Yüzey iyileştirmesi uygulanmış geri dönüştürülmüş agregalı geopolimer betonların özellikleri
Properties of geopolymer concrete produced with surface-improved recycled concrete aggregates
Yazar: MEMDUH NAS
Danışman: DOÇ. DR. ŞİRİN KURBETCİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çimento üretiminin yol açtığı yüksek enerji sarfiyatı ve karbondioksit emisyonu nedeniyle geopolimer betonlar (GPB), geleneksel çimentolu betonlara alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Beton sektörünün daha çevreci ve sürdürülebilir olabilmesi için doğal kaynakların kullanımını azaltma, tekrar kullanma ve geri dönüştürme yollarına başvurulmaktadır. Betonun hacimce yaklaşık %70'ini oluşturan agregalar, doğal kaynakları tüketmektedir. Betonun geri dönüştürülmesi, inşaat atıklarının azaltılmasında en etkili yöntemdir. GPB üretiminde bağlayıcı olarak endüstriyel atıkların kullanımının yanı sıra doğal agregaların yerine geri dönüştürülmüş agregaların (GDA) kullanılması da mümkündür. Ancak, bu agregaların beton özelliklerinde oluşturduğu olumsuz etkilerin giderilmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada puzolanik şerbet emdirilmiş GDA'lar kullanılarak üretilen GPB'lerin özellikleri incelenmiştir. GPB üretiminde bağlayıcı olarak uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve metakaolin, alkali aktivatör olarak sodyum silikat ve sodyum hidroksit çözeltileri kullanılmıştır. GDA'lara çimento şerbeti ve uçucu kül, silis dumanı, metakaolin ve yüksek fırın cürufu şerbetleri emdirilmiştir. Tüm puzolanik şerbetler GDA'ların fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmiştir. Silis dumanı içeren şerbet, GDA'nın su emmesini yaklaşık %55, aşınmasını ve darbe direncini %33 oranında azaltarak en etkili şerbet olmuştur. Şerbet emdirilen GDA'lı GPB'lerin dayanım ve dayanıklılık özellikleri, normal agregalı (NA) ve emdirme uygulanmamış GDA'lı GPB'lerle karşılaştırılmıştır. GPB üretiminde kullanılan bağlayıcılar arasında en yüksek performans, yüksek fırın cürufluyla elde edilmiştir. Silis dumanı şerbeti emdirilen GPB'lerin dayanım ve dayanıklılık özellikleri en iyi olmuştur. İyileştirme yapılmamış GDA'lı GPB'lere kıyasla basınç dayanımında %56, yarmada çekme dayanımında %35, su emmede %38, kılcal su emmede %54, klor geçirimliliğinde %39 düzeyinde iyileşmeler elde edilmiştir.

Abstract:
Due to the high energy consumption and carbon dioxide emissions caused by cement production, geopolymer concretes (GPC) have emerged as an alternative to ordinary concretes. In order to make the concrete industry more environmentally friendly and sustainable, ways to reduce the use of natural resources are used. Aggregates, which make up approximately 70% of the concrete, consume natural resources. Recycling concrete is the most effective method of reducing construction waste. In addition to the use of industrial wastes as binders in GPB production, it is also possible to use recycled aggregates (RCA) instead of natural aggregates (NA). However, it is important to eliminate the negative effects of these aggregates on concrete properties. In this study, the properties of GPCs produced using pozzolanic slurry impregnated RCAs were investigated. In the production of GPC, fly ash (FA), blast furnace slag (BFS) and metakaolin (MK) were used as binders, sodium silicate and sodium hydroxide solutions were used as alkali activators. RCAs were impregnated with cement slurry and FA, silica fume (SF), MK and BFS slurries. All pozzolanic slurries improved the properties of RCAs. The slurry containing SF was the most effective slurry, reducing the water absorption of RCA by 55%, abrasion and impact resistance by 33%. Strength and durability properties of slurry impregnated RCA GPCs were compared with NA and unimpregnated RCA GPCs. Among the binders used in GPC production, the highest performance was obtained with BFS. Strength and durability properties of GPCs impregnated with SF slurry were the best. Compared to GPCs with untreated RCA, improvements in compressive strength by 56%, in splitting tensile strength by 35%, in water absorption by 38%, in capillary water absorption by 54%, and in chloride permeability were achieved by 39%.