Elazığ Ferrokrom cürufundan üretilen geopolimer çimentolu betonların sülfat direncinin araştırılması
Investigation of geopolymer cement concrete samples from Elazığ Ferrochrome slag of sulfate resistance
Yazar: MÜSLÜM MURAT MARAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET BURHAN KARAKOÇ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Elazığ ili Maden ilçesinin Alacakaya köyü sınırları içerisinde bulunan ve dünya rezervinin %10?unu oluşturan kromit yatakları, Elazığ Ferrokrom Tesislerinde işlenmektedir. Bu fabrikada ana ürünün dışında birçok yan ürün de oluşmaktadır. Bu yan ürünlerden bir tanesi de Elazığ Ferrokrom cürufu (EFC) dur. Bu çalışmada EFC, çimento inceliğinde öğütülüp, alkali ile aktive edildikten sonra, bağlayıcı özelliğe sahip bir geopolimer malzeme oluşturulması amaçlanmaktadır. Geopolimer hamur numuneleri 3 farklı silis modulü (0.50, 0.60 ve 0.70) ve 4 faklı sodyum oksit içeriğiyle (%4, 7, 10 ve 12) üretilmiştir. Geopolimer hamur numunelerinde priz süresi, hidratasyon ısısı ve basınç dayanımı incelenmiştir. Farklı Na2O içeriğine bağlı olarak priz süreleri 120 ve 870 dakika arasında değişim göstermiştir. 28 günlük maksimum basınç dayanımı Na2O içeriği %7 ve silis modulü 0.70 olan geopolimer hamur numunelerinden elde edilmiştir. Geopolimer bağlayıcı, çimento yerine kullanılarak farklı su/bağlayıcı (w/b) oranlarında (0.30, 0.35 ve 0.40) ve 3 farklı kür ortamında harç numuneler üretilmiştir. Genel olarak bu geopolimer harç numunelerin w/b oranının artmasıyla basınç dayanımları azalmıştır. Geopolimer harç numunelerin 28 günlük maksimum basınç dayanımı w/b oranı 0.30 olan ve laboratuar ortamında kür edilen numunelerden elde edilmiştir. Bu bağlayıcı madde ve agrega (dere agregası ve kırma kum) kullanılarak geopolimer beton numuneler üretilmiştir. Üretilen geopolimer beton numunelerin basınç dayanımları (3, 7 ve 28 gün) ve sülfat dirençleri incelenmiştir. En yüksek basınç dayanım değeri geopolimer beton numuneler için yaklaşık 35 MPa olarak tespit edilmiştir. Bu numunelerin farklı magnezyum sülfat çözeltileri içerisinde (ağırlıkça %3, %5 ve %7) basınç dayanımı, ağırlık değişimi, boy değişimi, pH değişimi ve görsel görünümü incelenmiştir. Geopolimer beton numunelerin magnezyum sülfata karşı iyi direnç gösterdiği gözlenmiştir. Ayrıca, geopolimer beton numunelerin görsel görünümünde herhangi bir bozulma olmamıştır.

Anahtar Kelimeler: Geopolimer çimento, Elazığ ferrokrom cürufu, alkali-aktivatör, sülfat direnci

Abstract:
The chromite deposits which are 10% of the world reserves located within the boundaries of Maden town-Alacakaya village of Elazığ are processed in Elazığ Ferrochrome Plants. Apart from the main product many by-products are produced in this factory. One of these by-products is Elazığ Ferrochrome slag (EFS). In this study, it is intended to produce a geopolymer material with binding property produced by grinding the EFS as fine as cement. Geopolymer paste samples were produced with 3 different silica modulus (0.50, 0.60 and 0.70) and 4 different Na2O concentration of (4, 7, 10 and 12%). The setting time, heat of hydration and compressive strength of geopolymer paste samples were examined. The setting time varies between 120 and 870 min, it shows variability depending on content of Na2O. The highest 28 day strength of the geopolymer paste sample was obtained from Na2O concentration of 7% and at silica modulu of 0.70. Geopolymer binding, instead of cement, mortar samples were produced with different water/binder (w/b) ratios (0.30, 0.35 and 0.40) and under 3 different curing conditions. Usually w/b is increased for decreasing the compressive strength of geopolymer mortar samples. The highest 28 day strength of the geopolymer mortar samples were obtained at 0.30 w/b ratio and samples were cured at laboratory conditions. Geopolymer concrete samples were produced by using this binding material aggregates (river sand and crushed sand). Compressive strength (3, 7 and 28 days) and sulfate resistance of geopolymer concrete samples were obtained experimentally. The highest compressive strength for geopolymer concrete samples were determined nearly 35 MPa. The compressive strength, change in weight, length of change, variation of pH solution and visual appearance of these samples were examined with different magnesium sulphate solution (by weight 3%, 5% and 7%). Samples of geopolymer concrete showed great resistance against magnesium sulfate solution. In addition, there were no visual signs of deterioration of the geopolymer concrete specimens.

Keywords: Geopolymer cement, Elazığ ferrochrome slag, alkali-activator, sulfate resistance