Alkalilerle aktive edilmiş puzolan bağlayıcılı silindirle sıkıştırılmış harç ve beton geliştirilmesi
Development of alkali-activated pozzolan binder roller compacted mortar and concrete
Yazar: MİTHAT CAN BİÇER
Danışman: PROF. DR. ŞEMSİ YAZICI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Silindirle sıkıştırılmış betonlar, baraj ve yol inşaatlarında sıklıkla kullanılan özel bir beton türüdür. Silindirle sıkıştırılmış beton karışımlarında bağlayıcı malzeme olarak kullanılan çimentonun üretim sürecinde azımsanamayacak miktarda sera gazı salınımı oluşmaktadır. Silindirle sıkıştırılmış beton karışımlarında çimentoya alternatif bir bağlayıcı geliştirmek amacıyla yapılan bu tez çalışmasında bağlayıcı malzeme olarak alkalilerle aktive edilmiş puzolanlar kullanılmıştır. Harç ve beton olmak üzere iki aşamadan oluşan tez çalışmasının ilk aşamasında bağlayıcı olarak atık tuğla tozu, F sınıfı uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılmıştır. Zemin yaklaşımı olarak da adlandırılan, karışımlarda maksimum kuru birim hacim ağırlığı sağlamak amacıyla eklenecek su beton kırıcı yardımı ile sıkıştırılarak bulunmasına dayanan yöntem ile tasarlanmış 24 farklı silindirle sıkıştırılmış harç karışımı oluşturulmuştur. Harç karışımları 3, 7 ve 28 gün boyunca herhangi bir ısıl kür olmadan ortamdaki açık hava ile kürlenmiştir. Harç karışımlarının tek eksenli basınç ve eğilme deneyleri ile mekanik özellikleri incelenerek ideal puzolan-alkali aktivatör çözeltisi birleşimleri bulunmuştur. Deney sonuçlarına göre karışıma giren aktivatör miktarı ve puzolan çeşidinin karışımların mekanik özelliklerini doğrudan etkilediği görülmüştür.
İkinci aşamada, harç deneylerinden elde edilen tecrübeyle alkali aktivatör çözeltisi tipi sabit tutulmuştur. Bununla birlikte bağlayıcı olarak ise yalnızca F sınıfı uçucu kül, yalnızca yüksek fırın cürufu ve iki puzolanın %50-50 oranında birleşimi ile oluşturulan 3 farklı puzolan kullanılmıştır. 300 kg/m3 dozajlı bağlayıcıya sahip, zemin yaklaşımıyla tasarlanmış 3 farklı silindirle sıkıştırılmış beton karışımından hazırlanan örnekler üzerinde gerçekleştirilen deneylerle tek eksenli basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, ultrasonik ses dalgası yayılma hızı, elastisite modülü, darbe dayanımı, toplam su emme ve basınç altında su işleme derinliği değerleri ölçülmüştür. Mekanik ve durabilite özelliklerini belirlemek amacıyla yapılan deneyler sonucunda oluşturulan beton karışımlarının birbirine yakın mühendislik özelliklerine sahip oldukları görülmüş ve bu malzemelerin çimentoya alternatif olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Roller compacted concrete is a special type of concrete frequently used in dam and road construction. A significant amount of greenhouse gas emissions occur during the production process of cement, which is used as a binding material in roller-compacted concrete mixtures. In this thesis study, which was carried out with the aim of developing an alternative binder to cement in roller-compacted concrete mixtures, alkali-activated pozzolans were used as the binder material. In the first stage of the thesis study, which consisted of two stages: mortar and concrete, waste brick dust, class F fly ash and blast furnace slag were used as binders. 24 different cylinder-compressed mortar mixtures were created using a method called soil approach, which is based on finding the water to be added by compressing it with the help of a concrete crusher in order to provide maximum dry unit volume weight in the mixtures. Mortar mixtures were cured in the open air without any thermal cure for 3, 7 and 28 days. By examining the mechanical properties of the mortar mixtures through uniaxial compression and bending tests, the ideal combination of pozzolan-alkali activator solution was found. According to the test results, it was seen that the amount of activator and the type of pozzolan added to the mixture directly affected the mechanical properties of the mixtures.
In the second stage, the type of alkaline activator solution was kept constant with the experience gained from mortar experiments. However, as a binder, only F class fly ash, only blast furnace slag and 3 different pozzolanas created by combining 50-50% of two pozzolans were used. Uniaxial compressive strength, splitting tensile strength, ultrasonic sound wave propagation speed, modulus of elasticity, impact strength, total water absorption and water under pressure were examined through experiments carried out on samples prepared from 3 different cylinder-compressed concrete mixtures designed with a 300 kg/m3 dosage binder and ground approach. Machining depth values were measured. As a result of the experiments carried out to determine the mechanical and durability properties, it was seen that the concrete mixtures created had similar engineering properties and it was concluded that these materials could be used as an alternative to cement.