Development of construction and demolition waste-based engineered geopolymer composites with self-healing capability
Kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahip inşaat yıkıntı atığı bazlı tasarlanmış geopolimer kompozitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 937907
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 160
Özet
İnşaat ve yıkıntı atıkları (İYA), geopolimerizasyon için popüler olan hammaddelere (uçucu kül, cüruf, metakaolin, vb.) popüler bir alternatif olmuştur. Kimyasal içeriği, sürdürülebilirlik için son derece önemli olan kendi kendini iyileştirme davranışı için de gelecek vaat etmektedir. Tasarlanmış Geopolimer Kompozitler (TGK'lar), sınırlı çatlak genişliği ile kendi kendini iyileştirmenin en önemli gereksinimlerinden birini karşılar. Bu tez çalışmasında İYA bazlı malzemeler hem geopolimer üretimi hem de TGK geliştirme amacıyla kullanılmıştır. Ayrıca TGK'ların kendi kendini iyileştirme performansı da değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, tek bir çeşit İYA'dan geopolimer hamurları geliştirilmiştir. Böylece İYA bazlı malzemelerin geopolimer üretiminde kullanılabilirliği çalışmanın en başında belirlenmiştir. İYA bazlı malzemeler için optimum koşullar belirlendikten sonra, bu tez çalışmasının ikinci aşaması olarak birden fazla İYA bazlı malzeme içeren geopolimer hamurlar geliştirilmiştir. Üçüncü aşamada beton atıkları da çalışmaya dahil edilerek geopolimer harç üretiminde geri dönüştürülmüş beton agregası olarak kullanılmıştır. Çalışmanın son bölümünde, lif içerikli TGK'lar geliştirildi. Şekil değiştirme sertleşmesi davranışı elde etmek için optimum fiber içeriği tespit edildi. Ön yüklenmiş TGK'lar, ıslatma-kurutma döngülerine maruz bırakılarak laboratuvar koşullarında kendi kendini iyileştirme işlemi simüle edildi. Belirli zamanlarda elektriksel empedans ve su emme ölçümleri ve optik gözlemler gerçekleştirildi. Ayrıca iyileşme süresi sonunda mekanik iyileşmeler de belirlendi. Sonuçları desteklemek üzere mikroyapısal analizler de gerçekleştirildi. Tüm sonuçlar, İYA bazlı malzemelerle üretilen TGK'ların kendi kendini iyileştirme kapasitesine sahip olduğunu gösterdi. Optik gözlemler ve mikroyapısal araştırmalar, birçok çatlağın CaCO3, Na2CO3 ve geopolimerizasyon reaksiyon ürünleri ile dolduğunu göstermektedir. Çizgi haritalama analizleri, geri dönüştürülmüş beton agregasının geopolimerizasyon reaksiyonlarına katılabileceğini ve göreli olarak daha iyi agrega arayüzey geçiş bölgesi özellikleri elde edilebileceğini göstermektedir. Su emme sonuçları, artan olgunluğun çimentolu sistemlerden farklı olarak geopolimerlerin boşluk hacmini arttırabileceğini göstermektedir. Diğer yandan erken geopolimerizasyon hızını arttıran unsurların kendi kendini iyileştirme performansını sınırlayabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Construction and demolition waste (CDW) has been a popular alternative to mainstream precursors (fly-ash, slag, metakaolin, etc.) for geopolymerization. Its chemical content also has a promising future for self-healing behavior, which is strikingly important for sustainability. Engineered Geopolymer Composites (EGCs) meet one of the important requirements of self-healing with its limited crack width. In this thesis study, CDW-based materials were evaluated in the context of both geopolymer production and EGC development. Besides, the self-healing performance of EGCs has also been assessed. The first stage of this study was the development of the geopolymer paste with a single CDW content. Thus, the usability of each CDW material in geopolymer production was determined. After determining the optimum conditions for CDW-based materials, geopolymer pastes with multiCDW based materials were developed as the second stage of this dissertation study. In the third stage, concrete waste was also utilized as recycled concrete aggregate in the production of geopolymer mortar. In the last part of the study, EGCs with fiber addition were developed. Optimum fiber content was set to obtain a deflection hardening behavior. Preloading EGCs were exposed to wetting-drying cycles to perform a self-healing process in laboratory conditions. Electrical impedance and water absorption measurements and optical observations were used to assess the selfhealing process. In addition, mechanical recoveries were determined at the end of the healing period. Optical observations and microstructural investigations were carried out to justify the findings. All results showed that EGCs generated with CDW-based materials have the capability of self-healing. Optical observations and microstructural investigations exhibit that many cracks were filled with CaCO3, Na2CO3 and geopolymerization reaction products. Line mapping analyses show that recycled concrete aggregate can participate in geopolymerization reactions and relatively higher interfacial transition zone characteristics can be obtained. According to the water absorption results, the pore volume of geopolymers may be increased with raising maturity, unlike cementitious systems. On the other hand, it was also found out that parameters that raise the rate of early geopolymerization may limit the self-healing performance.
Benzer Tezler
- Jeopolimer bağlayıcılı sünek kompozitlerde otojen kendiliğinden iyileşme davranışının taşınma özellikleri bakımından incelenmesi
Investigation of autogenous self-healing behaviour of ductile geopolymer composites through transport properties
MUHAMMED FARUK GÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRKAN YILDIRIM
- Influence of self healing on the mechanical properties of geopolymer binder composites
Kendiliğinden iyileşmenin jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkileri
BEHLÜL FURKAN ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Katı atıkların depolanmasında karşılaşılan geoteknik problemler
Geotechnical problems encountered in disposal of wastes
AHMET KUTAY
- Güvensiz yapıların yıkımı sonucu oluşan yapısal atık yönetimine esas uygulama modeli
Application model based on management of construction and demolition wastes resulting from destruction of unsafe buildings
CEYDA BUZKAN