Elazığ ferrokrom cürufu ile üretilen alkali aktivasyonlu harçların taze harç özelliklerinin araştırılması
Investigation of fresh mortar properties of alkali activated mortars produced with Elazığ ferrochrome slag
Yazar: HİLAL ASLAN
Danışman: PROF. DR. SERVET YILDIZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Boraks = Borax ; Boraks dekahidrat = Borax decahydrate ; Elazığ Ferrokrom İşletmesi = Elazığ Ferrochromium Enterprise ; Ferrokrom cürufları = Ferrochromium slags ; Sodyum hidroksit = Sodium hydroxide ; Sodyum silikat = Sodium silicate ; Süper akışkanlaştırıcı = Superplasticizer ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Uçucu kül = Fly ash ; İşlenebilirlik = Machinability

Özet:
Bu tez çalışmasında; alkali aktivasyonlu cüruf bağlayıcıların uygulamalardaki kullanımına engel teşkil eden hızlı işlenebilirlik kaybı ve düşük priz süreleri problemlerinin çözümü için boraks ve süperakışkanlaştırıcı katkı kullanımı incelenmiştir. Alkali aktive edilmiş harç üretimi için ağırlıkça %90, %80 ve %70 oranında Elazığ ferrokrom cürufu ve ağırlıkça %10, %20 ve %30 oranında F sınıfı uçucu kül kullanılmıştır. Alkali aktivatör olarak katı fazda sodyum hidroksit (NaOH) (18 ve 22 molarite) ile sıvı fazda sodyum silikat (Na2SiO3) çözeltisi kullanılmıştır. NaOH/Na2SiO3 oranı 1/2 sabit değerde tutulmuştur. Aktivatör/bağlayıcı oranı 0.35, 0.40 ve 0.45 alınmıştır. Boraks ve süperakışkanlaştırıcı katkıları ağırlıkça %0, %3 ve %6 oranlarında tercih edilmiştir. Seçilen parametreler ve seviyeleri Taguchi metoduyla optimize edilerek en iyi karışım oranları belirlenmiştir. Boraks ve süperakışkanlaştırıcı katkılarının alkali aktivasyonlu harç üzerindeki etkisini incelemek amacıyla taze haldeki karışımlarda priz başlangıç ve sona erme süreleri ile işlenebilirlik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen alkali aktivasyonlu harç numunelerine 90oC sıcaklıkta 24 saat kür işlemi uygulanarak 7 ve 28 günlük süre sonunda numunelerin basınç dayanımı, eğilme dayanımı, birim ağırlık, ultrases geçiş hızı ve kapilarite katsayı tayini deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçları Taguchi metoduyla analiz edilmiş ve parametrelerin optimum seviyeleri belirlenmiştir. Çalışmada ayrıca mikro yapı incelemeleri için SEM-EDS-XRD analizleri uygulanarak belirlenen numunelerin kristal yapısı incelenmiş, mineralojik bileşimi tespit edilmiştir. Elde edilen verilere göre boraks ve süperakışkanlaştırıcı katkılarının alkali aktivasyonlu karışımlar üzerinde priz geciktirici etkisinin olduğu ve işlenebilirlik üzerinde olumlu katkılar sağladığı tespit edilmiştir. En yüksek basınç dayanım değeri ise 24,27 MPa olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study; the use of borax and superplasticizer additives has been investigated to solve the problems of rapid workability loss and low setting times, which hinder the use of alkali-activated slag binders in applications. For the production of alkali activated mortar, 90%, 80%, 70% by weight Elazığ ferrochrome slag and 10%, 20% and 30% by weight class F fly ash were used. Solid phase sodium hydroxide (NaOH) (18 and 22 molarity) and liquid phase sodium silicate solution (Na2SiO3) were used as alkali activators. The ratio of NaOH/Na2SiO3 was kept at a constant value of 1/2. Activator/binder ratios of 0.35, 0.40 and 0.45 were taken. The additives were preferred at 0%, 3% and 6% by weight. The selected parameters and their levels were optimized by the Taguchi method and the best mixing ratios were determined. On fresh mixtures setting times and workability tests were performed. The produced alkali-activated mortar samples were cured at 90oC for 24 hours and at the end of 7 and 28 days, compressive strength, bending strength, unit weight, ultrasound transmission rate and capillarity tests were carried out. Obtained test results were analysed by Taguchi method and optimum parameter levels were determined. The crystal structure of the samples determined by applying SEM-EDS-XRD analyses for microstructure investigations. According to the data obtained, it has been determined that borax and superplasticizer additives have a setting retarding effect on alkali-activated mixtures and provide positive contributions on workability. The highest compressive strength value was obtained as 24.27 MPa.