Uçucu kül esaslı hafif geopolimer harçların taze ve sertleşmiş özelliklerinin incelenmesi, modellenmesi ve optimizasyonu
Investigating, modelling and optimization of fresh and hardened properties of fly ash based lightweight geopolymer mortars
- Tez No: 663048
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KASIM MERMERDAŞ, DOÇ. DR. ZEYNEP ALĞIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu çalışma, karışım parametrelerinin ve bileşenlerin özelliklerinin hafif geopolimer harçların mühendislik özellikleri üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi için kapsamlı bir deneysel çalışma sunmaktadır. Farklı sodyum hidroksit (SH) çözelti molariteleri, sodyum silikat/sodyum hidroksit (SS/SH) alkali çözelti oranları ve toplam alkali/uçucu kül (A/UK) oranları dikkate alınarak harç numuneleri hazırlanmıştır. Taze halde iken, hafif geopolimer harçların reolojisi ve işlenebilirlik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, sertleşmiş harçların mekanik ve durabilite özelliklerini değerlendirmek için birim ağırlık, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, ultrases geçiş hızı, su emme, kılcal su emme, rötre (kuruma, otojen) ve termal iletkenlik değerleri incelenmiştir. Kimyasal bileşenlerin ve iç yapı analizinin belirlenmesi için mikro yapı incelemesi gerçekleştirilmiştir. Son aşamada genetik algoritma tabanlı esnek hesaplama yöntemi olan gen ekspresyon programlama (GEP) ve çoklu doğrusal regresyon (ÇDR) kullanılarak istatistiksel analiz ve modelleme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, deneysel çalışmanın sonuçları dikkate alınarak tepki yüzey metodu (TYM) ile optimizasyon çalışması yapılmıştır. Sonuçlar, SS/SH ve A/UK oranlarının taze harç karışımların reolojik davranışını önemli ölçüde etkilediğini ve taze harçların kayma incelmesi davranışı ile Herschel-Bulkley reolojik modeline iyi uyum sağladığını göstermiştir. Sertleşmiş harçların mekanik özellikleri, oksit bileşimleri ile güçlü bir korelasyon göstermiştir. A/UK, SS/SH oranlarının düşmesi ve sodyum hidroksit molaritesinin artması, basınç dayanımının artmasına rötre değerlerinin ise azalmasına neden olmuştur. Mikroyapısal özelliklerin incelenmesi sonucunda ise, harçların karışım oranlarının ve oksit bileşimlerinin geopolimerizasyon sürecinde büyük önem taşıdığı belirlenmiştir. Yapılan istatistiksel analiz ve modellemelerde GEP modeli kullanılarak ulaşılan veri tahminlerinin ÇDR modeli ile tahmin edilen verilere göre hedeflenen değerlere daha yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. TYM kullanılarak gerçekleştirilen optimizasyon çalışması sonucunda ulaşılan optimum A/UK, SS/SH oranları ve SH molarite değeri sırasıyla 0.45, 1.586 ve 14 M olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
This study provides a comprehensive experimental study to evaluate the effect of mixture parameters and properties of components on the engineering properties of lightweight geopolymer mortars. Mortar samples were prepared considering different sodium hydroxide (SH) solution molarities, sodium silicate/sodium hydroxide (SS/SH) alkaline solution ratios and alkaline/fly ash (A/FA) ratios. The rheology and workability properties of fresh lightweight geopolymer mortars were investigated. Besides, unit weight, compressive strength, flexural strength, ultrasound pulse velocity, water absorption, water sorptivity, shrinkage (drying, autogenous), and thermal conductivity values were examined to evaluate the mechanical and durability properties of hardened mortars. A microstructural investigation was carried out to determine the chemical components and to analyze the internal structure of the geopolymer mortars. In the last stage, statistical analysis and modeling processes were conducted by using gene expression programming (GEP) and multiple linear regression (MLR). Besides, an optimization study with the response surface method (RSM) was carried out considering the results of the experimental study. The results showed that SS/SH and A/FA ratios significantly affect the rheological behavior of fresh mortar mixes and the shear-thinning behavior of fresh mortars well matched to the Herschel-Bulkley rheological model. The mechanical properties of the hardened mortars showed a strong correlation with their oxide composition. The decrease in A/FA ratio, SS/SH ratio, and the increase in SH molarity caused the compressive strength increment and decrease of the shrinkage values. As a result of the investigation of microstructural properties, it has been determined that the mixing ratios and oxide compositions of the mortars have great importance in the geopolymerization process. In the statistical analysis and modeling, it was observed that the data estimations obtained by using the GEP model gave results closer to the targeted values compared to the data estimated with the MLR model. As a result of the optimization study performed using RSM, the optimum A/FA ratio, SS/SH ratio, and SH molarity value were found as 0.45, 1.586, and 14 M, respectively.
Benzer Tezler
- Pet şişe atıklarının uçucu kül esaslı kendiliğinden yerleşen geopolimer harçların mekanik ve ısıl özelliklerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of pet bottle waste on mechanical and thermal properties of fly ash based self-compacting geopolymer mortars
FATMA YILDIZ KİYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN GÜNEYİSİ
- Kireç ve portland çimentosu ikamesinin uçucu küllü geopolimer harç karışımlarının dayanım ve kalıcılığına etkisi
Effects of lime and portland cement addition on strength and durability of fly ash geopolymer mortar mixtures
IŞILAY ÖZKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMBİZ RAMYAR
- Havaalanı kazalarına karşı yumuşak zemin uygulaması olarak geopolimer malzemenin kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of geopolymer material as a soft ground application against airport accidents
ADEM KUMCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiIğdır Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN YENER
- Investigation of geopolymer concrete production by using calcium bentonite
Kalsiyum bentonit kullanılarak jeopolimer beton eldesinin araştırması
SALAH ELAVVAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Maden Mühendisliği ve MadencilikÇukurova ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN VAPUR
- Mermer tozları ve uçucu kül ile polimer esaslı kompozit malzeme üretimi
Manufacturing of polymer matrix composite metarial composite material using marble dust and fly ash
EMİN AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Polimer Bilim ve TeknolojisiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÜRÜ