Magnezyum oksit ve metakaolin ikameli sodyum karbonat ile aktive edilen cüruflu harçların mekanik ve durabilite özellikleri
Mechanical and durability characteristics of magnesium oxide and metakaolin substituted sodium carbonate-activated slag mortars
Yazar: MEHRNOSH ABOLFATHI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAN ULUKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜŞRA AKTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Alkalilerle aktive edilen malzemeler (AAM), yapı endüstrisinde kullanılan geleneksel Portland çimentosu ile (OPC) üretilen betonların sebep olduğu CO2 emisiyonlarının azaltılması ve bertaraf edilmesi açısından önemli bir rol oynamaktadırlar. AAM kaolinitik killer, cüruf ve uçucu kül gibi doğal puzolanlar, endüstriyel yan ürün ve atıkların herhangi bir alkali çözeltisiyle bir araya getirelerek üretildiği malzemelerdir. Bu sebeple AAM, OPC sistemlerine nazaran daha çevre dostu bağlayıcılar olarak nitelendirilebilirler. 
Alkalilerle aktive edilen yüksek fırın cürufu (AAS) sistemleri hakkında yapılan daha önceki çalışmalarda genellikle sodyum hidroksit (NH) sodyum silikat (NS) aktivatörleri kullanılmıştır. Bu çalışmada, Türkiye'nin ikinci en büyük rezervine sahip olduğu sodyum karbonat (NC) aktivatörü tercih edilmiştir. NC diğer aktivatörlere göre daha çevre dostu ve ekonomik olmasına rağmen, uzun süren priz süresi, düşük erken dayanım gibi olumsuz özellikleri bulunmaktadır. 
NC ile aktive edilen AAS'lerin başlangıç hidratasyon ürünleri kalsit ve gaylusit gibi fazlardır. İlerleyen yaşlarda ise kalsiyum alüminyum silikat hidrat (C-A-S-H) ve hidrotalsit gibi daha kararlı ürünlerin oluşması ile NH ve NS ile aktive edilen sistemlere göre daha yüksek dayanımlar elde edilebilmektedir. NC ile aktive edilen cüruf sistemleri hakkındaki geçmiş çalışmalarda genel olarak, priz süresinin hızlandırılması ve erken yaş dayanımının iyileştirilmesi konularına odaklanılmıştır. 
Bu çalışmada, reaktif magnezyum oksit (MG) ve metakaolin (MK) ikameli NC ile aktive edilen cüruflu pasta ve harç serilerinin ortam koşullarında ve hızlandırılmış karbonatlaşma etkisi altında dayanım gelişimi, içyapı özellikleri ve klor geçirimliliği özellikleri araştırılmıştır.  Elde edilen sonuçlara göre MG'nin %10 ikameli olarak kullanımı ile MG'nin %10, MK'nın %5 ikameli olarak birlikte kullanıldığı seride artan kararlı ürünlerin oluşumu sonucunda karbonatlaşma ve klor geçirimliliğinde iyileşmeler gözlemlenmiştir. İçyapı analizleri ile üretilen karışımların ortam koşullarında ve karbonatlaşma etkisi altındaki dayanım gelişimi irdelenmiştir. MG ve MK katkılı NC ile aktive edilmiş cüruf esaslı sistemlerin mekanik ve durabilite özelliklerine dair detaylı bilgi sunan bu çalışmanın literatüre katkıda bulunacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Alkali-activated materials (AAM) play an important role in reducing and eliminating CO2 emissions caused by concrete produced with conventional Portland cement (OPC) in the construction industry. AAMs are materials produced by combining natural pozzolans and industrial by-products and wastes such as kaolinitic clays, slag and fly ash, with any alkaline solution. For this reason, AAMs can be characterized as more environmentally friendly binders than OPC systems.
In previous studies on alkali-activated blast furnace slag (AAS) systems, sodium hydroxide (NH) and sodium silicate (NS) activators were generally used. In this study, sodium carbonate (NC) activator, which Turkey has the second largest reserve, was preferred. Although NC is more environmentally friendly and economical than other activators, it has negative features such as long setting time and low early strength.
The initial hydration products of NC-activated AASs are phases such as calcite and gaylusite. In later ages, by the formation of more stable products such as calcium aluminum silicate hydrate (C-A-S-H) and hydrotalcite, higher strengths can be obtained compared to systems activated by NH and NS. Previous studies on NC-activated slag systems, generally focused on accelerating the setting time and improving the early age strength problems.
In this study, strength development, microstructure properties and chloride permeability of reactive magnesium oxide (MG) and metakaolin (MK) substituted NC-activated slag paste and mortars under ambient conditions and accelerated carbonation were investigated. According to the results obtained, improvements in carbonation resistance and chloride permeability were observed as a result of the increased formation of stable products in the series where MG was substituted as 10% and the combined substitutions of 10% MG and 5% MK. It is thought that this study, which provides detailed information on the the mechanical and durability properties of NC activated slag-based systems with MG and MK additives, will contribute to the literature.