Kalsine edilmiş zeolitin cam lifi takviyeli çimento esaslı kompozitlerde kullanımı
The usage of calcined zeolite with glass fiber reinforced cement based composites
Yazar: UĞUR COŞKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN KAPLAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ıslanma-kuruma ve donma-çözülme döngülerine maruz bırakılan çimento esaslı kompozitlerin; mekanik, kapilarite ve hızlandırılmış eskitme özelliklerine doğal ve kalsine edilmiş zeolitlerin ve cam liflerinin etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Bağlayıcı miktarına göre %0, 1,5 ve %3 oranında cam lifi kullanılmıştır. Çimento esaslı kompozitlerde bir adet doğal, iki adet kalsine edilmiş olmak üzere üç farklı zeolit kullanılmıştır. Zeolitler çimento yerine %15 ve 30 oranında ağırlıkça karışıma ilave edilmiştir. Kalsine zeolitler 600 oC'de 30 dakika ve 800 o C'de 15 dakika süre ile kalsine edilmiştir. Taze çimento kompozitlerinin işlenebilirliğinin belirlenmesi için yayılma çapları ölçülmüştür. Mekanik özellikler 7, 28 ve 91. günlerde basınç ve eğilme dayanımı ile değerlendirilmiştir. Çimento esaslı kompozitlerin; kuru birim hacim ağırlığı, su emme, görünür porozite, kuruma büzülmesi ve kapilaritesi de incelenmiştir. Dayanıklılık performansı; hızlandırılmış eskitme, donma-çözülme (60-120 döngü) ve ıslanma-kuruma (25, 50 ve 75 döngü) testleri ile değerlendirilmiştir. Dayanıklılık testleri yapıldıktan sonra; çimento esaslı kompozit numunelerin basınç, eğilme, ultrases geçiş hızı, mikroyapısal incelemeler ve ağırlık kaybı özellikleri incelenmiştir. Sonuçlar, kalsinasyonun doğal zeolitin amorf içeriğini ve BET yüzey alanını ve puzolanik reaktivitesini arttırdığını göstermiştir. Kalsine zeolitli karışımlar, tüm yaşlarda basınç ve eğilme dayanımı göz önüne alındığında, doğal zeolitlerle yapılan karışımlardan daha iyi performans göstermiştir. 91 günlük çimento esaslı kompozitlerde %15 600 oC'de kalsine edilen zeolitli karışımlarda cam lifi kullanılmadığı durumda, referans karışıma çok yakın basınç dayanımı elde edildiği belirlenmiştir. Benzer şekilde, %15 800 oC'de kalsine edilen zeolitli karışımlarda %1,5 oranında cam lifi kullanılması durumunda referans karışıma göre daha yüksek basınç dayanımı elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of natural and calcined zeolites and glass fibers on the mechanical, sorptivity and accelerated aging properties of cement-based composites exposed to wetting-drying and freeze-thawing cycles were experimentally investigated. According to the amount of binder, 0, 1.5 and 3% glass fiber was used. Three different zeolites, one natural and two calcined, were used in cement-based composites. Zeolites were added to the mixture at the rate of 15 and 30% by weight instead of cement. Calcined zeolites were calcined at 600 oC for 30 minutes and at 800 oC for 15 minutes. Flow diameters were measured to determine the workability of fresh cement composites. Mechanical properties were evaluated by compressive and flexural strength on days 7, 28 and 91. Dry unit weight, water absorption, apparent porosity, drying shrinkage and sorptivity of cement-based composites were also investigated. Durability performance was evaluated by accelerated aging, freeze-thaw (60-120 cycles) and wetting-drying (25, 50 and 75 cycles) tests. After durability tests; Compression, flexural, ultrasound pulse velocity, microstructural investigations and mass loss properties of cement-based composite samples were investigated. The results showed that calcination increased the amorphous phase content and BET surface area and pozzolanic reactivity of the natural zeolite. Mixtures with calcined zeolites outperformed mixtures made with natural zeolites when considering compressive and flexural strengths at all ages. It was determined that in the case of zeolite mixtures calcined at 15% 600 oC in 91-day cement-based composites, compressive strength very close to the reference mixture was obtained when no glass fiber was used. Similarly, when 1.5% glass fiber is used in zeolite mixtures calcined at 15% 800 oC, higher compressive strength was obtained than the reference mixture.