Geopolimer betonlarda dayanıklılık özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada ana hammadde olarak puzolanik karakteristiklere sahip olan termik santral atığı olan uçucu kül (UK) kullanılmıştır. Kullanılan Uçucu kül Kütahya Tunçbilek Termik santralinden temin edilmiştir. Örneklerin hazırlanmasında alkali aktifleştirici olarak sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum silikat solüsyonu (Na2SiO3) (SS) kullanılmıştır. Betonların üretiminde kullanılan agregalar 0 – 4 mm (ince) ve 4-8 mm (orta) olmak üzere iki farklı sınıfta olup, Afyon’da bulunan özel bir hazır beton firmasından temin edilmiştir.

Geopolimer beton örneklerin hazırlanmasında hammadde olarak kullanılan UK malzemesi ile alkali aktivatörlerin (NaOH ve SS) en iyi tepkimeyi verecek şekilde karışım dizaynı denemeler ile belirlenmiştir. Laboratuvar tipi Pan mikserde hazırlanan karışımlar 10 x 10 x 10 cm boyutlarında sert plastik kalıplara vibrasyon yöntemiyle yerleştirilmiştir. Ardından ilgili örnekler laboratuvar tipi etüve termal kür prosesinin gerçekleştirilebilmesi amacıyla yerleştirilmiştir. Termal kür prosesinin uygulanabilmesi amacıyla geopolimer beton örnekleri üç farklı süre (5, 8 ve 24 saat) ve üç farklı sıcaklıklarda (50 oC, 60 oC ve 70 oC) kür edilmiştir. Kür işlemlerinin tamamlanmasının ardından örnekler bir gün laboratuvar ortamında bekletildikten sonra kalıplardan alınmıştır.

Ardından, ilgili örneklerin fiziksel özelliklerinin belirlenmesi için öncelikle geopolimer betonlar 24 saat süre ile su tankına yerleştirilmiştir. Daha sonra örneklerin; su emme, görünen porozite, birim hacim ağırlık ve görünen yoğunluk gibi fiziksel özellikleri Arşimet prensibine göre belirlenmiştir. Örneklerin fiziksel ve mekanik özelliklerin belirlenmesinde 28 günlük geopolimer beton örnekleri kullanılmıştır.

Geopolimer betonların fiziksel ve mekanik özelliklerinin tespitinin ardından ilgili beton örnekleri; ASTM C 672’ye uygun olarak donma çözünme, TS EN 13501-1’e göre yüksek sıcaklık ve sülfat (NaSO4 ve MgSO4) ataklarına karşı dayanım gibi bazı durabilite testlerine tabi tutulmuşlardır.

In this study, fly ash (FA), a thermal power plant waste with pozzolanic characteristics, was used as the main raw material. The fly ash used was obtained from the Kütahya Tunçbilek Thermal Power Plant. The sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate solution (Na2SiO3) (SS) were used as the alkali activator in the preparation of the samples. The aggregates used in the production of concretes are in two different grades as 0 - 4 mm (thin) and 4-8 mm (medium). These aggregates were obtained from a special concrete company in Afyon.

In the preparation of geopolymer concrete samples, the mixture design of the alkaline activators (NaOH and SS), which are used as raw materials, are determined by experiments. Mixtures prepared in laboratory type pan mixer are placed on hard plastic molds with dimensions of 10 x 10 x 10 cm by vibration method. Then, the relevant samples were placed the laboratory type oven in order to carry out thermal curing process. In order to apply the thermal curing process, geopolymer concrete samples were cured at three different times (5, 8 and 24 hours) and three different temperatures (50 oC, 60 oC and 70 oC). After the curing process was completed, samples were taken from the molds after one day in laboratory.

Then geopolymer concretes were placed in the water tank for 24 hours to determine the physical properties of the samples. Then the samples; physical properties such as water absorption, apparent porosity, unit weight and apparent density were determined according to Archimedes' principle. In the determination of physical and mechanical properties of samples, 28-day geopolymer concrete samples were used.

Following the determination of the physical and mechanical properties of geopolymer concretes; According to ASTM C 672, freezing dissolution has been subjected to some durability tests such as high temperature and resistance to sulphate (NaSO4 and MgSO4) attacks according to TS EN 13501-1.