Alkali aktivatörler kullanılmış çelikhane cüruflu harçların mekanik ve dayanıklılık özellikleri
Investigation of mechanical and durability properties of steel slag mortar used with alkaline activators
Yazar: YUSUF HAKAN AÇIKKAPI
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM ; DR. ŞİNASİ BİNGÖL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geleneksel Portland çimentoları üretimi sırasında atmosfere çok fazla CO2 salınımı gerçekleştirmektedir. Bunun neticesinde günümüzün en büyük problemlerinden biri olan küresel ısınma meydana gelmekte ve çevre felaketleri yaşanmaktadır. Geleneksel Portland çimentosunun üretimi esnasında çevreye vermiş olduğu bu zararlar, bilim insanlarını çimentoya alternatif olabilecek yapı malzemelerini keşfedebilmek amacıyla çalışmalar yapmaya sürüklemiştir. Bu noktada, doğada geri dönüştürülemeyen endüstriyel atıklardan alümino-silikat içeren cüruflar araştırmalara konu olmuştur.  Alümino-silikat içeren cüruflar, alkali bir aktivatörlerle reaksiyon gerçekleştirerek çimentoya ihtiyaç duymaksızın bağlayıcılık özelliği kazanabilmektedir. Bu olaya geopolimerizasyon, bu yolla meydana gelen yapı malzemelerine de geopolimer malzeme adı verilmektedir. Geopolimerler, üretimi sırasında hem daha az CO2 emisyonu gerçekleştirip hem de doğada geri dönüştürülme imkânı olmayan endüstriyel atıkları kullanarak çimento yerine sürdürülebilir bir çevre temizliğine olanak sağlamaktadır. Bu çalışma, endüstriyel bir atık olan ve inşaat sektöründe genellikle kara yolu stabilizasyon malzemesi ya da agrega olarak kullanılan çelikhane cüruflarının, geopolimer teknolojisinde kullanımına uygunluğunu araştırmak amacıyla yapılmıştır. Çelikhane cürufları, Na2SiO3 (Sodyum Meta Silikat) aktivatörü kullanılarak aktive edilmiştir. Ağırlıkça %4-6-8-10-12 oranında Na (Sodyum) içerecek şekilde aktivatör kullanılarak tasarlanan harçlar, 4x4x16 cm ebatlarındaki kalıplara dökülmüş, etüv, buhar (nemli etüv), su ve hava kürü olmak üzere 4 farklı kürleme metoduna tabi tutulmuştur. Kürlenme süresi tamamlanan numunelere kıvam, birim hacim ağırlık, kılcal su emme, eğilme ve basınç dayanımı, ultrasonik ses geçiş hızı, asit etkisi, yüksek sıcaklık deneyleri uygulanmıştır. Çalışmalar neticesinde, harçların 20 MPa üzerinde basınç dayanımlarına erişebildiği ve çevresel faydaları sebebiyle yüksek mukavemet gerektirmeyen mühendislik uygulamalarında kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Traditional Portland cements release a lot of CO2 into the atmosphere during production. As a result of this, global warming, one of the biggest problems of today, occurs and environmental disasters are experienced. These damages to the environment during the production of traditional Portland cement have led scientists to conduct studies in order to discover building materials that can be alternatives to cement. For this reason, slags containing alumino-silicate from industrial wastes that cannot be recycled in nature have been the subject of research. Slags containing alumino-silicate can get binding properties without the need for cement by reacting with an alkaline activator. This event is known as geopolymerization, and the building materials formed in this method are called geopolymer materials. Geopolymers enable a sustainable environmental cleaning instead of cement by producing less CO2 emissions and using industrial wastes that cannot be recycled in nature. This research was done to determine whether steel slag, an industrial waste that is often utilized as aggregate or road stabilization material in the construction sector, will using with geopolymer technology. The Na2SiO3 (Sodium Meta Silicate) activator was used to activate the steel slags. The mortars were put into 4x4x16 cm molds and exposed to 4 different curing processes, including oven, steam (moist oven), water, and air curing. The mortars were created utilizing activator to include 4-6-8-10-12% by weight of Na (Sodium). Tests of consistency, unit volume weight, capillary water absorption, flexure and compressive strength, ultrasonic sound transmission rate, acid effect, high temperature tests were applied to the samples whose curing period was completed. According to this research, it has been determined that the mortars can reach compressive strengths above 20 MPa and can be used in engineering applications that do not require high strength due to their environmental benefits.