Bazalt lifinin taşıyıcı geopolimer hafif betonun bazı mekanik özelliklerine ve yüksek sıcaklık davranışına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of basalt fiber on some mechanical properties and high temperature behavior of structural geopolymer lightweight concrete
Yazar: SÜMEYYE KARAHÜSEYİN
Danışman: PROF. DR. ŞAKİR ERDOĞDU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çalışmada bazalt lifinin taşıyıcı geopolimer hafif betonun mekanik, ısıl özellikleri ve yüksek sıcaklık davranışının yanı sıra mikroyapısı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bağlayıcı olarak yüksek fırın cürufu, metakaolin ve çimento, agrega olarak pomza ve kalker, lif olarak bazalt lifi kullanılmıştır. Alkali aktivatör çözeltisi olarak sodyum hidroksit ve sodyum silikat karışımı kullanılmıştır. Betonların mekanik, ısıl ve yüksek sıcaklık özellikleri ile mikroyapı ve tepkime sonucu oluşan ürünler ve elde edilen veri istatistiksel olarak irdelenmiş ve yorumlanmıştır. Üretilen tüm betonlar taşıyıcı hafif beton için belirtilen kriterleri sağlamaktadır. Mekanik özellikler itibariyle %0.2 bazalt lifli taşıyıcı geopolimer hafif beton diğer tüm geopolimer betonlara kıyasla daha üstün sonuçlar vermiştir. Geopolimer hafif betonların termal iletkenlik katsayıları 0.37 W/mK ila 0.53 W/mK arasında değişmektedir. Yüksek sıcaklıklarda lifli geopolimer hafif betonlar referans geopolimer hafif beton ile benzer davranış göstermekte olup tüm geopolimer betonların basınç dayanımları 600°C`ye kadar belirgin bir azalış gösterirken bu sıcaklıktan itibaren artış eğilimindedir. Karakterizasyon analizleri %0.3 ve daha yüksek lif oranlarında hamur fazı-lif kenetlenmesinin iyileşmiş olduğu ve buna bağlı olarak betonların şekil değiştirmesinin artmış olduğunu göstermektedir. Gerçekleştirilen termal analiz vasıtasıyla betonların ağırlığında gözlemlenen kayıp 700°C civarında oldukça belirginleşmektedir.

Abstract:
In this study, the effect of basalt fiber on the mechanical, thermal properties and high temperature behavior as well as the microstructure of structural geopolymer lightweight concrete was investigated. Blast furnace slag, metakaolin and cement were used as binders, pumice and limestone as aggregates, and basalt fiber was used as fiber. A mixture of sodium hydroxide and sodium silicate was used as the alkali activator solution. The mechanical, thermal and high temperature properties of the concretes, the microstructure and the products formed as a result of the reaction and the obtained data were statistically evaluated and interpreted. All concretes produced meet the criteria specified for structural lightweight concrete. In terms of mechanical properties, 0.2% basalt fiber structural geopolymer lightweight concrete gave superior results compared to all other geopolymer concretes. The thermal conductivity coefficients of geopolymer lightweight concretes ranged from 0.37 W/mK to 0.53 W/mK. At high temperatures, geopolymer lightweight concretes containing fibers show similar behavior to the reference geopolymer lightweight concrete, and the compressive strengths of all geopolymer concretes show a significant decrease up to 600°C, while they tend to increase after this temperature. Characterization analyses show that at 0.3% and higher fiber content, the paste phase-fiber interlocking is improved and, accordingly, the deformation of the concretes is increased. The loss in weight of the concretes observed through the thermal analysis becomes quite evident around 700°C.