properties with the experimental study results were tried to be determined.