Kauçuk lif katkılı geopolimer betonların mekanik ve durabilite özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and durability properties of geopolymer concrete with rubber fiber
Yazar: ARİF YILMAZOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dayanıklılık = Durability ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Geopolimerler = Geopolymers ; Kauçuk = Rubber ; Lifler = Fibers ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Uçucu kül = Fly ash ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags

Özet:
Bu tez çalışması günümüzün en önemli çevresel problemlerinden biri haline gelmiş olan atık hurda lastikler (AHL) ile uçucu kül (UK), yüksek fırın cürufu (YFC) gibi endüstriyel atıkların geopolimer betonda geridönüştürülmesini amaçlamaktadır. Bu amaçla atık kamyon lastiklerinden elde edilmiş kauçuk lifler geopolimer betona hacimce belirli yüzdelerde eklenerek, geopolimer betonun fiziksel, mekanik ve durabilite özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. İlk aşamada Taguchi Metodu kullanılarak kauçuk lif yüzdesi (%0,6, %0,9 ve %1,2), bağlayıcı tipi (75UK25YFC, 50UK50YFC ve 25UK75YFC) ve kür sıcaklığı (75°C, 90°C ve 105°C) olmak üzere üç farklı parametre ile 9 farklı kauçuk lifli geopolimer beton karışımı hazırlanılmıştır. Hazırlanan beton numuneler üzerinde Slump deneyi, taze betonun karışım sıcaklığının ölçümü, yoğunluk, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, su emme, kılcallık, darbe direnci ve darbe etkisi altında ultrases geçiş hızı performansı, tokluk ve kırılma enerjisi (RILEM), statik ve dinamik elastisite modülü, ultrases geçiş hızı, magnezyum sülfat (MgSO4) direnci ve rötre deneyleri ile SEM ve EDX analizleri yapılmıştır. Ayrıca tüm beton karışımları için maliyet analizi ve CO2-eşdeğer (CO2-e) emisyonu analizi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Taguchi Metodu kullanılarak bulunan optimum değerler ile beton karışımı hazırlanıp aynı deneyler tekrar gerçekleştirilerek optimum beton karışımın kontrolü gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçları kauçuk lifin, geopolimer betonun mekanik dayanımında kısmi azalmalara neden olduğunu ortaya koymuştur. Karışımdaki YFC yüzdesinin artışıyla geopolimer betonun mekanik özelliklerinin önemli oranda arttığı ve daha yoğun bir mikroyapı elde edildiği tespit edilmiştir. Belirli bir kür sıcaklığının üzerinde kür sıcaklığındaki artış geopolimer betonun genel performansında azalmaya neden olmuştur. Genel performans değerlendirmesi sonucunda %0,6 lif yüzdesi, 25UK75YFC bağlayıcı tipi ve 75°C kür sıcaklığının optimum değerler olduğu bulunmuştur.

Abstract:
This thesis aims to recycle waste scrap tires (WSC) which have become one of the most important environmental problems of today and industrial wastes such as fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBS) in geopolymer concrete. For this purpose, rubber fibers obtained from waste truck tires were added to the geopolymer concrete at certain percentages by volume and its effect on the physical, mechanical and durability properties of the geopolymer concrete was investigated. First of all, using the Taguchi Method, 9 different geopolymer concrete mixtures with rubber fiber were prepared using three different parameters such as rubber fiber percentage (0.6%, 0.9% and 1.2%), binder type (75FA25GGBS, 50FA50GGBS and 25FA75GGBS) and curing temperature (75°C, 90°C and 105°C). Slump test, measurement of mixing temperature of fresh concrete, density, compressive strength, flexural strength, water absorption, sorptivity, impact resistance and ultrasonic pulse velocity performance under impact, toughness and fracture energy (RILEM), static and dynamic elasticity modulus, ultrasonic pulse velocity, magnesium sulfate (MgSO4) resistance and drying shrinkage tests on the concrete samples and SEM and EDX analyzes were carried out. In addition, cost analysis and CO2-equivalent (CO2-e) emission analysis were performed for all concrete mixtures. Then, the optimum concrete mixture was prepared with the optimum values found using the Taguchi Method, and the same experiments were carried out again to control the optimum concrete mixture. Obtained test results revealed that rubber fiber caused partial decreases in mechanical strength of geopolymer concrete. It was determined that the mechanical properties of the geopolymer concrete increased significantly with the increase of the GGBS percentage in the mixture and a denser microstructure was obtained. The increase in the curing temperature above a certain curing temperature caused a decrease in the overall performance of the geopolymer concrete. As a result of the general performance evaluation, 0.6% fiber percentage, 25FA75GGBS binder type and 75°C curing temperature were found to be optimum values.