Farklı bağlayıcı ve lif içeren geopolimer betonların mekanik ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and durability properties of geopolymer concrete containing different binders and fibers
Yazar: ÖMER FARUK KURANLI
Danışman: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Granüle cüruf = Granulated slag ; Lif takviyeli beton = Fiber reinforce concrete ; Polimer beton = Polymer concrete ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Beton düşük maliyeti, kolay şekil alabilmesi, yüksek dayanımı, durabilitesi ve kolay tedarik edilebilmesi gibi birçok yönüyle inşaat malzemeleri arasında kullanımı en yaygın malzeme konumundadır. Bu artı özellikleriyle birlikte beton büyük bir tüketim alanı oluşturmuş ve sudan sonra en çok tüketilen ikinci madde konumunda olmuştur. Beton malzemesinin bütün bileşenleri arasında agregaları birbirine bağlayan Portland Çimentosu ana bileşim maddesi konumundadır. Ancak Geleneksel Portland Çimentosu'nun (GPÇ) üretilmesi atmosfere yüksek oranda sera gazı salınımına yol açtığı için büyük çevresel etkiye sahiptir. Portland çimentosu üretimi ya da eldesi esnasında yüksek miktarda yakıt kullanımını yani yoğun enerjili işlemleri gerekmektedir. Bu durum yüksek miktarda CO2 salınımına sebep olmaktadır. Çevreci olmayan bu gerçekler beton sektöründe yeni sürdürülebilir, daha az portland çimentosu katkılı ve çimento bütünleyici malzemelerin (SCM) kullanımına ve arayışına sebep olmuştur. Geopolimer teknolojisi ile üretilmiş beton bağlayıcı olarak çimentodan tamamen farklı bağlayıcılar kullanarak beton içerisinde çimentosuz bir malzeme olanağı sunarak çimento üretiminden kaynaklanan CO2 salınımını azaltmaktadır ve çimento bağlayıcılı betona alternatif bir seçenek olmaktadır. Geopolimerler jeolojik orijinallikte olan metakaolin gibi yada endüstriyel atık olarak uçucu kül, cüruf, taban külü zengin slika ve alümin içeren malzemelerin alkalilerle (Sodyum yada Potasyum bazlı) sentezlenmesi ile elde edilmektedir. Geopolimerler bu yönüyle uçucu kül cüruf gibi atık malzeme kullanarak hem geri dönüşüme hem de sera gazı salınımının azaltılmasına katkı sağlamaktadır. Geopolimer beton üretiminin %60 oranında daha az enerji gerektirdiği ve Portland Çimentosu ile üretilmiş betona kıyasla %80 oranında daha az CO2 salınımın gerçekleştiği tespit edilmiştir
Bu çalışmada geopolimer teknolojisi ile üretilen geopolimer betonların farklı bağlayıcı, farklı lifler ve farklı lif oranlarında mekanik ve durabilite özellikleri incelenmiştir. Geopolimer betonların üretiminde ana bağlayıcı olarak cüruf ve uçucu kül kullanılmıştır. Lif cinsi olarak polipropilen, çelik ve poliamid lifler kullanılmıştır. Çalışmanın sonunda mekanik ve durabilite özelliklerine dair güçlü sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Concrete is the most common material among construction materials with its low cost, easy form, high strength, durability and easy supply. With these plus features, concrete created a large consumption area and became the second most consumed substance after water. Portland cement, which connects aggregates among all components of concrete material, is the main ingredient. However, the production of Traditional Portland Cement has a high environmental impact as it causes high greenhouse gas emissions to the atmosphere. During Portland cement production, high amount of fuel usage and intensive energy processes are required. This situation causes a high CO2 emission. These non-environmental facts have led to the search and use of new sustainable, less portland cement added and cement complementary materials in the concrete industry. Concrete produced with geopolymer technology provides a cement-free material in concrete by using different binders from cement. Thus, CO2 emissions from cement production are reduced and an alternative option to cement-bonded concrete is created. Geopolymers are produced by synthesizing materials such as metacaolin with geological origin or as industrial waste with alkali (Sodium or Potassium based) containing fly ash, slag, base ash rich in silica and alumina. With this aspect, geopolymers contribute to both recycling and reduction of greenhouse gas emission by using waste material such as fly ash and slag. It has been determined that geopolymer concrete production requires 60% less energy and 80% less CO2 emission occurs compared to concrete produced with Portland Cement.
In this study, the mechanical and durability properties of geopolymer concrete produced with geopolymer technology in different binders, different fibers and different fiber ratios were investigated. Slag and fly ash are used as the main binder in the production of geopolymer concretes. Polypropylene, steel and polyamide fibers are used as fiber types. At the end of the study, strong results were obtained regarding the mechanical and durability properties.