Alkali aktivatör ve kum oranının alkalilerle aktifleştirilmiş cürufun özelliklerine etkisi
The effect of alkali activator and sand ratio on the properties of alkali-activated slag
Yazar: TARIK ÖMÜR
Danışman: PROF. DR. NİHAT KABAY
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Alkali aktivatör = Alkali activator ; Sodyum hidroksit = Sodium hydroxide ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags

Özet:
Alkalilerle aktive edilmiş malzemeler (AAM); yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı, metakaolin gibi silisyum ve alüminyum içeriği bakımından zengin yan ürün veya atık malzemelerin çeşitli alkali çözeltilerle birleştirilmesi sonucu üretilen sürdürülebilir yapı malzemeleridir. Bağlayıcı malzeme olarak yüksek fırın cürufunun kullanıldığı daha önceki çalışmalarda alkali çözelti olarak genellikle sodyum silikat (SS) ve sodyum hidroksitin (NaOH) bir arada kullanıldığı solüsyonlar tercih edilmiştir. 
Bu çalışmada öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu (ÖGYFC), farklı konsantrasyonlarda hazırlanan NaOH veya potasyum hidroksit (KOH) alkali çözeltileri ile aktifleştirilerek farklı kum oranlarına sahip 18 farklı harç serisi üretilmiş ve bu harçların taze hal, mekanik ve fiziksel özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, farklı tip ve konsantrasyondaki aktivatör çözeltilerinin; karışımların reolojik, mineralojik, iç yapı ve boşluk yapısına etkisinin incelenmesi için, seçilen serilerde hamur numuneleri üretilmiş ve iç yapı analizleri gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen sonuçlara göre, aynı molarite ve kum oranına sahip KOH ile aktive edilen cüruf karışımlarının akış ve mekanik özelliklerinin NaOH ile aktive edilen karışımlara nazaran daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Öte yandan, NaOH kullanımı priz süresini önemli ölçüde azaltmış ve kuruma rötresi, su emme ve boşluk miktarı gibi fiziksel özellikler bakımından daha üstün özellikler göstermiştir. Harç karışımlarda kum oranının artışı aktivatör tipi ve molaritesinden bağımsız olarak kütle kaybı, kuruma rötresi, su emme gibi özellikleri iyileştirmiştir. Ayrıca karışım parametreleri ve deney sonuçları arasında istatiksel olarak anlamlı doğrusal ve doğrusal olmayan regresyon analizleri gerçekleştirilmiş ve bağımlı değişkenlerin tahmini için regresyon denklemleri elde edilmiştir. Alkali aktivasyon sonucu ortaya çıkan reaksiyon ürünlerinin yapısı, iç yapı analizleriyle irdelenmiş ve alkali aktivatör tipi ve molaritesine göre farklılıklar gözlemlenmiştir.

Abstract:
Alkali-activated materials (AAMs) are sustainable construction materials synthesized by activating by-products or waste materials rich in silicon and aluminum such as blast furnace slag, fly ash, silica fume, metakaolin with various alkaline solutions. In previous studies, when blast furnace slag was used as a precursor, the combination of sodium silicate (SS) and sodium hydroxide (NaOH) was generally preferred as the alkaline solution to activate the AAM. 
In this study, a total of 18 series of mortar samples with various sand ratios were produced by activating ground granulated blast furnace slag with various concentrations of NaOH or potassium hydroxide (KOH) alkaline solutions. The fresh, mechanical, and physical properties of these mortars were investigated. In addition, paste mixes were produced on selected samples to investigate the effects of alkaline activator type and molarity on the rheological, mineralogical, microstructure, and pore structure of the alkali-activated paste samples.
According to the experimental results, it was observed that the flow and mechanical properties of the KOH-activated mixes were superior to that of NaOH-activated mixes for corresponding molarities and sand ratios. On the other hand, the mixes containing NaOH significantly reduced the setting time and performed superior physical properties such as drying shrinkage, water absorption, and void content. The increase in the sand ratio reduced the mass loss, drying shrinkage, and water absorption, irrespective of the activator type and molarity. In addition, statistically significant linear and nonlinear regression analyses were established between the mixture design parameters and the experimental results, and regression equations were developed to estimate the dependent variables. The reaction products, and the peak intensities of the crystalline phases resulting from alkali activation were investigated by microstructure analysis, and dissimilarities were observed depending on the alkali activator type and molarity.