Hasankale pomzasından alkali aktivasyon yöntemiyle geopolimer çimentosunun üretilebilirliğinin araştırılması
The investigation of Hasankale pumice based geopolymer cement production by alkali aktivation method
Yazar: MEHRZAD MOHABBI YADOLLAHI
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN DEMİRBOĞA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton günümüzde en çok kullanılan yapı malzemesidir ve çevre üzerinde büyük bir etkisi vardır. Sanayide, üretimi esnasında en çok enerji tüketilen inşaat malzemesi Portland çimentosudur. Portland çimentosu üretimi esnasında ortaya çıkan karbondioksit; sera gazı ve küresel ısınmanın en temel sebeplerindendir. Bu yüzden araştırmacılar, inşaat sektöründe alternatif bağlayıcı geliştirmek için çaba göstermektedirler. Geopolimer teknolojinin uygulaması bu alternatiflerden birisidir. Gerçekten de geopolimerler beton imalatında ve inşaat mühendisliğinde yeni bir bağlayıcı madde olarak ortaya çıkmaktadır. Üstün kimyasal, mekanik ve teknik özelliklerinden başka geopolimerler Portland çimentosundan daha az miktarda sera gazı ortaya çıkarmaktadırlar. Uçucu kül esaslı ve cüruf esaslı geopolimerler üzerinde dünyada araştırmalar ve uygulamalar yapılmıştır. Ama pomza esaslı geopolimerler üzerinde dünyada çok az çalışmalara rastlanmaktadır. Bu çalışmada, çimento boyutunda öğütülmüş pomza agregasından 0.52, 0,60 ve 0,68 silika modülü, %4, %7 ve %10 Na2O ve 0,36, 0,40 ve 0,44 su/bağlayıcı oranlarında 9 farklı geopolimer karışımından üretilen hamurlar üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu karışımlar için kür işlemi olarak ısıl işlem (0, 12, 24, 48 ve 96 saat) ve bekleme süresi (0, 6, 12 ve 24 saat) olarak farklı kür sürelerine tabi tutulmuşlardır. Bu karışımlara ve kür sürelerine bağlı olarak birim ağırlık, ultra ses geçiş hızı, basınç mukavemeti, hacim değişikliği (büzülmesi) ve karışımların mikroyapı değişikliği incelenmiştir. Ayrıca en mukavemetli hamur karışımından üretilen harcın mukavemeti ve betonun yüksek sıcaklıktan (100~800ºC)  önce ve sonra birim ağırlıkları, ultra ses geçiş hızı, basınç mukavemetleri, ısı iletkenliği ve yüksek sıcaklıklardaki mukavemet değişiklikleri incelenmiştir. En yüksek basınç mukavemeti; 0,68 silika modülüne ve 0,36 su/bağlayıcı oranına sahip hamur numunelerde elde edilmiştir. Ek olarak yapay sinir ağları yöntemiyle geopolimer çimentoların mukavemet tahmini için karışım hesaplarına bağlı bir model önerilmiştir.

Abstract:
Nowadays concrete is the most widely used construction material and the environment impact of Portland cement is significant. In industry Portland cement is the most energy consuming construction material. Emitted carbon dioxide during the Portland cement production is the most basic cause of greenhouse gases and global warming. Therefore, researchers strive to develop an alternative binder in construction industry. Geopolymer technology application is one of these applications. Indeed geopolymer concrete manufacture is a new binder that has been emerged in civil engineering. In addition of superior chemical, mechanical and technical properties of Portland cement geopolymers produce lesser amount of greenhouse gases. Fly ash and slag based geopolymers have been investigated on the world but very few studies are found on the pumice-based geopolymers. In this study pumice aggregates have been ground in cement fineness and 9 different mixtures have been prepared with different silica modules (0.52, 0.60 and 0.68), different Na2O content (4%, 7% and 10%) and different water/binder ratios (0.36, 0.40 and 0.44) for geopolymer matrixes investigation. different heat treatment duration (0, 12, 24, 48 and 96 hour) and pre-curing waiting time (0, 6, 12 and 24 hour) have been conducted for these mixtures curing. Unit weight, UPV, compressive strength, volume changes (shrinkages) and microstructures concern with curing times for selected mixtures have been studied. Also the compressive strength, unit weight for mortars and compressive strength, unit weight, UPV and thermal conductivity values for mortars and concretes produced from the best geopolymer mixtures, before and after high temperatures (100~800ºC), have been evaluated. The maximum compressive strength has been obtained from mixture with silica module=0.68 and water/binder ratio=0.36. In addition, an artificial neural network model has been proposed for geopolymer cement compressive strength estimation.