Havaalanı kazalarına karşı yumuşak zemin uygulaması olarak geopolimer malzemenin kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of geopolymer material as a soft ground application against airport accidents
Yazar: ADEM KUMCU
Danışman: PROF. DR. ENGİN YENER
Iğdır Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Belirli mesafelerde en güvenli ve hızlı ulaştırma yöntemi olan havayolu ulaşımında uçakların inişi ve kalkışı sırasında yaşanan pistten aşma kazlarında can ve mal kaybını önlemek için çalışmalar yapılmaktadır. Pistten aşma kazalarını önlemek için pist sonlarına Yumuşak Zemin ile Durdurma Sistemi (Soft Ground Arrasting System, SGAS) kurulması yöntemiyle bu kazalardaki can ve mal kaybının önlenebileceği yapılan çalışmalarla ortaya konulmuştur. Bu minvalde pist sonlarına eklenecek sistemin suya, don tesirine, buz çözücü tuzların etkisine dayanıklı olma, bünyesine hayvan ve böcekleri çekmeme, bitki gelişimini önleme, kıvılcım saçmama, uzun ömürlü olma, optimum mukavemet değerlerini sağlama ve yeterli yoğunluk değerine sahip olma gibi özellikleri sağlaması gerektiği önerilmiştir. Öneri üzerine çalışmalar yapılarak standartları karşılayan EMAS (Engineered Material Arresting System) adı verilen ticari bir sistem üretilerek günümüzde 69 havaalanında 117 pist sonunda kullanılmaktadır. EMAS pistten aşma kazalarını önlemede yüksek başarıya sahiptir. Yapılan literatür taramalarında EMAS'ın çimento bazlı hafif bir betondan üretildiği bilinmekte olup bu amaçla üretilecek betonların yoğunluk olarak 600 kg m-3' den daha az, 0,35-1 MPa aralığında basınç mukavemetine sahip olması gerektiği tespit edilmiştir. Halihazırda kulanılan EMAS ürününün tek sağlayıcısının olması, maliyet ve bakım masraflarının fazla olması nedeniyle alternatif SGAS ihtiyacı olduğu bilinmektedir. FAA' nın belirlemiş olduğu standartları geopolimer hafif malzemenin karşılayabileceği düşünülerek belirli oranlarda Silis Dumanı, Uçucu Kül, Alüminat Çimentosu karışımını Sodyum Hidroksit ve Sodyum Silikat bazlı Alkali ile aktifleştirip uygun oranda  Hidrojen Peroksit (HP) ve Köpük Ajanı (KÖA) kullanarak Geopolimer esaslı bir SGAS üretmek hedeflenmiştir. Üç farklı oranda KÖA (%0, %1, %2) ve dört farklı oranda (%0, %0,5, %1, %1,5)  HP kullanılarak 12 grup geopolimer malzeme üretilerek basınç mukavemeti, yoğunluk, su emme ve boşluk oranı deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda KÖA%1HP%1 oranına sahip karışımın, basınç mukavemeti 0,37 MPa, yoğunluk değeri 306,20 kg m-3, KÖA%2HP%1 oranına sahip karışımın basınç mukavemeti 0,45 MPa, yoğunluk değeri 275,77 kg m-3 olarak bulunmuştur. Bu bulgulardan yola çıkarak KÖA%1 HP%1 (K8) ve KÖA%2 HP%1 (K9) oranına sahip geopolimer hafif karışımların SGAS için uygun olabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Air travel is the safest and fastest mode of transportation over long distances, but accidents can occur during takeoff and landing when planes overrun the runway. In the United States, the Federal Aviation Administration (FAA) has researched ways to prevent such accidents and has concluded that the Soft Ground Arresting System (SGAS) can be installed at the ends of runways to prevent loss of life and property. The system must be resistant to water, deicing salt, and the effects of frost, must not attract animals and insects, must prevent plant growth, must not produce sparks, must have a long lifespan, must have adequate strength, and must have the right density. Based on these recommendations, a system called EMAS was developed and is now used at 117 runway ends at 69 airports. EMAS has a high success rate in preventing runway overrun accidents. Literature review showed that EMAS is made of a lightweight concrete based on cement, with a density less 600kg m-3 and a compressive strength of 0,35-1 MPa. It is known that there is a need for alternative SGAS due to the fact that it is the only provider of the EMAS product currently used and the high cost and maintenance costs. Considering that geopolymer lightweight concrete can meet the standards determined by the FAA, it is aimed to activate the mixture of Silica Fume, Fly Ash, Aluminate Cement with Sodium Hydroxide and Sodium Silicate-based Alkali in certain proportions and to produce a Geopolymer-based SGAS by using Hydrogen Peroxide (HP) and Foaming Agent (KÖA) in the appropriate ratio. Compressive strength, density, water absorption and void ratio experiments were performed by producing 12 groups of geopolymer concrete using three different rates of KÖA (0%, 1%, 2%) and four different rates of HP (0%, 0.5%, 1%, 1.5%). As a result of the experiments, the compressive strength of the mixture with KÖA%1HP%1 ratio was found to be 0.37 MPa, the density value was found to be 306.20 kg m-3, the compressive strength of the mixture with KÖA%2HP%1 ratio was found to be 0.45 MPa, and the density value was found to be 275.77 kg m-3. Based on these findings, it was concluded that geopolymer lightweight concrete mixtures with KÖA%1 HP%1 (K8) and KÖA%2 HP%1 (K9) ratio may be suitable for SGAS.