Alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cürufu ve uçucu kül tabanlı harçların özellikleri
Properties of alkali activated blast furnace slag and fly ash based mortars
Yazar: ZEHRA ALMAZ ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. OKAN KARAHAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, yüksek fırın cürufu ve uçucu kül ile üretilen alkali ile aktive edilmiş harçların üretimini optimize etmek için dayanım ve dayanıklılık özellikleri araştırılmıştır. Harçlar ırmak kumu, F sınıfı uçucu kül, yüksek fırın cürufu, sodyum metasilikat ve su kullanılarak üretilmiştir. Su-bağlayıcı ve kum-bağlayıcı oranları sırasıyla 0,40 ve 3,0 olarak alınmıştır. Uçucu kül, yüksek fırın cürufu ile ağırlıkça, %0, %20, %40, %60, %80 ve %100 oranlarında yer değiştirilerek kullanılmıştır. Aktivatör olarak, bağlayıcı miktarının %8, %10 ve %12'si oranında Na+ içerecek şekilde sodyum metasilikat kullanılmıştır. Alkali ile aktive edilen harç numuneler 75°C, 90°C ve 105°C etüvde 24 saat kür edilmiştir. Isıl kür sonrasında eğilme ve basınç dayanımı testleri gerçekleştirilmiştir. Dayanım deneylerinden elde edilen sonuçlara göre, Na oranı %10, kür sıcaklığı 75°C ve kür süresi 24 saat olarak dayanıklılık deney parametreleri belirlenmiştir. 
Alkali ile aktive edilmiş harç numuneler üzerinde fiziksel, mekanik ve dayanıklılık deneyleri kapsamında; işlenebilirlik, birim ağırlık ve yoğunluk, eğilme ve basınç dayanımı, aderans dayanımı, ultrasonik atımlı dalga hızı, aşınma direnci, su emme ve boşluk oranı, ıslanma-kuruma, kılcal su emme, donma-çözülme, kuruma büzülmesi, karbonatlaşma derinliği, yüksek sıcaklığa dayanıklılık deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Genel olarak, sonuçlar alkali ile aktive edilen harçlardaki yüksek fırın cürufu içeriğinin artmasıyla basınç dayanımı, aderans dayanımı, ultrasonik atımlı dalga hızı, aşınma direnci ve donma-çözülme direncinin arttığını, su emme ve boşluk oranının azaldığını göstermiştir. Alkali ile aktive edilen harçlarda uçucu kül ilavesi, işlenebilirlik, kuruma büzülmesi ve karbonatlaşma derinliği özelliklerini iyileştirmiştir.
Anahtar Kelimeler: Alkali aktivasyon, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, dayanım, dayanıklılık

Abstract:
In this study, the strength and durability properties were investigated in order to optimize the production of alkali activated mortars produced with blast furnace slag and fly ash. Mortars were produced with river sand, class F fly ash, blast furnace slag, sodium meta-silicate, and water. Water-binder and sand-binder ratios were 0.40 and 3.0, respectively. Fly ash was replaced with blast furnace slag in mass basis, replacement dosages were 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, and 100%. Amount of sodium concentrations used were 8%, 10% and 12% Na+ of binder content as sodium meta-silicate. Alkali activated mortar samples were cured at 75°C, 90°C and 105°C in a furnace for 24 hours. After the heat curing process, flexural and compressive strength tests were performed. Based on the strength test results, the durability test parameters were determined as 10% Na ratio, and curing temperature at 75°C for 24 hours curing time.  
In the scope of physical, mechanical and durability tests; flow workability, unit weight and density, flexural and compressive strength, adherence strength, ultrasonic pulse velocity, abrasion resistance, water absorption and void ratio, wetting-drying, sorptivity, freezing-thawing, drying shrinkage, carbonation depth, high temperature resistance tests were carried out on the alkali activated mortar samples. 
In general, the results indicated that the compressive strength, adherence strength, ultrasonic pulse velocity, abrasion resistance and freezing-thawing resistance increased, and water absorption and void ratio decreased with the increase of the blast furnace slag content in the alkali activated mortar. Addition of fly ash in alkali activated mortar improved flow workability, drying shrinkage and carbonation depth properties.
Keywords: Alkali activation, blast furnace slag, fly ash, strength, durability