Elektriksel kür uygulanarak üretilen geopolimer betonun mühendislik özelliklerinin araştırılması
Investigation of engineering properties of geopolymer concrete produced by electrical curing
Yazar: HÜSAMETTİN ÜRÜNVEREN
Danışman: PROF. DR. AHMET BEYCİOĞLU
Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Fiziksel özellikler = Physical properties ; Geopolimerler = Geopolymers ; Maliyet analizi = Cost analysis ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Uçucu kül = Fly ash

Özet:
Bu tez çalışmasında, elektriksel kür ile üretilen geopolimer betonların fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Tez çalışması, harçlarda işlenebilirlik ve mekanik performans esaslı ön tasarım, göreceli karşılaştırma amacıyla nihai beton tasarımı ve enerji sarfiyatının belirlenmesi amacıyla karşılaştırmalı enerji tüketim değerlendirmesi şeklinde iki aşama deneysel ve bir aşama maliyet analizi içermektedir. 
Çalışmanın birinci aşamasında, optimum ısıl kür sıcaklığını belirlemek amacıyla 45, 60, 80, 90, 100 ve 120 °C sıcaklıklarda ısıl kür ve uygulanabilir elektriksel kür parametrelerini belirlemek amacıyla 6, 12 ve 24 saat süreyle 10, 20, 25, 30, 35 ve 40 volt gerilim değerlerinde elektriksel kür sabit Ms modülü ve Na2O konsantrasyonu sahip olan harç karışımlarına uygulanmıştır. Bu aşamada, Ms modülü 0,5'den 2,0'a kadar 0,25 ve 0,1 artış olacak şekilde parametrik arttırılarak ve her bir Ms modülü için Na2O içeriği alüminosilikat kaynağı olan toz malzemenin ağırlıkça %6 – 8 ve 10'u olacak şekilde 36 farklı harç karışımı hazırlanmıştır. Hazırlanan harçlardan en iyi işlenebilirlik ve basınç dayanımını veren 4 harç karışımı seçilmiş ve seçilen bu harçlara, ön deneylerde belirlenen 20, 25, 30 ve 35 volt gerilim ile elektriksel kür ve yine ön deneylerde belirlenen 60, 80, 100 ve 120 °C sıcaklık ile ısıl kür 6 ve 12 saat süreyle uygulanmıştır. Her iki kür yöntemi için yeterli düzeyde işlenebilirliği ve benzer basınç dayanımını sağlayan harçlar seçilmiş ve ikinci aşama deneylere geçilmiştir. 
Çalışmanın ikinci aşamasında ise seçilen harçlara 100 °C ısıl kür ve 25 volt gerilimle elektriksel kür, her iki kür uygulamasında da 6 saat olacak şekilde uygulanmış ve beton numuneler üretilmiştir. Üretilen beton numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Son aşamada ise her iki kür yönteminin enerji sarfiyatları Avrupa, Amerika ve Asya'dan farklı ülkelerin elektrik birim fiyatları dikkate alınarak maliyet açısından karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. 
Sonuç olarak elektriksel kür uygulanarak hem geleneksel beton hem de ısıl kür ile üretilen geopolimer betonlara benzer fiziksel ve mekanik özelliklere sahip geopolimer betonların üretilmesinin mümkün olduğu görülmüştür. Ayrıca elektriksel kür ile üretilen geopolimer betonlarda, hem benzer kür ile üretilen normal betonlara göre daha düşük gerilim uygulamalarında bile yeterli düzeyde basınç dayanımları elde edilebilmesi hem de ısıl kür ile üretilen geopolimer betonlara göre de daha düşük bir enerji tüketiminin ortaya çıkması nedeniyle bu kür uygulaması geopolimer üretimi için çok daha enerji etkin bir yaklaşım olarak görünmektedir. Elde edilen bu sonuç, etüve konulan malzeme sayısı ile etüvün ısınma süresi gibi verimlilik parametreleri ihmal edilerek gerçekleştirilmiş olup, özellikle verimlilik konusunda daha fazla parametre ile yapılacak araştırmalara ihtiyaç olduğu da söylenebilir.

Abstract:
In this thesis, the physical and mechanical properties of geopolymer concrete produced by electrical curing were investigated. The thesis study includes two stages of experimental and one stage of cost analysis in the form of preliminary design based on workability and mechanical performance in mortars, final concrete design for relative comparison, and comparative energy consumption evaluation to determine energy consumption.
In the first stage of the study, thermal curing was applied at 45, 60, 80, 90, 100, and 120 °C for 24 hours, and electrical curing was applied to mortar mixtures with constant Ms modulus and Na2O concentration at voltage values of 10, 20, 25, 30, 35 and 40 volts for 6, 12 and 24 hours to determine the optimum thermal curing temperature to determine the applicable electrical curing parameters. In the first step, 36 different mortar mixes were prepared with the Ms modulus increased parametrically from 0.5 to 2.0 with an increase of 0.25 and 0.1. The Na2O content for each Ms modulus is 6 – 8 and 10 wt% of the powder material which is the aluminosilicate source. 4 mortar mixtures giving the best workability and compressive strength were selected and these mortars were selected for electrical curing with 20, 25, 30, and 35 V voltage and thermal curing with 60, 80, 100, and 120 °C temperatures determined in the preliminary experiments. Applied for 6 – 12 hours. Mortars providing sufficient workability and similar compressive strength were selected for both curing methods and passed to the second stage of experiments. In the second stage of the study, the selected mortars were cured at 100 °C and a voltage of 25 volts for 6 hours in both curing applications, and concrete samples were produced. The physical and mechanical properties of the produced concrete samples were evaluated comparatively. In the last stage, the energy consumption of both curing methods was analyzed comparatively in terms of cost, taking into account the electricity unit prices of different countries from Europe, America, and Asia.
As a result, it has been seen that it is possible to produce geopolymer concretes by applying electrical curing with physical and mechanical properties similar to both conventional concrete and geopolymer concrete produced by thermal curing. In addition, in geopolymer concretes produced with electrical curing appears to be a much more energy efficient approach. This curing application can be used to produce geopolymers because of the fact that sufficient compressive strength can be obtained even in lower voltage values compared to conventional concretes produced with similar curing application, and there is a lower energy consumption compared to geopolymer concretes produced with thermal curing application. This result was achieved by ignoring the efficiency parameters such as the number of materials put in the oven and the heating time of the oven, and it can be said that there is a need for research with more parameters, especially on efficiency.