Bazalt ve karbon lifle güçlendirilmiş geopolimer malzemelerin elektromanyetik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the electromagnetic properties of geopolymer materials reinforced with carbon and basalt fibers
Yazar: ŞEYDA HACIHASANOĞLU
Danışman: PROF. DR. İLKER TEKİN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bazalt ve karbon lifle güçlendirilmiş geopolimer hamurlar üzerinde fiziksel, mekanik ve elektromanyetik özellikler çalışılmıştır. Üretilen geopolimer hamurlarda D90: 100 mikron inceliğinde puzolanik özellik gösteren iki farklı volkanik tüf ve mikronize kalsit kullanılmıştır. Geopolimer hamurların üretiminde alkali aktivatör olarak Sodyum Hidroksit (NaOH) ve sıvı halde Sodyum Silikat (Ms:1/3) (Na2SiO3) kullanılmıştır. Bazalt ve karbon lifler kalsitli üretimlerde %0, %1, %2 ve %3 oranlarında, kalsitiz üretimlerde ise %0 ve %3 oranlarında planlanmıştır. Toplam 24 deney grubunda ASTM C1437'ye göre akış masası deneyi yapılmıştır. TS EN 196-1'e göre üretilmiş 40x40x160 mm boyutlarında sertleşmiş geopolimer hamurlar üzerinde 90 güne kadar, birim hacim ağırlık, eğilme ve basınç dayanımları, su direnci, ASTM C596-18'e göre kuruma rötresi deneyleri yapılmıştır. Geopolimer hamurların elektromanyetik özelliklerini belirlemek için 90 gün yaşında 300x300x10 mm boyutlu  
 
geopolimer plaklar üzerinde 900 – 6000 MHz arasında her bir 100 MHz aralıklarla Faraday kafesi içinde elektromanyetik iletim ve yansıma ölçümleri yapılmıştır.
Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre en yüksek basınç ve eğilme dayanımı hacimce %1 karbon lifle güçlendirilmiş beyaz tüf ve kalsit içerikli geopolimer hamurlarda sırasıyla 29 MPa ve 28 MPa olmuştur. En düşük birim hacim ağırlık değeri hacimce %3 karbon lifle güçlendirilmiş beyaz tüf ve kalsit içerikli geopolimer hamurlarda 1,67 g/cm3 olarak; en yüksek birim hacim ağırlık beyaz tüf esaslı lifsiz geopolimer hamurlarda 1,85 g/cm3 olarak elde edilmiştir. En düşük su emme beyaz tüf ve kalsit esaslı lifsiz geopolimer hamurlarda %19,91 olarak, en yüksek su emme hacimce %3 karbon lifle güçlendirilmiş beyaz tüf esaslı kalsitsiz geopolimer hamurlarda %38,48 olarak elde edilmiştir. En düşük büzülme hacimce %2 bazalt lifle güçlendirilmiş yeşil tüf ve kalsit esaslı geopolimer hamurlarda %0,1, en yüksek büzülme lifsiz beyaz tüf ve kalsit esaslı geopolimer hamurlarda %3,60 olarak elde edilmiştir. En yüksek elektromanyetik kalkanlama hacimce %3 karbon lifle güçlendirilmiş yeşil tüf esaslı geopolimer hamurlarda 63,3 dB, en düşük elektromanyetik kalkanlama hacimce %2 bazalt lifle güçlendirilmiş beyaz tüf esaslı geopolimer hamurlarda 1,01 dB olarak ölçülmüştür.

Abstract:
In this study, physical, mechanical and electromagnetic properties of basalt and carbon fibre reinforced geopolymer pastes were investigated. Two different volcanic tuffs and micronised calcite showing pozzolanic properties at D90: 100 micron fineness were used in the produced geopolymer pastes. Sodium hydroxide (NaOH) and liquid sodium silicate (Ms:1/3) (Na2SiO3) were used as alkali activators in the production of geopolymer pastes. Basalt and carbon fibres were used at 0%, 1%, 2% and 3% in calcite production and 0% and 3% in calcite-free production. Flow table tests were performed on a total of 24 test groups according to ASTM C1437. Unit volume weight, flexural and compressive strengths, water resistance, drying shrinkage tests according to ASTM C596-18 were performed on 40x40x160 mm sized hardened geopolymer pastes produced according to TS EN 196-1 for up to 90 days. In addition, in order to determine the electromagnetic properties of geopolymer pastes, electromagnetic  
transmission and reflection measurements were carried out in a Faraday cage at 100 MHz intervals between 900 - 6000 MHz on 300x300x10 mm sized geopolymer paste plates at 90 days of age.

According to the results of the experimental studies, the highest compressive and flexural strengths were 29 MPa and 28 MPa for white tuff and calcite-containing geopolymer doughs reinforced with 1% carbon fibre by volume, respectively. The lowest unit volume weight value was 1.67 g/cm3 for white tuff and calcite-containing geopolymer doughs reinforced with 3% carbon fibre by volume and the highest unit volume weight value was 1.85 g/cm3 for white tuff-based fibre-free geopolymer doughs. The lowest water absorption value was 19.91% for white tuff and calcite based fibre-free geopolymer doughs and the highest water absorption value was 38.48% for white tuff based calcite-free geopolymer doughs reinforced with 3% carbon fibre by volume. The lowest shrinkage value was 0.1% in green tuff and calcite based geopolymer doughs reinforced with 2% basalt fibre by volume and the highest shrinkage value was 3.60% in fibre-free white tuff and calcite based geopolymer doughs. The highest electromagnetic shielding value was measured as 63.3 dB in green tuff based geopolymer doughs reinforced with 3% carbon fibre by volume and the lowest electromagnetic shielding value was measured as 1.01 dB in white tuff based geopolymer doughs reinforced with 2% basalt fibre by volume.