Bazalt lif içeren hafif geopolimer betonların mekanik ve durabilite özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and durability properties of lightweight geopolymer concretes containing basalt fiber
Yazar: MURAT DEMİREL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, agrega olarak pomza ve genleştirilmiş perlit içeren geopolimer beton numunelerinin bazalt lif oranı, Na2SiO3/NaOH  oranlarının öğütülmüş yüksek fırın cürufu ve metakaolin esaslı geopolimer betonun fiziksel, mekanik, mikroyapı ve taşıyıcı özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır.
Yöntem: Bu araştırma için agrega olarak pomza ve genleştirilmiş perlitten oluşan iki farklı karışım üretilmiştir. Her iki karışımda bağlayıcı miktarının %0, %1 ve %2 oranında bazalt lif kullanılmıştır. Alkali aktivatörlerin mekanik ve iç yapı özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılması için Na2SiO3 ve NaOH 2, 2.5, ve 3 oranlarında katılarak numuneler üretilmiştir. Numuneler 8 saat süreyle 75 °C fırında kür edilmiştir. Numunelerde yüksek sıcaklığın (150 °C, 300 °C ve 600 °C) ağırlık kaybı, basınç dayanımı ve basınç dayanımı kaybı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bir dizi mekanik, fiziksel test ve mikroyapı analizi yapılmıştır. 
Bulgular: Basınç dayanımında agrega olarak pomza kullanılan numuneler, genleştirilmiş perlit kullanılan numunelere göre genel olarak %2.49 ila %33.95 daha yüksek basınç dayanımına sahip olmuştur. Pomzanın kullanıldığı numunelerde bazalt lif oranındaki artış, alkali aktivatör oranı 2 olan numunelerin dayanımında düşüşe, alkali aktivatör oranı 3 olan numunelerin basınç dayanımında ise artışa neden olmuştur. Eğilme dayanımında ise agrega olarak pomza kullanılan numuneler, genleştirilmiş perlit kullanılan numunelere göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Pomza kullanılan numunelerde aktivatör oranının 2 den 2,5 ve 3'e çıkması dayanımda azalmalara neden olurken bazalt lif oranının %0 dan %1 ve %2'ye çıkması dayanım artışı oluşturmuştur. Yüksek sıcaklık etkisi altında hem pomza hem de genleştirilmiş perlit kullanılan numunelerde 150 oC sıcaklıkta basınç dayanımında artışlar yaşanmışken sıcaklığın 300 oC ve 600 oC'ye çıkması basınç dayanımlarında azalmalara neden olmuştur.
Sonuç: Kısa kürleme süresi ile 28 gün kürlenen numunelerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre, ilave bazalt lif eğilme dayanımını arttırmıştır. Sonuçlar, pomzanın agrega olarak kullanılmasının, genleştirilmiş perlitli numunelere kıyasla basınç dayanımını %25'e kadar artırdığını göstermiştir.

Abstract:
Purpose: In this study, basalt fibre ratio, Na2SiO3/NaOH ratios on the physical, mechanical, microstructural and bearing properties of ground blast furnace slag and metakaolin based geopolymer concrete specimens containing pumice and expanded perlite as aggregates were investigated.
Method: For this research, two different mixtures consisting of pumice and expanded perlite were produced as aggregates. Basalt fibre was used in both mixtures at 0%, 1% and 2% of the binder amount. In order to investigate the effect of alkali activators on mechanical and internal structure properties, Na2SiO3 and NaOH were added at ratios of 2, 2.5, and 3. The specimens were cured in a 75 °C oven for 8 hours. The effect of high temperature (150 °C, 300 °C and 600 °C) on weight loss, compressive strength and compressive strength loss was investigated. A series of mechanical and physical tests and microstructural analyses were performed. 
Findings: Specimens using pumice as aggregate had generally 2.49% to 33.95% higher compressive strength than specimens using expanded perlite. The increase in the basalt fibre ratio in the pumice specimens caused a decrease in the compressive strength of the specimens with an alkali activator ratio of 2 and an increase in the compressive strength of the specimens with an alkali activator ratio of 3. In flexural strength, the specimens using pumice as aggregate gave better results than the specimens using expanded perlite. Increasing the activator ratio from 2 to 2.5 and 3 in the pumice specimens caused a decrease in strength, while increasing the basalt fibre ratio from 0% to 1% and 2% caused an increase in strength. Under the effect of high temperature, both pumice and expanded perlite specimens showed increases in compressive strength at 150 °C, while the increase in temperature to 300 °C and 600 °C caused decreases in compressive strength.
Conclusion: The results of specimens cured for 28 days with a short curing time were compared. According to the results, additional basalt fiber increased the flexural strength. The results showed that the use of pumice as aggregate increased the compressive strength up to 25% compared to the specimens with expanded perlite.