Lif katkılı çimentosuz yeni nesil geri dönüşüm esaslı yüksek performanslı altyapı boru çalışmasının mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of cementless new generation recycling based high performance infrastructure pipes
Yazar: BARAA RIHAVI
Danışman: DOÇ. DR. MÜSLÜM MURAT MARAŞ ; DR. ENES EKİNCİ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yapılan çalışmada yeraltı su ve kanalizasyon şebekelerinde yaygın olarak kullanılan çimento esaslı beton borulara alternatif olarak geri dönüşüm esaslı yeni nesil yüksek dayanımlı çimentosuz geopolimer beton borular üretimi hedeflenmiştir. Bu çalışmada, farklı miktarlarda yüksek fırın cürufu (YFC) ve silis dumanı (SD) kullanılarak bağlayıcı malzemelerin karışımları oluşturulmuştur. Bağlayıcı malzemeler tepkime girebilmesi için aktivatör olarak sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum silikat (Na2SiO3) kullanılmıştır. Lif içermeyen bu geopolimer beton karışımları faklı molaritelerde (9M, 12M, 15M) hazırlanmış ve mekanik özelliklerine bakılarak optimum karışım belirlenmiştir. Tüm numunelerde %65 iri (4-8 mm)ve %35 (0-4 mm) ince agrega kullanılmıştır. Aktivatör miktarı kıvam ölçütlerine göre ayarlanmıştır. Üretilen numuneler laburatuvar ortamında 7, 28 ve 56 gün bekletildikten sonra mekanik özellikleri incelenerek optimum karışım 9M-S0 olarak belirlenmiştir. Tüm karışımlarda aktivatör sodyum hidroksit/sodyum silikat oranı sabit tutulmuştur. Optimum 9 molarlık 9M-S0 karışımı belirlendikten sonra çelik lif içeren karışımların (%0,5, %1 ve %1,5 ağırlıkça) mekanik özellikleri laboratuvar ve su ortamında incelenmiştir. Üretilen numuneler eğilme ve basınç dayanımına bakılarak optimum karışım belirlenmiştir. Geopolimer beton boruların altyapı projelerinde kullanılacağı göz önünde bulundurularak sürekli kimyasal ortama maruz kalacağından hazırlanan karışım numuneleri 6 haftalık sülfat ortamında bekletilmiş olup basınç dayanımı ile ağırlık değişimleri de incelenmiştir. Hazırlanan geopolimer beton karışımları ile Altyapı projelerinde kullanılmak üzere lifli ve lifsiz borular üretilmiştir. Üretilen borular kür amaçlı su verildikten sonra basınç dayanımı testleri yapılarak geleneksel çimento esaslı beton borularla karşılaştırıldığında üretilen çelik lifli geopolimer beton boruların daha iyi bir performans sergilediği tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Geopolimer, Altyapı boru, Su şebekeleri, kanalizasyon, Yüksek Performans, Geri Dönüşüm.

Abstract:
This study aims to produce new-generation high-strength cementless geopolymer concrete pipes as an alternative to cement-based concrete pipes commonly used in groundwater and sewage networks. Mixtures of binder materials were formed using different amounts of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and silica fume (SF). Sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) were used as activators. These fiber-free geopolymer concrete mixtures were prepared at different molarities (9M, 12M, 15M), and the optimal mixture was determined based on their mechanical properties. All samples used %65 coarse aggregate (4-8 mm) and %35 fine aggregate (0-4 mm). The activator amount was adjusted according to consistency criteria. After storing the samples for 7, 28, and 56 days, their mechanical properties were examined, identifying 9M-S0 as the optimal mixture. The sodium hydroxide/sodium silicate ratio was kept constant. After determining the optimal 9M-S0 mixture, the mechanical properties of steel fiber-reinforced mixtures (%0.5, %1, and %1.5 by weight) were examined in laboratory and water environments. The optimal mixture was determined based on flexural and compressive strengths. Considering the continuous exposure to chemical environments in infrastructure projects, the prepared mixture samples were kept in a sulfate environment for 6 weeks, and their compressive strength and weight changes were examined. Fiber-reinforced and non-fiber-reinforced pipes were produced for infrastructure projects. Compressive strength tests showed that steel fiber-reinforced geopolymer concrete pipes exhibited better performance compared to traditional cement-based concrete pipes.
Keywords: Geopolymer, Infrastructure pipe, Water networks, sewage, High Performance, Recycling