Alkali aktivasyon yöntemiyle doğal ve endüstriyel atık mineralli lifli kompozit geliştirilmesi
Development of natural and industrial waste mineral fiber composites by alkaline activation method
Yazar: YAVUZ SELİM AKSÜT
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ YETGİN
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton endüstrisinde kullanılan çimentoya alternatif olarak daha ekonomik ve çevreci bir bağlayıcı yapı malzemesi geliştirmek için pek çok araştırmacı çalışmaktadır. Bu amaç doğrultusunda çimentosuz olarak üretilen alkali aktivastonlu beton (AAB) adı verilen daha çevreci ve ekonomik yeni bir yapı malzemesi geliştirilmeye yönelik çalışmalar her geçen gün artarak devam etmektedir.
Alkali aktivasyon yöntemi ile üretilen betonlar, yüksek mekanik performans, düşük enerji giderleri, düşük kirletici gaz emisyonları (CO2, SO2, NO3 vb.) ve çevrenin daha az tahribi (doğal kaynaklar yerine atıkların kullanımı) gibi kazanımlar sunmaktadır. Ayrıca, atık malzemelerin kullanımıyla, atıkların çevreye verdiği zararlar ve depolama problemleri de azalmaktadır. Bu bağlayıcılar, normal portland çimento ve bunlarla üretilen betonlara göre daha erken ve daha yüksek dayanım, daha düşük hidratasyon ısısı ve agresif kimyasallara karşı daha yüksek dayanıklılık gibi birçok teknik üstünlüğe sahiptir. Tüm bu katkılar dikkate alındığında temel bir yapı malzemesi olan betonun geliştirilmesine yönelik çalışmaların sürdürüleceği açıkça görülmektedir.
Bu çalışmada temel bağlayıcı olarak çimento yerine öğütülmüş yüksek fırın cürufu (ÖYFC) ve buna ek olarak ince malzeme ise Erzincan yöresinde bulunan taş ocağı işletmesi atık malzemesi kullanılmıştır. Ayrıca, kullanılan bağlayıcının Sodyum Hidroksit (NaOH) ve Sıvı Sodyum Silikat (Na2SiO3) kullanılarak aktive edilmesi sonucunda üretilen alkali aktivasyonlu betonların (AAB) fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin ortaya konulması ve farklı lif türlerinin ayrık ve katışık lif kullanımları sonucunda üretilen betonların dayanım ve dayanıklılık özelliklerine etkilerinin ortaya çıkarılmasına çalışılacaktır. Tüm bu çalışmalar neticesinde çimentoya alternatif olarak yerel kaynakların kullanılmasının yolu açılmış olacaktır. Elde edilen deneysel sonuçlara bağlı olarak numunelerin davranışları yorumlanıp, en iyi başarımı gösteren numune bileşimi belirlenecektir. 

Anahtar Kelimeler: Alkali aktivasyonlu beton, Atık malzeme, Bağlayıcı, Dayanım ve dayanıklılık özellikleri, Katışık lif kullanımı

Abstract:
Many researchers are working to develop a more economical and environmentally friendly binding construction material as an alternative to cement used in the concrete industry. For this purpose, efforts to develop a new, more environmentally friendly and economical building material called alkali activated concrete (AAC) which is produced without cement, continue to increase day by day.
Concretes produced by alkaline activation offer high mechanical performance, low energy costs, low emissions (CO2, SO2, NO3, etc.), and less environmental impact by using waste materials. These binders provide early and higher strength, lower heat of hydration, and better chemical resistance than normal Portland cements. Therefore, efforts to improve concrete as a building material will continue.
In this study, ground granulated blast furnace slag (GGBFS) was used as the primary binder instead of cement and waste material from a quarry operation in Erzincan was used as the fine material. Additionally, the physical and mechanical properties of alkali-activated concretes (AAC) produced by activating the binder using Sodium Hydroxide (NaOH) and Liquid Sodium Silicate (Na2SiO3) will be investigated. The study will examine the effects of the separate and hybrid fiber use of different types of fibers on the strength and durability properties of the produced concretes. As a result of all these studies, the way will be paved for the use of local resources as an alternative to cement. Based on the experimental results obtained, the behaviors of the samples will be interpreted, and the sample composition that shows the best performance will be determined. 

Keywords: Alkali activated concrete, Binder, Hybrid fiber use, Strength and durability properties, Waste materials