Farklı geopolimer betonların dayanımlarının zamanla değişimi ve durabilitesi
The variation of compressive strength and durability performance of different geopolymer concrete with time
Yazar: İSMAİL ERHAN KALAYCIKLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ANIL NİŞ
İstanbul Gelişim Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonda istenilen en önemli özellikler dayanım ve durabilitedir. Yapılarda kullanılan betonlarda bağlayıcı malzeme olarak Portland çimentosu kullanılmaktadır. Betonda dayanım ve durabilitenin artırılması amacıyla beton içerisinde bağlayıcı malzeme olarak yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı gibi mineral katkılı puzolanların kullanımı betonun durabilite performansını artırdığı bilinmektedir. Fakat Portland çimentosunun üretiminde çok yüksek miktarlarda CO2 salınımı gerçekleşmektedir. Ayrıca çimento üretimi sırasında enerji maliyetleri de çok yüksektir. Bu sebeple, daha çevreci, yeni nesil, az enerji gerektiren betonların üretimine ihtiyaç duyulmaktadır. Son zamanlarda atık puzolanik malzemelerle üretilen Geopolimer betonlar, Portland çimentosunun çevre ve enerji üzerinde yarattığı problemleri büyük ölçüde ortadan kaldırmaktadır. Bu nedenle yapılacak çalışmada Geopolimer betonların Portland çimentolu betonların yerine yapılarda kullanımı araştırılacaktır. Bu kapsamda, üç farklı Geopolimer beton incelenecektir. Bunlardan ilki, Geopolimer betonu içerisinde bağlayıcı malzeme olarak %95 yüksek fırın cürufu ve %5 silis dumanı içeren betonlar (95C5SF), ikinci olarak Geopolimer betonu içerisinde %65 yüksek fırın cürufu, %30 uçucu kül ve %5 silis dumanı içeren betonlar (65C30U5SF), ve üçüncü olarak ise Geopolimer betonu içerisinde %15 yüksek fırın cürufu, %80 uçucu kül ve %5 silis dumanı içeren betonların (15C80U5SF) binalarda yapısal elemanlar olarak kullanımı incelenmiştir. Geopolimer betonların üretimi sırasında alkali aktivatör olarak sodyum silikat ve sodyum hidroksit bileşimi kullanılmıştır. Geopolimer betonların kontrol ortamında ve % 5 sülfürik asit ortamında görsel denetim, ağırlık kaybı ve basınç dayanımı kaybı kriterleriyle farklı Geopolimer betonların mekanik ve durabilite performansı belirlenmiştir. Sonuç olarak, 95C5SF Geopolimer betonların en yüksek basınç dayanımına, 15C80U5SF Geopolimer betonlarının ise en düşük dayanıma sahip olduğu belirlenmiştir. % 5 sülfürik asit etkisine karşı en iyi durabilite performanslarını 95C5SF ve 65C30U5SF numuneleri gösterdiğinden, bu betonların binaların yapımında yapısal eleman olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The most important properties of concrete are strength and durability. Concretes used in buildings contain Portland cement as a binding material. It is known that in order to increase strength and durability of concrete, the use of mineral additives such as blast furnace slag, fly ash, silica fume as binder material in concrete increases the durability performance of concrete. However, very high amounts of CO2 are emitted in the production of Portland cement. In addition, energy costs during cement production are very high. Therefore, there is a need for the production of more environmentally friendly, new generation, low energy concrete. Recently, Geopolymer concretes produced with waste pozzolanic materials eliminate the problems posed by Portland cement on environment and energy. For this reason, the use of Geopolymer concretes instead of Portland cement concretes will be investigated. In the scope of the study, three different Geopolymer concrete will be examined. First of all, Geopolymer concretes containing 95% blast furnace slag and 5% silica fume (95C5SF) as binding material in Geopolymer concrete, secondly Geopolymer concretes containing 65% blast furnace slag, 30% fly ash and 5% silica fume (65C30U5SF), and thirdly, Geopolymer concretes containing 15% blast furnace slag, 80% fly ash and 5% silica fume (15C80U5SF) were investigated as structural elements in buildings. During the production of geopolymer concretes, sodium silicate and sodium hydroxide composition were used as alkali activator. Mechanical and durability performance of different Geopolymer concretes were determined by visual inspection, weight loss and compressive strength loss criteria under control environment and 5% sulfuric acid environment. As a result, it was determined that 95C5SF Geopolymer concrete had the highest compressive strength and 15C80U5SF Geopolymer concrete had the lowest compressive strength. Since
95C5SF and 65C30U5SF Geopolymer concretes exhibit the best durability performance against 5% sulfuric acid effect, it is concluded that these concretes can be used as structural elements in the construction of buildings.