Endüstriyel bir atığın bağlayıcılık özelliğinin alternatif yöntemlerle araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SENEM BİLİCİ
Danışman: Nihat Kabay
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda atık malzeme üretimindeki artış, sürdürülebilirliğin önündeki en büyük engellerden biri olarak görülmekte olup atık yönetimi kavramı inşaat sektöründe de ele alınmaya başlanmıştır. Sektördeki artan bağlayıcı malzeme talebi, araştırmacıları, Portland çimentosunun (PÇ) tamamen veya kısmen ikamesi için bu atık malzemeleri daha fazla kullanabilme yollarını araştırmaya itmiştir. PÇ'ye en yeni alternatifler, alkali-aktive malzemeler (AA) ve geopolimer bağlayıcılardır. Bu tür malzemeler, çimento esaslı bağlayıcılara alternatif olarak geliştirilip normal beton üretiminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarını azaltmakta ve çevreci bir çözüm olarak dikkat çekmektedir. Bu tez çalışmasında daha önce bağlayıcı olarak kullanılmayan atık malzeme sınıfındaki agrega yıkama çamurunun (AYÇ) öncelikle puzolanik aktivitesi değerlendirilmiş, daha sonra alkali-aktive harç (AAH) numune üretiminde granüle yüksek fırın cürufu (GYFC) ile ikameli olarak kullanılmıştır. Dayanım aktivite indeksi (DAİ) sonuçlarına göre ısıl işleme maruz bırakılmayan AYÇ içeren numunelerin DAİ sınır değerlerin üzerinde çıkmış, AYÇ ısıl işleme maruz bırakılınca DAİ de artmıştır. TS 25 standardına göre üretilen numunelerde de AYÇ ısıl işleme maruz bırakıldığında dayanım değerinde %50 artış görülmüştür. Ek olarak, Frattini deneyinde ısıl işleme maruz bırakılan/bırakılmayan numuneler tarafından portlanditin tüketildiği ve puzolanik özellik gösterdiği tespit edilip bu durum Termogravimetrik (TG/DTA) ve X-Işını Kırınım yöntemi (XRD) analizleri ile de desteklenmiştir. Yarı adyabatik kalorimetri deney sonucuna göre ise PÇ'ye %20 oranda ısıl işleme maruz kalan/kalmayan AYÇ ilavesinin priz süresi tayininde de belirlendiği üzere hidratasyon sürecinde benzer özellik gösterdiği görülmüştür. Puzolanik aktivite için değerlendirilen numunelerin Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri yorumlandığında ısıl işleme maruz kalmayan AYÇ içeren serilerde etrenjit oluştuğu, bu sebeple mukavemet gelişiminin diğer numunelere göre daha yavaş olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise GYFC ağırlıkça %0, 25, 50 ve 75 oranında AYÇ ile ikame edilerek üretilen AA'ların fiziksel, mekanik ve dayanıklılık (kılcal su emme, ıslanma-kuruma çevrimi, rötre gibi) özellikleri araştırılmış, deney sonuçları detaylı içyapı incelemeleri ile desteklenmiştir. Deney sonuçlarından görülebileceği üzere GYFC'nin hızlı priz alma sürecinin, belirli bir oranda AYÇ ikamesi ile uzatılabileceği tespit edilmiştir. Ayrıca AYÇ oranındaki artış ile harç numunelerin su emilimi, boşluk içeriği ve sorptivitesinde artış gözlenmiştir. Harç numunelerinin basınç dayanımı AYÇ oranındaki artışla azalış göstermesine rağmen %25 AYÇ içeren numunelerin makul bir dayanım değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Durabilite deneylerinden ıslanma-kuruma döngüsü sonuçlarına göre çevrimler tamamlandığında, tüm numunelerin yapısal bütünlüğünü koruduğu ve referans numunelerle karşılaştırıldığında AYÇ içeren numunelerin basınç dayanımlarının bir miktar arttığı belirlenmiş ve böylece daha çevreci olan bu malzemenin sıcak ve nemli iklimlerde kullanımının mümkün olabileceği öngörülmüştür. Arşimet deneyi sonuçlarına göre, AYÇ oranındaki artış ile kılcal gözenek hacmi artmış ve jel gözenek hacmi azalmış, bu durumun kuruma rötresi değerleri ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. XRD ve SEM analizi sonuçlarına göre AYÇ'nin kullanılmadığı referans seride ağırlıklı olarak C-A-S-H tipi jeller oluşurken, AYÇ ikamesi arttıkça N-A-S-H tipi jeller de oluşmaya başlamıştır. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, genel olarak inşaat malzemesi olarak GYFC bazlı AA üretmek için %25'e kadar AYÇ ikamesinin sürdürülebilirlik açısından uygun olduğu belirlenmiştir.