Atık malzemeler ile geopolimer harç üretimi
Production of geopolymer mortars with waste materials
Yazar: ASENA KARSLIOĞLU KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET İNANÇ ONUR
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Geopolimerler = Geopolymers ; Taguchi yöntemi = Taguchi method

Özet:
Günümüzde çevresel etkileri azaltmak ve sürdürülebilir yapı malzemeleri geliştirmek amacıyla atık malzemelerin yeniden kullanımı önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu çalışmada bor atığı, silis dumanı ve uçucu külün çeşitli kombinasyonlarla geopolimer harç üretiminde kullanılabilirliği deneysel ve istatiksel olarak araştırılmıştır. Taguchi optimizasyonu yöntemiyle, atık malzemelerin etkin bir şekilde kullanılması ve geopolimer harçların dayanım, dayanıklılık ve termal özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Dört ana faktör (bor atığı, silis dumanı, sodyum konsantrasyonu, kürleme sıcaklığı ve kürleme süresi) beş farklı seviyede test edilmiştir ve toplamda 16 farklı harç karışımı elde edilmiştir. En iyi termal özelliklere sahip harç karışımlarında kullanılan kum miktarını azaltmak için ise %10 ile %100 arasında değişen miktarlarda ömrünü tamamlamış lastik kullanılarak dayanım ve termal özellikler araştırılmıştır. Toplamda 54 farklı harç karışımı incelenmiştir.
Taguchi yöntemi, geopolimer harç teknolojisinin gelişimi için önemli bir yol haritası sunmaktadır. ANOVA ile yapılan değerlendirmeler, optimum parametrelerin belirlenmesinde önemli rol oynamıştır. Kürleme sıcaklığının, harcın mekanik dayanımını artırmada önemli bir rol oynadığı görülmüştür. Silis dumanı miktarının etkisi sınırlı kalırken, bor atığı miktarı harcın dayanımını ve ısıl iletkenliğini etkileyen kritik bir faktör olarak öne çıkmaktadır. Ek olarak, asit, sülfat ve yüksek sıcaklık etkilerinin seçilen harçların mikro yapıları ile mineral bileşimleri üzerindeki etkileri tartışılmıştır.

Abstract:
The reuse of waste materials has become a significant research area to reduce environmental impacts and develop sustainable building materials. In this study, the feasibility of using various combinations of boron waste, silica fume, and fly ash in the production of geopolymer mortar was investigated experimentally and statistically. The Taguchi optimization method was employed to efficiently utilize waste materials and improve the strength, durability, and thermal properties of geopolymer mortars. Four main factors (boron waste, silica fume, sodium concentration, curing temperature and curing hour) were tested at five different levels, resulting in a total of 16 different mortar mixtures. The strength and thermal properties were examined by using end-of-life tire in amounts ranging from 10% to 100% to reduce the sand content in mortar mixtures with the best thermal properties. A total of 54 different mortar mixtures were evaluated.
The Taguchi method provides an important roadmap for the development of geopolymer mortar technology. The evaluation through analysis of variance (ANOVA) played a crucial role in determining the optimum parameters. It has been observed that curing temperature plays a significant role in increasing the mechanical strength of the mortar. While the effect of silica fume is limited, the amount of boron waste emerges as a critical factor influencing both the strength and thermal conductivity of the mortar. Additionally, the effects of acid, sulfate, and high temperatures on the microstructure and mineral composition of selected mortars were discussed.