Pet şişe atıklarının uçucu kül esaslı kendiliğinden yerleşen geopolimer harçların mekanik ve ısıl özelliklerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of pet bottle waste on mechanical and thermal properties of fly ash based self-compacting geopolymer mortars
Yazar: FATMA YILDIZ KİYAN
Danışman: PROF. DR. ERHAN GÜNEYİSİ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, agrega olarak atık Polietilen Tereftalat (PET) şişe parçalarının farklı oranlarda kullanılmasının uçucu kül esaslı kendiliğinden yerleşen geopolimer harçların mekanik ve ısıl özellikleri üzerinde oluşturduğu değişimlerin incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada PET şişe atıkları, agrega ile %0, %5, %10, %15, %20 ve %25 oranlarında ikame edilerek altı farklı karışım hazırlanmıştır. Bütün karışımlarda uçucu kül, sodyum silikat, sodyum hidroksit, ilave su ve süper akışkanlaştırıcı katkı oranları sabit tutulmuştur. Agrega olarak nehir kumu kullanılmış ve harçların EFNARC 2002'de bahsedilen kendiliğinden yerleşme kriterlerini sağlayabilmesi için tane çapı 4 mm'den küçük tutulmuştur. Çalışmada kullanılan atık PET şişe parçacıkları için ayrıca elek analizi yapılmış ve 0-4 mm çapında oldukları tespit edilmiştir. Harçlar taze halde iken mini V hunisi, mini yayılma, reoloji deneyleri yapılmış ve numunelerin taze birim ağırlıkları da ölçülmüştür. Bütün numunelerde yayılma çapı 24-26 cm arasında ölçülürken PET yüzdesi arttıkça mini V hunisinden geçiş süresi artmıştır. Birimağırlık bakımından nehir kumuna nazaran daha hafif bir malzeme olan PET'in ikame miktarı arttıkça numunelerin yoğunluğu doğal olarak azalmıştır. Taze haldeki ölçümler tamamlandıktan sonra numunelerim her biri 60 ℃ sıcaklıkta 24 saat etüvde kürlemeye bırakılmıştır. Etüv kürlemesinden sonra 25 ℃ sıcaklık ve %50 nemli ortamda 28.güne kadar bekletilen numuneler daha sonra basınç dayanımı, eğilme dayanımı, su emme, kılcal su emme ve termal iletkenlik deneylerine tabi tutulmuştur. Geopolimerlerde atık PET şişe kırıntılarının kullanılması basınç ve eğilme dayanımlarında genel olarak azalmaya neden olmuştur. Hem basınç hemde eğilme dayanımı bakımından en iyi sonuçlar %5 PET ikameli karışımlarda görülmüştür. Öte yandan PET yüzdesi arttıkça su emme ve kılcal su emme değerlerinde dalgalı bir davranış tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda PET atıklarının kendiliğinden yerleşen geopolimer harçlarda kullanılarak ekonomiye kazandırılabileceği ve çevreye daha duyarlı malzemeler elde edilebileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to examine the changes caused by the use of waste Polyethylene Terephthalate (PET) bottle as aggregate in different proportions on the mechanical and thermal properties of fly ash-based self-compacting geopolymer mortars. To this, six different mixtures were prepared by replacing PET bottle waste with aggregate at the rates of 0%, 5%, 10%, 15%, 20% and 25%. The ratio of fly ash, sodium silicate, sodium hydroxide, additional water and superplasticizer were kept constant in all mixtures. River sand was used as aggregate and the particle size of the aggregate was kept smaller than 4 mm in order for the mortars to meet the self compacting criteria mentioned in EFNARC 2002. A sieve analysis was also performed for the waste PET bottle particles used and their particle sizes were determined to be 0-4 mm. While the mortars were fresh, mini V funnel, mini slump flow and rheology tests were carried out and the fresh unit weights of the samples were also measured. While the slump flow diameter was measured between 24-26 cm in all samples, the flow time through the mini-V funnel increased as the PET percentage increased. As the replacement amount of PET, which is a lighter material than river sand in terms of unit weight, increased, the density of the samples naturally decreased. After the fresh tests were completed, each of the samples was left to cure in an oven at 60 ℃ for 24 hours. After oven curing, the samples were kept in an environment of 25 ℃ and 50% humidity up to 28 days and then were subjected to compressive strength, flexural strength, water absorption, capillary water absorption and thermal conductivity tests. The use of waste PET bottle crumbs in geopolymers caused a general decrease in compressive and flexural strengths. The best results in terms of both compressive and flexural strength were observed in mixtures with 5% PET replacement. On the other hand, as the PET percentage increased, a fluctuating behavior was detected in water absorption and capillary water absorption values. As a result of the study, it is painted out that PET waste could be used in the production of self-compacting geopolymer mortars, which could be brought into economy and more environmentally friendly materials.