Cam ve bazalt lifli geopolimer betonların yüksek sıcaklık etkisinde aderans dayanımının araştırılması
Investigation of adhesion strength of glass and basalt fiber geopolymer concretes at high temperature
Yazar: MUHAMMED HİMMET SAMİ ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ BAYRAK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Sunulan bu tez çalışmasının amacı, bazalt ve cam lif takviyeli yüksek fırın cürufu esaslı geopolimer betonda donatı çapı (8 mm, 16 m ve 24 mm), donatının konumu (merkez, alt orta ve köşe) ve yüksek sıcaklığın (20 °C, 200 °C, 400 °C, 600 °C ve 800 °C) aderans dayanımına etkisinin deneysel olarak incelenmesidir. 
Yöntem: Geopolimer beton karışımında hacimce %0,75 oranında bazalt ve cam lifli olmak üzere iki tür beton karışımı kullanılmıştır. Yüksek fırın cürufu tüm karışımlarda bağlayıcı malzeme olarak tercih edilmiştir. Yüksek fırın cürufuna ek olarak metakaolin ve atık agrega malzemesi olarak mermer tozu kullanılmıştır. Lifli geopolimer betonda yüksek sıcaklığın aderans dayanımı üzerindeki etkisinin incelenmesi için 200 °C, 400 °C, 600 °C ve 800 °C sıcaklığa maruz bırakılacak numunelerin aderans dayanımı deneysel olarak araştırılmıştır. Toplam 270 adet 150x150x150 mm boyutlarında küp numune üretilmiş olup aderans dayanımı için pull-out testi uygulanmıştır. Tüm numunelerde aderans boyu 5d (d: donatı çapı) olarak alınmıştır. 
Bulgular: Donatı çapının aderans dayanımı üzerinde önemli bir etkisinin olduğu gözlemlenmiştir. Donatı çapının artması aderans dayanımını azaltmıştır. Numunelerin maruz kaldığı sıcaklık değerinin artması aderans dayanımının yüksek oranlarda azalmasına neden olmuştur. Yüksek sıcaklıklarda cam lifli numunelerin aderans dayanımına katkısı bazalt lifli numunelere göre daha fazla olmuştur. Bununla birlikte donatı konumunun 20 °C ve 200 °C sıcaklığa maruz kalan numunelerde etkili olduğu görülmesine rağmen 600 °C ve 800 °C yüksek sıcaklığa maruz kalan numunelerde ise donatı konumunun etkisinin daha az olduğu görülmektedir. Merkez konumuna yerleştirilen numunelerde maksimum aderans dayanımı elde edilmiştir. Donatının köşe noktasına yerleştirilmesine alt orta noktaya göre aderans dayanımının azalmasına neden olmuştur. 
Sonuç: Çalışma neticesinde özellikle literatürde pas payı olarak dikkate alınan parametre bu çalışmada donatı konumu şeklinde ele alınmış olup literatürdeki bu boşluğun giderilmesi hedeflenmiştir. Yüksek sıcaklıklara maruz kalacak geopolimer betonda aderans dayanımı açısından cam lif kullanılması önerilmektedir. Ayrıca imalat koşulları, donatı konfigürasyonu vb. parametrelerden dolayı gerekli olması durumunda donatının köşe noktasına uzak olması aderans açısından avantaj sağlayacaktır. Gelecekteki çalışmalarda ise geopolimer betonun aderans dayanımının farklı lif türlerinin hibrid ya da üçlü kombinasyonu ile kullanılması durumunda elde edilen verilerin literatüre sunulmasının bu alanda oldukça faydalı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Objective: The aim of this thesis is to experimentally investigate the effects of rebar diameter (8 mm, 16 m and 24 mm), reinforcement location (center, bottom center and corner) and high temperature (20 °C, 200 °C, 400 °C, 600 °C and 800 °C) on the bond strength of basalt and glass fiber reinforced blast furnace slag based geopolymer concrete.
Method: The geopolymer concrete consists of two types concrete mixtures, namely basalt and glass fiber at a rate of 0,75% by volume. Blast furnace slag was preferred as the binder material in all mixtures. In addition to blast furnace slag, metakaolin and marble dust were used as waste material. In order to investigate the effect of high temperature on the bond strength in fibrous geopolymer concrete, the bond strength of samples to be exposed to temperatures of 200 °C, 400 °C, 600 °C and 800 °C were experimentally investigated. A total of 270 cube samples with dimensions of 150x150x150 mm were produced and pull-out test was carried out for bond strength. The bond length was taken as 5d (d: reinforcement diameter) in all samples.
Findings: It was observed that the rebar diameter had a significant effect on the bond strength. The increasing rebar diameter decreased the bond strength. The increasing temperature to which the samples were exposed caused the bond strength to decrease at high rates. At high temperatures, the contribution of the glass fiber to the bond strength was greater than the basalt fiber. It was seen that the effect of the rebar position was less in the samples exposed to high temperatures of 600 °C and 800 °C, the rebar position was seen to be effective in the samples exposed to 20 °C and 200 °C temperature. Maximum bond strength was obtained in the samples placed in the center position. The placement of the rebar at the corner point caused the bond strength to decrease compared to the lower center point.
Conclusion:  As a result of the study, the parameter considered as concrete cover in the literature was considered as the reinforcement position in this study and it was aimed to eliminate this gap in the literature. It is recommended to use glass fiber in terms of adhesion strength in geopolymer concrete that will be exposed to high temperatures. In addition, if it is necessary due to manufacturing conditions, reinforcement configuration, etc. parameters, the distance of the reinforcement to the corner point will provide an advantage in terms of bond strength. In future studies, it is thought that presenting the data obtained in the case of using different fiber types with hybrid or triple combinations of the adhesion strength of geopolymer concrete to the literature will be quite useful in this field.