Süper emici malzeme kullanılarak üretilen alkalilerle aktive edilmiş cüruflu harçların özelliklerinin araştırılması
Investigation of alkali activated slag mortar properties of produced using super absorbent materials
Yazar: BÜŞRA SİNEM GENÇ
Danışman: PROF. DR. UMUR KORKUT SEVİM
İskenderun Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Sodyum hidroksit = Sodium hydroxide ; Sodyum poliakrilat = Sodium polyacrylate ; Sodyum silikat = Sodium silicate ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Günümüzde Portland çimentosunun ekonomik ve çevresel açıdan oluşturduğu tahribat göz önüne alındığında, alternatif nitelikte olan geopolimer harçlara ilgi giderek artmaktadır. İskenderun bölgesindeki demir-çelik fabrikalarında demir üretimi sırasında çeşitli yan ürünler oluşmaktadır. Tez çalışmasında yan ürünlerden biri olan öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu (ÖGYFC) alkalilerle aktifleştirilerek geopolimer harçlar hazırlanmış ve ilave su kaynağı olan sodyum poliakrilat katkısı eklenerek üretilen numunelerin mekanik, geçirimlilik ve kimyasal etkilere karşı direnci incelenmiştir. Çalışmada ASTM C109 standartına uygun olarak belirlenen cüruf/agrega/çözelti oranı ile %6 sodyum konsantrasyon ve 1,5 silikat modülü ile hazırlanan geopolimer harçlara, 50 gr süper emici polimer (SEP) eklenerek karışımlar hazırlanmıştır. Karışım tasarımında kür süresi, kür yöntemi, SEP'in hazırlanma yöntemi (SEP-1, SEP-2) ve karışım suyu sıcaklığı deney değişkenleri olarak belirlenmiştir. 40x40x160 mm kalıplarda SEP katkılı ve katkısız 6 çeşit karışım hazırlanmıştır. Çalışmada numunelere ortam, etüv ve 1, 7, 28 gün sıvı (su ve çözelti) içerisinde kür yöntemleri uygulanmıştır. Farklı kürlerde bekletilen numunelerin SEP katkısı sonucu oluşturduğu boşluklu yapı, boşluklar arasındaki bağlantı ve buna bağlı olarak geçirimlilik özelliklerinin incelenmesi amacıyla birim ağırlık, su emme, mevcut su durumu, kapilarite vb. testler uygulanmıştır. 28, 56 ve 90 gün ortam şartlarında bekletilen numunelere eğilme, basınç, ultrasonik dalga hızı, rezonans frekansı, karbonatlaşma, ıslanma-kuruma deneyleri yapılmıştır. Ayrıca %5 oranında sülfürik asit (H2SO4) ve sodyum sülfat (Na2SO4) kullanılarak 1 ay süre ile asit ve sülfat dirençleri deneyleri yapılmış ve veriler incelenmiştir. Elde edilen deney sonuçlarını kıyaslamak amacıyla ayrıca korelasyon katsayısı kullanılarak istatistiksel analiz verileri oluşturulmuştur. Sonuçlara göre, C ve D numunelerinin yapılan testlerde daha iyi sonuçlar verdiği gözlenmiştir. SEP içerisine su yerine alkali aktivatör çözeltisi eklenerek jel kıvamına getirilen bu karışımların, ayrıca kür koşullarında hazırlanan çözelti içerisinde bekletilmesinin harcın yoğunluğunu arttırarak gözenekliliği azalttığı görülmüştür. Cürufun aktivasyon sürecinde içten kürleme yaparak ilave aktivatör katkısı sağlaması ile hem dayanım hemde kimyasal dayanıklılık açısından olumlu katkılar sağlanmıştır.

Abstract:
Considering the economic and environmental damage caused by Portland cement, interest in alternative geopolymer mortars is increasing day by day. Various by-products are formed during iron production in iron and steel factories in the Iskenderun region. In the thesis study, geopolymer mortars were prepared by activating ground granulated blast furnace slag (OGYFC), one of the by-products, with alkalis, and the mechanical, permeability and resistance to chemical effects of the samples produced by adding sodium polyacrylate, which is an additional water source, were investigated. In the study, mixtures were prepared by adding 50 gr super absorbent polymer (SAP) to geopolymer mortars prepared with slag/aggregate/solution ratio determined in accordance with ASTM 109C standard, 6% sodium concentration and 1,5 silicate modulus. Curing time, curing method, SAP solution method (SAP-1, SAP-2) and mixing water temperature were determined as experimental variables in the mixture design. 6 kinds of mixtures with and without SAP additives were prepared in 40x40x160 mm molds. In the study, curing methods were applied to the samples in medium, oven and liquid (water and alkaline solution) for 1, 7, 28 days. In order to examine the porous structure, the connection between the voids and the permeability properties of the samples, which are kept in different cures as a result of the SAP additive, unit weight, water absorption, current water condition, capillarity etc. tests were applied. Bending, pressure, ultrasonic wave velocity, resonance frequency, carbonation, wetting-drying tests were performed on the samples, which were kept under ambient conditions for 28, 56 and 90 days. In addition, 5% sulfuric acid (H2SO4) and sodium sulphate (Na2SO4) were used for 1 month acid and sulfate resistance tests and the data were analyzed. In order to compare the experimental results obtained, statistical analysis data were also created by using the correlation coefficient. According to the results, it was observed that the C and D samples gave better results in the tests. İnstead of water, into the SAP, also keeping the mortar in the solution prepared under curing conditions reduces the porosity by increasing the density of the mortar.