Öğütülmüş bor atığı ve tunceli yöresi volkanik cüruf içeren kendiliğinden yerleşen alkali aktif harçların mühendislik özellikleri
Engineering properties of self-compacting alkaline active mortars containing grinded boron waste and tunceli region volcanic scoria
Yazar: MERVE ŞAHİN YÖN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KARATAŞ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bor atığı = Boron waste ; Granüle cüruf = Granulated slag

Özet:
Çimento üretiminde doğaya salınan karbondioksit miktarını azaltmak için çimento yerine atık malzemeler kullanılarak alkali aktif harç ve beton üretimi günümüzde oldukça ilgi çeken önemli bir çalışma konusudur. Bu tez çalışmasında Bor atığı, granüle yüksek fırın cürufu ve literatürde daha önce kullanılmayan Tunceli yöresi volkanik cürufu kullanılarak kendiliğinden yerleşen alkali aktif harç üretimi amaçlanmıştır. 
Deneysel çalışmanın ilk aşamasında bor atığının alkali aktif hamurda kullanılabilirliğini tespit etmek için %100 oranında bor atığı kullanılarak numuneler üretilmiştir. Daha sonraki aşamada bor atığı granüle yüksek fırın cürufu ve Tunceli yöresi volkanik cürufundan oluşan hamurlar üzerinden Na2SiO3/NaOH aktivatör oranı, kür sıcaklığı ve alkali çözelti/bağlayıcı oranı tespit edilmiştir. Kendiliğinden yerleşen alkali aktif harç üretimi için gerekli parametreler belirlendikten sonra 18 seriden oluşan harç karışımları hazırlanarak yayılma çapları belirlenmiştir. Üretilen prizmatik ve küp numuneler kullanılarak mekanik dayanım deneyleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek basınç dayanımına sahip numuneler üzerinden durabilite deneyleri yürütülmüştür. Harç numunelerinin durabilitesi, donma-çözülme ve sülfat saldırısına karşı direnç, ağırlıkta meydana gelen değişiklikler, ultra-ses hızı ölçümü, basınç testi, taramalı elektron mikroskobu, enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi ve Fourier dönüşümü kızılötesi analizleriyle değerlendirilmiştir. 
Deneyler sonucunda, ikili ve üçlü karışımlardaki bor atığı oranının artışı mekanik dayanımlarda önemli oranda azalmalara neden olduğu tespit edilmiştir. Tüm karşımlar için, 60°C'de kür edilen numunelerden elde edilen mekanik dayanımlar, 100°C'de kür edilen numunelere göre oldukça yüksek sonuçlar vermiştir. Bor atığı içeren ikili karışımların durabilite deney sonuçlarına göre kullanılabilecek en büyük bor atığı oranının %10 olduğu tespit edilmiştir. Üçlü karışımlarda ise donma-çözülme için bor atığı oranının en fazla %5, sülfat etkisi altında ise en fazla %15 oranında kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
The production of alkaline active mortar and concrete using waste materials instead of cement to reduce the amount of carbon dioxide released into nature in cement production is an important study subject today. This thesis aims to produce self-compacting alkaline active mortar using Boron waste, Granulated Blast Furnace Slag, and Tunceli region volcanic slag, which has not been used before in the literature.
In the first stage of the experimental study, samples were produced using 100% boron waste to determine the usability of boron waste in the alkaline active paste. At the next stage, Na2SiO3/NaOH activator ratio, curing temperature, and alkali solution/binder ratio were determined on pastes of boron waste and granulated blast furnace and Tunceli region volcanic slag. After selecting the necessary parameters for producing self-compacting alkali active mortar, 18 mortar mixtures were prepared, and their spreading diameters were determined. Mechanical strength tests were carried out using the produced prismatic and cube samples. Durability tests were carried out on the samples with the highest compressive strength. The durability of the mortar samples, resistance to freeze-thaw and sulfate attack, changes in weight, ultra-sound velocity measurement, pressure testing, scanning electron microscopy, energy dispersion X-ray spectroscopy, and Fourier transform infrared analyses were evaluated.
As a result of the experiments, the increase in the boron waste ratio in the binary and triple mixtures caused a significant decrease in the mechanical strengths. For all mixtures, the mechanical strengths obtained from samples cured at 60°C gave considerably higher results than samples cured at 100°C. According to the durability test results of binary mixtures containing boron waste, it has been determined that the largest boron waste rate that can be used is 10%. It was determined that the boron waste ratio could be used at a maximum of 5% for freeze-thaw in triple mixtures, and at 15% under the influence of sulfate.