Yapay hafif agrega üretimi ve geopolimer betonda kullanımının araştırılması
Production of artificial lightweight aggregate and investigation of its use in geopolymer concrete
Yazar: AHMET ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET BURHAN KARAKOÇ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında yüksek fırın cürufu (YFC) kullanılarak yapay agrega üretilmiştir. Geopolimerizasyon yöntemiyle üretilen yapay agregalarda, alkali aktivatör olarak sodyum silikat (Na2SiO3) ve sodyum hidroksit (NaOH) kullanılmıştır. Farklı su/bağlayıcı (s/b) oranlarının, NaOH çözeltisi molaritesinin ve kür koşullarının yapay agregaların özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu yapay agregaların mekanik, fiziksel ve içyapı özellikleri belirlenmiştir. 12M-80°C+Su(0.21) kodlu numune basınç dayanımı açısından en yüksek değere sahiptir. Bu karışıma farklı miktarlarda genleştirilmiş perlit (GP) ilave edilerek yapay hafif agrega (YHA) üretilmiştir. Bu YHA'lar kullanılarak YFC esaslı hafif geopolimer beton (HGB) üretilmiştir. YHA kullanımı ile birlikte geopolimer betonun kuru birim hacim ağırlığı 2.20 t/m3'ten 1.54 t/m3'e düşürülmüştür. Doğal kırmataş agrega içeren GB-K kodlu numunenin basınç dayanımı 61.24 MPa olup, YHA içeren HGB'lerin basınç dayanımları 15.55 MPa ile 69.90 MPa arasındadır. Basınç dayanımı ve birim hacim ağırlık açısından HGB-0P, HGB-2P, HGB-4P ve HGB-6P kodlu numuneler taşıyıcı hafif beton sınıfına girmektedir. HGB'ler 200, 400, 600 ve 800 °C sıcaklıklarda 2 saat bekletilmiş ve yüksek sıcaklık dirençleri belirlenmiştir. 600 °C ve üzerindeki sıcaklıklarda dayanım kayıpları %50'nin üzerinde olmuştur. 600 ve 800 °C'de HGB'lerin ağırlık kayıpları %15'i geçmiştir. Artan sıcaklık ile birlikte HGB'lerin rengi açık griden koyu kahverengiye dönmüştür. YHA'lar HGB'lerin yüksek sıcaklık direncini iyileştirmiştir.

Abstract:
In this thesis study, artificial aggregate was produced using blast furnace slag (YFC). Sodium silicate (Na2SiO3) and sodium hydroxide (NaOH) were used as alkali activators in artificial aggregates produced by geopolymerization method. The effects of different water/binder (s/b) ratios, NaOH solution molarity and curing conditions on the properties of artificial aggregates were investigated. Mechanical, physical and microstructure properties of these artificial aggregates were determined. 12M-80°C+Su(0.21) coded sample had the highest value in terms of compressive strength. Artificial lightweight aggregate (YHA) was produced by adding different amounts of expanded perlite (GP) to this mixture. YFC based lightweight geopolymer concrete (HGB) was produced using these YHAs. With the use of YHA, the dry unit volume weight of geopolymer concrete was reduced from 2.20 t/m3 to 1.54 t/m3. The compressive strength of the GB-K coded sample containing natural crushed stone aggregate was 61.24 MPa, and the compressive strengths of HGBs containing YHA were between 15.55 MPa and 69.90 MPa. In terms of compressive strength and unit volume weight, the HGB-0P, HGB-2P, HGB-4P and HGB-6P coded samples were classified as structural lightweight concrete. HGBs were kept at temperatures of 200, 400, 600 and 800 °C for 2 hours and their high temperature resistance was determined. The strength losses at temperatures of 600 °C and above were over 50%. The weight losses of HGBs at 600 and 800 °C exceeded 15%. The color of HGBs changed from light gray to dark brown with increasing temperature. YHAs improved the high temperature resistance of HGBs.