Farklı tür lifler içeren atık seramik tozu esaslı geopolimer harçların mekanik ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and durability properties of waste ceramic powder based geopolymer mortars containing different types of fibers
Yazar: AYŞEN TAHİRE KILIÇ
Danışman: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu araştırmada, bağlayıcı malzeme olarak atık seramik tozu (AST) ve öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu (ÖGYFC), dolgu malzemesi olarak ise standart kum kullanılarak bazalt, poliamid ve polipropilen lif takviyeli geopolimer harçlar üretilmiştir. Liflerin, bağlayıcı olarak atık seramik tozu- öğütülmüş yüksek fırın cürufu bazlı geopolimer harçlar üzerindeki etkisini araştırmak üzere mekanik, fiziksel ve mikroyapısal özelliklere yönelik deneyler yapılmıştır. Ön deney sonuçları, atık seramik tozunun %20 oranında öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu ile yer değiştirilmesinin, 10M sodyum hidroksit-sodyum silikat karışımı çözeltisinde ekonomik açıdan optimum karışımı sağlamasından dolayı bu karışımın araştırmada referans lif takviyesiz kontrol karışımı olarak kabul edilmesine neden olmuştur. Üretilen geopolimer harçlara lif eklenmesi sonucunda, her üç lif türü de AST-ÖGYFC bazlı geopolimer harcın basınç, eğilme ve yarmada çekme dayanımını geliştirmiştir. Örneğin, maksimum basınç ve yarmada çekme dayanımı, poliamid lif takviyeli karışım için (sırasıyla 60,15 MPa ve 3,45 MPa) ile sonuçlanırken, maksimum eğilme dayanımı, 28. günde bazalt lif takviyeli karışım (12,98 MPa) ile sonuçlanmıştır. Bu dayanım gelişiminin kontrol karışımına göre daha fazla olması liflerin köprüleme etkisinden kaynaklanmaktadır. Lif takviyeli numunelerin tamamı referans lif takviyesiz numuneye göre aşınmaya karşı daha fazla direnç göstermiş olup, polipropilen lif takviyeli numunelerin maksimum direnç sağladığı görülmüştür. Fiziksel özellikler açısından AST-ÖGYFC bazlı geopolimer harçlara lif eklenmesi yoğunluk, boşluk oranı ve su emme açısından önemli bir etki göstermemiştir. Referans karışımla karşılaştırıldığında, sıcaklığın artmasıyla birlikte tüm lif takviyeli numuneler yüksek sıcaklıklara karşı önemli derecede direnç göstermiştir. Yüksek sıcaklıklara maruz kaldıktan sonra tüm karışımlarda ağırlık kaybı gözlenmiştir. SEM analizi, liflerin liflerle güçlendirilmiş geopolimer harcın matrisine düzgün bir şekilde gömüldüğünü ortaya çıkarmıştır. AST-ÖYFC bazlı geopolimer harçların XRD analizinde kuvars pikler tespit edilmiştir.

Abstract:
In this research, basalt, polyamide, and polypropylene fiber-reinforced geopolymer mortars were produced based on waste ceramic powder (WCP) and ground blast furnace slag (GBFS) by using rilem sand as filler. Experiments for mechanical, physical, and microstructural properties were carried out to investigate the impact of fibers on WCP-GBFS based geopolymer mortar. The results showed that 20% replacement of WCP with GBFS yielded the optimum and economical mixture at 10M sodium hydroxide solution and was considered as a reference unreinforced mixture in this research. In terms of adding fibers, all three types of fibers improved the compressive, flexural, and splitting tensile strength of the WCP-GBFS based geopolymer mortar. For instance, the maximum compressive and splitting tensile strength was shown by polyamide fiber-reinforced mixture (60.15 MPa and 3.45 MPa respectively) while the maximum flexural strength was shown by basalt fiber-reinforced mixture (12.98 MPa) at the age of 28 days. All reinforced samples showed more resistance against abrasion as compared to the reference sample and maximum resistance was shown by polypropylene fiber-reinforced samples. Compared with the reference mixture, with an increase in temperature, all fiber-reinforced mixtures showed significant resistance against high temperatures. Weight loss was observed in all mixtures after exposure to high temperatures. SEM analysis revealed that fibers were properly embedded into the fiber- reinforced geopolymer mortar's matrix. Quartz peaks were detected in XRD analysis of WCP-GBFS based geopolymer mortars.