Durability and mechanical performance of ground granulated blast furnace slag based geopolymer mortars incorporating various earth materials
Çeşitli toprak malzemeler içeren öğütülmüş yüksek fırın cüruf esaslı geopolimer harçların dayanıklılığı ve mekanik performansı
- Tez No: 887451
- Danışmanlar: PROF. DR. KASIM MERMERDAŞ, DOÇ. DR. RADHWAN ALZEEBAREE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mevcut deneysel çalışma, öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu (YFC) ile %0 – 25 aralığında farklı ikame seviyelerinde %5 artışla kısmen değiştirilmiş çeşitli toprak esaslı öncül maddelerin geopolimer harcın (GH) mühendislik özellikleri üzerindeki etkisini incelemeyi amaçlamıştır. Deney programı, mekanik ve dayanıklılık testlerinin yanı sıra mikroyapısal analizleri de içermektedir. Taze özellikler, çökme yayılması ve taze yoğunluk ile ölçülmüştür. Sertleşmiş özellikler, 28, 56 ve 90 günlük çeşitli yaşlarda basınç ve eğilme dayanımları, kuru yoğunluk, ultrasonik geçiş hızı (UPV), su emme ve kılcallık testleri açısından araştırılmıştır. Ayrıca, serbest rötre davranışı 90 günlük kuruma süresi boyunca değerlendirilmiştir. Fiziksel bozulmaya karşı direnci gözlemlemek amacıyla aşınma testi uygulanmıştır. Mikroyapısal özelliklerin izlenmesi amacıyla 90 günlük yaşta SEM, XRD ve FTIR analizleri uygulanmıştır. Ek olarak agresif rejimin (sülfürik asit ve magnezyum sülfat saldırıları) basınç ve eğilme dayanımları üzerindeki etkisi, UPV değişimi, ağırlık kaybı ve SEM analizi bir ve iki aylık maruz kalma süreleri için gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, alüminosilikat kaynaklarından elde edilen metakaolin (MK), pomza tozu (P), atık seramik tozu (C) ve bentonit (B) gibi öncül maddeler jeopolimer harçların üretiminde kullanıldı. Ayrıca karışımların tüm sonuçları öncül olarak %100 YFC'den üretilen kontrol karışımıyla karşılaştırıldı. Tüm karışımlar sırasıyla 550 ve 275 kg/m3 miktarlarda sabit katı bağlayıcı ve alkalin aktivatöre sahiptir. Na2SiO3 /NaOH oranı 2,5, NaOH'ın molaritesi 12 M olarak kullanılmıştır. Toplamda 4 farklı seriden 21 farklı karışım tasarlanmıştır. Deney programının sonuçlarına bağlı olarak, kullanılan tüm toprak malzemelerinin, çeşitli ikame oranlarında tüm özellikleri olumlu yönde etkilediği bulunmuştur. En iyi sonuçlar, %5'lik bir ikame seviyesinde elde edilen bentonit hariç, tüm kürleme yaşlarındaki tüm öncüller için %10'luk ikame seviyesinde elde edilmiştir. Pomza tozu, %25'lik yer değiştirme seviyesinde tüm test sonuçlarında diğer öncül maddelere göre en iyi etkiye sahiptir. Kimyasal saldırıya karşı direnç, kontrol karışımına kıyasla GH karışımlarına optimum orana kadar herhangi bir öncül ilave edilerek arttırılmıştır. Böylece çalışmada kullanılan toprak malzemelerin tüm özelliklerin iyileştirilmesinde olumlu bir etkiye sahip oldukları kanıtlanmıştır. İki yönlü varyans analizi (ANOVA) tekniği kullanılarak yapılan istatistiksel değerlendirme, tüm değişkenlerin geopolimer harçların bu özellikleri üzerinde dikkate değer bir etkiye sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır.
Özet (Çeviri)
The present experimental research aimed to examine the influence of various earth precursors partially replaced with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) at different replacement levels of 0 – 25% with 5% increment on engineering properties of geopolymer mortar (GPM). The experimental program contains mechanical and durability testing as well as microstructural analyses. The fresh properties were measured via slump flow and fresh density. The hardened properties were investigated in terms of compressive and flexural strengths, dry density, ultrasonic pulse velocity (UPV), water absorption and sorptivity tests at various ages of 28, 56 and 90 days. Moreover, free shrinkage behaviour was evaluated over 90 days of drying. In order to observe resistance to physical deterioration, the abrasion test was applied. SEM, XRD and FTIR analyses at 90 days age were applied to monitor microstructural properties. Additionally, the influence of aggressive regime (sulfuric acid and magnesium sulfate) on the compressive and flexural strengths, UPV, weight loss and SEM analysis were performed for one and two months of exposure. For this purpose, the precursors obtained from aluminosilicate sources, including metakaolin (MK), pumice powder (P), waste ceramic powder (C), and bentonite (B), were used for the synthesis of geopolymer mortars. In addition, all results of the mixtures were compared to the control mixture produced of 100% GGBFS as precursor. All mixes had constant solid binder and alkaline activator with quantities of 550 and 275 kg/m3 , respectively. The proportion of Na2SiO3 /NaOH was 2.5, and the molarity of NaOH was 12 M. Totally, 21 various mixtures of 4 different series were designed. Depending on the outcomes of the experimental program, it was found that all utilized earth materials positively influenced all properties at various replacement ratios. The optimal results were obtained at a replacement level of 10% for all precursors at all curing ages, except for bentonite, which was attained at a replacement level of 5%. The pumice powder had the best influence rather than other precursors on all test results at a 25% replacement level. The resistance to chemical attack was enhanced by the addition of any precursors in GPM mixes up to optimum ratio compared to the control mix. Hence, they proved to have a positive influence on the improvement of performance. The statistical evaluation by using the two way variance analysis (ANOVA) technique revealed that all variables had a remarkable effect on such properties of the geopolymer mortars
Benzer Tezler
- Yüksek performanslı betonlarda kür koşullarının yüksek fırın cürufu etkinliği üzerine etkisi
Effect of curing conditions on the efficiency of ground granulated blast-furnace slag in high performance concrete
ABDURRAHMAN SELİM EMEKLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ÜNAL ANIL DOĞAN
- Alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cürufu bağlayıcılı lifli kompozit geliştirilmesi
Development of a fiber reinforced composite with alkali activated ground granulated blast furnace slag
SERDAR AYDIN
Doktora
Türkçe
2010
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT BARADAN
- Yüksek fırın cürufu, atık seramik ve kırmızı çamur ile tek bileşenli geopolimer bağlayıcı geliştirilmesi
Developing one-part geopolymer binders by using ground granulated blast-furnace slag, ceramic waste, and red mud
İLAR BERFİN İLBEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜNAL ANIL DOĞAN
- Kauçuk lif katkılı geopolimer betonların mekanik ve durabilite özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and durability properties of geopolymer concrete with rubber fiber
ARİF YILMAZOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiKocaeli Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
- Yüksek oranda cüruf içeren geopolimer betonların % 5 sülfürik asit etkisinde mekanik ve durabilite performanslarının zamanla incelenmesi
Investigation of mechanical and durability performances of geopolymer concretes containing high content of slag with time under 5 % sulfuric acid attack
SEBAHATTİN OLCAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANIL NİŞ