Uçucu küllü geopolimer betonlarda gecikmiş ısı kürünün dayanım ve durabilite özelliklerine etkisi

Abstract

Enerji tasarrufu ve yaşadığımız çevreyi korumaya artan vurgu, geleneksel yapı malzemelerine alternatiflerin araştırılmasına yol açmıştır. Bu tür araştırmaların arkasındaki önemli hedeflerden bazıları, sera gazı emisyonlarını azaltmak ve gerekli enerji üretimini en aza indirmektir. Betonun dünya çapında kullanımı sudan sonra ikinci sıradadır. Normal Portland Çimento (OPC), geleneksel olarak beton üretiminde birincil bağlayıcı olarak kullanılır. Çimento üretimi, hacmi ve sera gazı emisyonuna katkısı açısından önemli bir endüstriyel faaliyettir. Genel olarak, çimento üretimi toplam CO2 salınımının en az % 5 ila 7'sine sebep olmaktadır. Çevrenin bir diğer önemli sorunu, termik santral tarafından elektrik üretim süreçlerinde kömürün yakılmasıyla ortaya çıkan tehlikeli bir atık madde olan uçucu külün bertaraf edilmesidir. Bu çalışma, beton yapımında çimento kullanımından kaçınarak maksimum uçucu kül miktarını kullanmayı ve böylece atmosferdeki CO2 emisyonunu azaltmayı amaçlamaktadır. Bu sebeple, % 100 düşük kalsiyum içerikli F tipi uçucu kül ve alkali aktivatör olarak sodyum hidroksit ve sodyum silikatın kombinasyonu kullanılarak hazırlanan geopolimer betonların dayanım ve durabilitesi kür koşullarını da dikkate alarak yapılan deneysel bir çalışmayı içermektedir. Bağlayıcı miktarı 400 kg/m3 , 500 kg/m3 ve 600 kg/m3 olacak şekilde üç farklı miktarda seçilmiştir. Kimyasal dayanıklılık çalışmaları dikkate alınarak ise alkali solüsyon/bağlayıcı miktarı 0.45 ve 0.55 olarak seçilmiştir. Bu kapsamda altı farklı geopolimer beton üretilmiştir. Alkali aktivatör olarak 2.5 / 1 oranında sodyum silikat ve sodyum hidroksit kullanılmıştır. Sodyum hidroksit molaritesi 14 M olarak seçilmiştir. 6 farklı geopolimer betonun kimyasal dayanıklılığındaki değişim, hem laboratuvar hem de % 5 sülfürik asit solüsyonlarından 28., 90. günlere kadar bekletilerek incelenmiştir. Yapılan çalışmada, % 5 sülfürik asit nedeniyle numune yüzeylerindeki değişim, numune ağırlıklarındaki değişim ve basınç dayanımındaki değişim ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, üretmiş olduğumuz geopolimer betonlar yüksek mekanik mukavemet ve sülfürik asit dayanıklılığı gösterdiği için mevcut yapılarda kullanmak mümkündür. Yapılarda geopolimer beton kullanımının standart hale getirilmesi ve gerekli düzenlemelerin benimsenmesi için geopolimer beton üzerinde daha fazla araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Expanding accentuation on energy conservation and ecological insurance has prompted the investigation of the alternatives to ordinary Portland cement based building materials. Some of the significant objectives behind such examinations are to decrease the gas emissions and limit the energy requirement for the constructional material production. The utilization of ordinary Porltand cement all throughout the planet is second just after water. Ordinary Portland Cement (OPC) is traditionally utilized as the essential binder material for OPC concrete production. All around the world, the production of OPC results in 5% to 7% CO2 emission. Another serious issue for the climate change is to disposal issue of the fly ash, a dangerous waste material when left to the environment, which is created by thermal power plant by burning of coal. In this study, one of the aims is to produce geopolymer concrete by utilizing higher contents of fly ash and to decrease CO2 emission in air by staying away from utilization of OPC for concrete production. This thesis reports an experimental study conducted to investigate the impact of curing conditions on the compressive strength of various geopolymer concretes prepared by using 100% low calcium content F-type fly ash as the base material and the combination of sodium hydroxide and sodium silicate as alkali activators. Three binders, 400 kg/m3 , 500 kg/m3 and 600 kg/m3 , have been selected. Considering the durability studies for the geopolymer concretes, the alkali activator / binder amount was chosen as 0.45 and 0.55. In this context, six different geopolymer concrete were produced. As alkaline activators sodium silicate and sodium hydroxide were used in the ratio of 2.5 / 1. Molarity of sodium hydroxide was selected as 14M. The chemical resistances of these six types of alkaline activated concretes were examined both in the laboratory environment and in the solutions of 5% sulfuric acid attack for 28 days. In our study, changes in specimen surfaces due to 5% sulfuric acid, change in specimen weights and change in compressive strengths were investigated in detail. According to the results, it is feasible to utilize this new generation geopolymer concretes in existing buildings as it shows high mechanical strength and sulfuric acid resistance. To standardize the utilization of geopolymer concrete in structures and to adopt the important regulations and standands, new research is needed about mechanical and durability investigation of geopolymer concretes for structural utilization.