Genleştirilmiş perlit ve genleştirilmiş kil agregalı hafif geopolimer harcın üretimi ve optimizasyonu
Production and optimization of perlite and expanded clayaggregate light geopolymer mortar
Yazar: BERİVAN ÖRÜÇ
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bağlayıcı olarak uçucu kül alkali aktivatörlerle aktive edilip, hafif geopolimer harç (GH) üretimi ve avantajları araştırılmıştır. Agrega olarak hafif agrega sınıfında yer alan, genleştirilmiş kil agregası (GKA) ve genleştirilmiş perlit agregası (GPA) kullanılmıştır. GKA hafif agrega sınıfında yüksek dayanım özelliği ile, GPA ise hafif ve ısı yalıtım özelliği ile ön plana çıkmaktadır. Böylelikle hem hafif hem dayanıklı hem de iyi ısı yalıtım özellikli malzeme üretimi hedeflenmiştir.
Ayrıca geopolimerlerde, geleneksel beton bileşiminde kullanılan Portland çimentosu yerine uçucu kül kullanılarak, daha az üretim enerjisine ihtiyaç duyan ve bununla birlikte CO2 emisyonunu azaltan, çevre dostu bir malzeme üretimi hedeflenmiştir. Deney sayısını azaltmak amacıyla Taguchi metodu kullanılmıştır. Bunun için parametre olarak uçucu kül, agrega, su/geopolimer katı ve kür süresi baz alınarak, 4 farklı parametre ve 3 seviye belirlenerek L9 deney planı belirlenmiştir. Kür dereceleri için 75 ºC, 90ºC ve 105 ºC kullanılmıştır. Hazırlanan numunelere kuru birim ağırlık, su emme, kılcallık, yüksek sıcaklığa dayanıklılık, basınç ve eğilme dayanım ve ısı yalıtım testleri yapılmıştır. Her karışım oranında 1 m³ malzeme için maliyet hesabı yapılmıştır. Deney sonuçları incelendiğinde kuru birim ağırlık için GKA oranı %25 olan numuneler daha hafif olmuştur. En düşük değer ise 9 numaralı numunede 0,83 (g/cm3) olarak bulunmuştur. En düşük su emme değeri ise 7 numaralı numunede %9,83 çıkmıştır. Basınç dayanımı için 4,66 MPa ile en yüksek sonuç 7 numaralı numune vermiştir. Ayrıca GPA kullanım oranı arttıkça ısı yalıtım değeri daha iyi olmaktadır. En düşük ısıl iletkenlik katsayısı 0,18 λ çıkmıştır. Yapılan tüm deney sonuçları kullanılarak Taguchi metodu ile optimum karışım; UK 275, GKA/agrega 75, su/geopolimer katı 0,36 ve kür sıcaklığı 105 (275/A75/J0,36/T105) olarak bulunmuştur. 
Anahtar Kelimeler: Geopolimer Harç, Genleştirilmiş Kil Agregası, Genleştirilmiş Perlit Agregası, Taguchi Metodu, Uçucu Kül.

Abstract:
In this study, the production and advantages of lightweight geopolymer mortar (GH) by activating fly ash as a binder with alkaline activators were investigated. Expanded clay aggregate (GKA) and expanded perlite aggregate (GPA), which are in the light aggregate class, were used as aggregates. GKA stands out with its high strength in the lightweight aggregate class, while GPA stands out with its light weight and thermal insulation properties. Thus, it is aimed to produce materials that are both light and durable and with good thermal insulation properties.
In addition, by using fly ash instead of Portland cement used in traditional concrete composition in geopolymers, it is aimed to produce an environmentally friendly material that needs less production energy and reduces CO2 emissions. Taguchi method was used to reduce the number of experiments. For this, the L9 experiment plan was determined by determining 4 different parameters and 3 levels, based on fly ash, aggregate, water/geopolymer solid and curing time as parameters. For curing degrees, 75 ºC, 90ºC and 105 ºC were used. Dry unit weight, water absorption, capillarity, high temperature resistance, pressure and bending strength and thermal insulation tests were performed on the prepared samples. Finally, a cost calculation was made for 1 m³ of material at each mixing ratio. When the test results were examined, the samples with 25% GKA ratio for dry unit weight were lighter. The lowest value was found as 0.83 (g/cm3) in sample number 9. The lowest water absorption value was 9.83% in the 7th sample. For the compressive strength, sample number 7 gave the highest result with 4.66 MPa. In addition, the higher the GPA usage rate, the better the thermal insulation value. The lowest thermal conductivity coefficient was 0.18. Optimum mixture with Taguchi method using all test results; UK 275, GKA/aggregate 75, water/geopolymer solid 0.36 and curing temperature 105 (275/A75/J0.36/T105). 
Keywords: Expanded Clay Aggregate, Expanded Perlite Aggregate, Fly ash,  Geopolymer Mortar, Taguchi Method.