Ahlat taşı esaslı geopolimer beton üretiminin araştırılması
Investigation of Ahlat stone based geopolymer concrete production
Yazar: SERDAR MURAT UĞUR TOPRAK
Danışman: DOÇ. DR. RIZA POLAT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Çimento üretimi sırasında ortaya çıkan çevresel problemlerden dolayı, bilim insanları tarafından yapılan araştırmalar sonucu ortaya çıkan alternatif bağlayıcılardan olan geopolimerler, alüminosilikat yapıdaki malzemelerin alkali çözeltilerle aktive edilmesi sonucu elde edilirler. Geopolimerlerin üretiminde normal çimentoya göre daha az CO2 salınımı meydana gelmekte olup, bu bağlayıcı ile üretilen betonlarda ise yeterli mekanik ve durabilite özelliklerinin sağlandığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada ise, yerel malzemelerin değerlendirilmesi açısından geopolimer beton üretimi için Ahlat Taşının kullanılabilirliği araştırılmıştır.
Yöntem: Bu çalışmada, Ahlat Taşı, çimento tane boyutunda öğütülüp bağlayıcı olarak geopolimer beton üretiminde kullanılmıştır. Kimyasal analizler sonucunda Ahlat Taşının iki farklı rengi kullanılmıştır. Karışımlarda NaOH+Na2SiO3 ve KOH+Na2SiO3 olmak üzere iki farklı alkali aktivatör ve üç farklı dozaj (400, 500 ve 600 kg/m3) kullanılmış olup toplamda 12 farklı geopolimer beton tasarımı gerçekleştirilerek üretimleri yapılmıştır. Üretilen geopolimer betonlara 90°C'de 48 saatlik sıcaklık kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin basınç dayanımları, eğilme dayanımları, birim hacim ağırlıkları, kılcal geçirimlilik katsayıları, boy değişimleri ve radyasyon soğurmaları tespit edilmiştir. Numuneler SEM, SEM/EDX ve FTIR içyapı analizleriyle değerlendirilmiştir.
Bulgular: En yüksek basınç dayanımı bej renk Ahlat Taşı+KOH+Na2SiO3+500 (dozaj) karışımında gözlemlenmiştir. Fakat, genel olarak tüm karışımlar değerlendirildiğinde siyah renkli Ahlat Taşı ile üretilen numunelerin basınç dayanımları daha yüksektir. En yüksek dayanım sağlayan bağlayıcı dozajı 500 kg/m3 olarak belirlenmiştir. KOH'lı karışımlarla üretilen numunelerin mekanik, fiziksel ve durabilite deney sonuçlarının daha iyi olduğu gözlemlenmiştir ve ayrıca içyapı analizleri sonuçlarına göre daha ağsı ve kompakt yapıda olduğu görülmüştür.
Sonuç: Ahlat Taşı esaslı geopolimer beton üretiminde, aktivatör olarak KOH+Na2SiO3, karışım dozajı olarak 500 kg/m3 ve renk olarak siyah Ahlat Taşının kullanımı ile optimum sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Purpose: Due to the environmental problems that arise during cement production, geopolymers, which are among the alternative binders that have emerged as a result of research by scientists, are obtained as a result of activating aluminosilicate materials with alkaline solutions. In the production of geopolymers, less CO2 emission occurs compared to normal cement, and it has been determined that sufficient mechanical and durability properties are provided in the concretes produced with this binder. In this study, the usability of Ahlat Stone for the production of geopolymer concrete was investigated in terms of the evaluation of local materials.
Method: In this study, Ahlat Stone was ground to cement grain size and used as a binder in the production of geopolymer concrete. As a result of chemical analysis, two different colors of Ahlat Stone were used. Two different alkali activators, NaOH+Na2SiO3 and KOH+Na2SiO3, and three different dosages (400, 500 and 600 kg/m3) were used in the mixtures, and a total of 12 different geopolymer concrete designs were produced. The produced geopolymer concretes were cured at 90°C for 48 hours. Compressive strength, flexural strength, weights per unit of volume and consistencies, sorptivity coefficients, length changes and radiation absorption of the produced samples were determined. Samples were evaluated by SEM, SEM/EDX and FTIR microstructure analysis.
Findings: The highest compressive strength was observed in the beige color Ahlat Stone+KOH+Na2SiO3+500 (dosage) mixture. However, when all mixtures are evaluated in general, the samples produced with black colored Ahlat Stone have higher compressive strength. The binder dosage providing the highest strength was determined as 500 kg/m3. It was observed that the mechanical, physical and durability test results of the samples produced with KOH mixtures were better, and it was also seen that they had a more mesh and compact structure compared to the results of the internal structure analysis.
Results: In the production of Ahlat Stone based geopolymer concrete, optimum results were obtained by using KOH+Na2SiO3 as activator, 500 kg/m3 mixture dosage and black Ahlat Stone as color.