Pirinç kabuğu külü ve orman endüstri atık külü ile üretilen sürdürülebilir geopolimer betonun performans özellikleri
Performance characteristics of sustainable geopolymer concrete produced with rice husk ash and forest industry waste ash
Yazar: AHMET YEŞİLOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SELÇUK MEMİŞ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geopolimer beton, çevre dostu ve sürdürülebilir bir alternatif olarak tanımlanabilen bir malzemedir. Bu tanımlama endüstriyel yan ürünlerin kullanılarak üretilmesini ve geleneksel çimentolara kıyasla daha düşük karbondioksit salınımına sahip olmasına bağlıdır. Bu çalışma kapsamında, uçucu kül (UK), orman endüstrisi atık külü (FIWA), pirinç kabuğu külü (PK), sodyum hidroksit (SH) ve sodyum silikat (SS) gibi çeşitli malzemelerin değişik oranlarda kullanılmasıyla geopolimer beton numuneleri üretilmiştir. Geopolimer betonların kimyasal yapısı ve oluşum mekanizması detaylı bir şekilde incelenmiş, performans özellikleri ele alınmış ve çeşitli uygulama alanları üzerinde durulmuştur. Bu amaçla 6 grup hazırlanmış, UK yerine %0; %25 ve %50 oranlarında UK ile yer değiştirerek FIWA ve PK kullanılan gruplarda, 8 mol SS çözeltesi ile SS/SH %50 oranında karışımlarda aktivatör olarak kullanılmıştır.    Üretilen geopolimer beton örnekleri öncelikle 30oC de buhar kürüne tabi tutulup 3, 7, 28, 56, 90 günlük dayanımları ölçülmüştür. Donma çözülme döngülerine tabi tutulan örnekler aynı zamanda su emme ve porozite gibi değerleri de saptanarak mikro yapıları hakkında fikir edinilmiştir. 
Ekolojik atık yönetiminin sürdürülebilirlik çerçevesinde ele alınan   geopolimer betonların farklı özelliklerinin incelendiği bu çalışma sonucunda, kullanılan pirinç kabuğu külü (PK) ve orman endüstrisi atık külünün betonun porozitesine olumlu etkileri, mekanik basınç değerlerini yükselttiği, donma çözülme direnci gibi olumlu etkileri gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, geopolimerlerin daha geniş çapta endüstriyel kullanımının teşvik edilmesi ve optimizasyon süreçlerinin geliştirilmesi gerektiği görülmüştür.

Abstract:
Geopolymer concrete is a material that can be defined as an environmentally friendly and sustainable alternative. This definition is based on its production using industrial by-products and its lower carbon dioxide emissions compared to traditional cements. In this study, geopolymer concrete samples were produced using various materials such as fly ash (FA), forest industry waste ash (FIWA), rice husk ash (RHA), sodium hydroxide (SH), and sodium silicate (SS) in different proportions. The chemical structure and formation mechanism of geopolymer concrete were thoroughly examined, performance characteristics were addressed, and various application areas were discussed.  For this purpose, six groups were formed. In the groups where FIWA and RHA were used by replacing FA with 0%, 25%, and 50% FA, a 8 mol SS solution was used as an activator in SS/SH 50% ratio. The produced geopolymer concrete samples were initially subjected to steam curing at 30°C, and their strengths were measured for 3, 7, 28, 56, and 90 days. The samples subjected to freeze-thaw cycles were also evaluated for properties such as water absorption and porosity to gain insights into their microstructures.
In this study that examines various properties of geopolymer concrete within the framework of sustainable ecological waste management, it was observed that the use of rice husk ash (RHA) and forest industry waste ash had positive effects on the concrete's porosity, increased mechanical compression values, and enhanced freeze-thaw resistance. As a result, it is evident that there is a need to encourage broader industrial use of geopolymers and to improve optimization processes.