Sentetik liflerle güçlendirilmiş bor atığı katkılı metakaolin tabanlı geopolimer kompozitlerin yüksek sıcaklık davranışı ve mekanik özellikleri
High-temperature behavior and mechanical characteristics of boron waste additive metakaolin based geopolymer composites reinforced with synthetic fibers
Yazar: ABDULLAH ÇELİK
Danışman: PROF. DR. KEMALETTİN YILMAZ ; DOÇ. DR. ORHAN CANPOLAT
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Anahtar kelimeler: Geopolimer, metakaolin, bor atığı, sentetik lifler, yüksek sıcaklık, aşınma direnci 

Bu çalışma, dört farklı lif kullanılarak takviye edilmiş bor atığı katkılı metakaolin tabanlı geopolimer harç kompozitlerinin bazı mekanik ve mikroyapısal özelliklerini ve yüksek sıcaklık davranışını incelemeyi hedeflemektedir. Sentetik lifler (poliolefin lifi, bazalt lifi, modifiye poliamid lifi ve polivinil alkol lifi), geopolimer kompozitler üzerindeki davranış etkilerini değerlendirmek için kullanılmıştır. 

Metakaolin tabanlı geopolimer harçların özelliklerine ilave edilecek liflerin etkisini incelemek için basınç dayanımı, eğilme dayanımı, aşınma direnci, tokluk ve yüksek sıcaklığa maruz bırakma gibi bazı deneysel testler gerçekleştirilmiştir. Geopolimer karışımları, sodyum hidroksit ve sodyum silikat çözeltileri ile aktive edilen metakaolin ve bor atığının bir kombinasyonu ile hazırlanmış ve daha sonra ısıyla kür yapılmıştır. Deneysel test sonuçları, çeşitli lif türlerinin ilave edilmesinin, geopolimer kompozitlerin mukavemet özelliklerini geliştirdiğini, örneğin, polivinil alkol lifli numunelerinin, kontrol numunesine göre % 415.58'lik bir eğilme tokluğu artışı sağladığını göstermiştir. Aşınma direncine ilişkin olarak, üretilen tüm numuneler 2 mm'den daha az bir uzunluk değişimi ve 15 g'dan daha az bir ağırlık kaybı göstermiştir. Sentetik liflerin kullanımı, metakaolin tabanlı geopolimer kompozitlerin dayanım kaybı, ağırlık kaybı ve ultrases geçiş hızı kaybı açısından yüksek sıcaklık davranışını olumlu yönde etkilemiştir. Mikroyapısal analiz, sentetik lifler ve geopolimer matris arasında kabul edilebilir bir bağlanma derecesi olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
Keywords: Geopolymer, metakaolin, boron waste, synthetic fibers, high temperature, abrasion resistance.

This study aims to study some mechanical and microstructural properties and high temperature behavior of metakaolin based geopolymer mortar composites reinforced with boron waste using four different fibers. Synthetic fibers (polyolefin fiber, basalt fiber, modified polyamide fiber and polyvinyl alcohol fiber) were used to evaluate the behavioral effects of geopolymer composites. 

Some experimental tests have been carried out to determine the effect of fibers to be added on the properties of metakaolin-based geopolymer mortars, such as compressive strength, flexural strength, abrasion resistance, toughness and high temperature resistance. Geopolymer mixtures were prepared with a combination of metakaolin and boron waste activated by sodium hydroxide and sodium silicate solutions and then cured with heating. Experimental test results show that the addition of various fiber types improves the strength properties of geopolymer composites, for example, polyvinyl alcohol fiber samples provided a 415.58% flexural toughness improvement compared to the control sample. As regards abrasion resistance, all produced samples showed a length change less than 2 mm and a weight loss less than 15 g. Using synthetic fibers has a positive effect on the high temperature behavior of metakaolin based geopolymer composites due to loss of strength, loss of weight and loss of ultrapulse velocity. Microstructural analysis has shown that there is an acceptable degree of bonding between synthetic fibers and the geopolymer matrix.