Doğal zeolit içeren geopolimer betonlarda mekanik ve durabilite özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and durability properties of natural zeolite containing geopolymer concretes
Yazar: MURAT EFE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada yüksek fırın cürufu (YFC), doğal zeolit (Balıkesir-Bigadiç), metakaolin, mermer tozu, 1-3 mm. kuvars, 3-5 mm. kuvars ve bazalt lif kullanılarak üretilen geopolimer betonların mekanik ve iç yapı özellikleri araştırılmıştır. 
Yöntem: YFC ve yüksek fırın cürufuna ağılıkça %0, %5, %10 ve %15 oranlarında doğal zeolit ikamesiyle geopolimer betonlar üretilmiştir. Aktivatör olarak ise 12 M NaOH ve Na2SiO3 çözeltileri kullanılmıştır. Aktivatör etkisinin mekanik ve iç yapı özelliklerine etkisinin belirlenebilmesı için NaOH ve Na2SiO3 çözeltileri oranı 2,2,5 ve 3 olarak karışımlar tayin edilmiştir ve 8 saat süreyle 80 oC'de küre bırakılmıştır. Toplamda 12 karışım ve her karışımdan 18 adet küp, 6 adet kiriş numune dökülmüştür.  Elde edilen numuneler farklı yüksek sıcaklık (200,400 ve 600 oC) etkisine maruz bırakılmıştır. Geopolimer betonlara basınç dayanımı, kılcal su emme, ağırlık değişimi,SEM, analizleri uygulanmıştır. 
Bulgular: Zeolitin ağırlıkça %0, %5, %10, ve %15 oranlarında kullanılmasıyla üretilen geopolimer betonların basınç dayanımları 39,2-74,2 MPa arasında değiştiği görülmektedir. Yaklaşık 12 saat gibi kısa bir sürede 50 MPa ve üzeri basınç dayanımları kolaylıkla elde edilmiştir. Yüksek sıcaklık sonrasında çoğu gruplarda basınç dayanımlarında azalma gözlemlenirken 200 oC sıcaklığa maruz kalan bazı geopolimer kompozitlerin basınç dayanımında artış gözlemlenmiştir. 
Sonuç: Mikroyapı incelemelerinde termal kürden dolayı yoğun olarak geopolimerik jellerin oluştuğu gözlenmiştir. SS/SH oranı 2,5 olan karışımlarda %10 DZ içeriğinin ve SS/SH oranı 3 olan karışımlarda %5 DZ içeriğinin dayanım ve dayanıklılık özellikleri açısından daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Geopolimer kompozitlerin %10'a kadar DZ kullanılarak üretilebileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Purpose: It is effective blast furnace slag (BFC), natural zeolite (Balıkesir-Bigadiç), metakaolin, marble powder, 1-3 mm. quartz, 3-5 mm. quartz, the mechanics and internal structure material of geopolymer concrete produced using quartz and basalt fibers were investigated.
Method: Geopolymer concretes were produced by substituting 0%, 5%, 10% and 15% natural zeolite by weight into blast furnace slag. 12 M NaOH and Na2SiO3 solutions were used as activators. In order to determine the effect of the activator effect on the mechanical and internal structure properties, the mixtures were determined with the ratio of NaOH and Na2SiO3 solutions as 2, 2,5 and 3, and the sphere was left at 80 oC for 8 hours. A total of 12 mixtures and 18 cube and 6 beam samples from each mixture were cast. The obtained samples were exposed to different high temperatures (200, 400 and 600 oC). Compressive strength, capillary water absorption, weight change, SEM analyzes were applied to geopolymer concretes.
Findings: It is seen that the compressive strengths of geopolymer concretes produced by using 0%, 5%, 10%, and 15% by weight of zeolite vary between 39,2-74,2 MPa. Compressive strengths of 50 MPa and above were easily achieved in a short time of approximately 12 hours. While a decrease in compressive strength was observed in most groups after high temperature, an increase in the compressive strength of some geopolymer composites exposed to 200 oC temperature was observed.
Conclusion: In microstructural examinations, it was observed that geopolymeric gels were intensely formed due to the thermal sphere. It has been determined that 10% NZ content in mixtures with an SS/SH ratio of 2,5 and 5% NZ content in mixtures with an SS/SH ratio of 3 are more suitable in terms of strength and durability properties. It was determined that geopolymer composites could be produced using up to 10% NZ.