Geri Dön

Artık zemin-uçucu kül esaslı üretilen jeopolimer malzemenin dayanımının ve bozunmaya karşı direncinin belirlenmesi

Determination of the strength and durability against degradation of geopolymer materials produced from residual soil-fly ash

PDF İndir

  1. Tez No: 948439
  2. Yazar: YASİN BURAK AYDIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ADİL BİNAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 168

Özet

Günümüzde jeopolimerler, çevre dostu inşaat malzemeleri olarak görülmekte ve CO2 salınımını azaltan, sera etkisini düşüren yeşil malzemeler olarak tanımlanmaktadır. Ayrıca, artık malzemeler kullanılarak oluşturulduklarından hammadde ve üretim maliyetlerini de düşürmektedirler. Uçucu kül gibi endüstriyel ve sanayi atıklarının değerlendirilmesiyle depolama masrafları ile alanlarından tasarruf sağlanır. Tuğla, beton blok, briket ve bims blok gibi geleneksel yapı malzemelerinin yerine jeopolimer malzemelerin kullanımının artırılması gerekmektedir. Tez çalışması kapsamında üretilen jeopolimer malzemenin inşaatta yapı malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu çalışmada Ankara ili Kesiktaş Mahallesi'nden alınan artık zemin ile Zonguldak Çatalağzı Termik Santrali'nden temin edilen uçucu kül kullanılmıştır. Deneme dökümleri sonucunda, Çatalağzı, Tunçbilek ve Yatağan Termik Santrali külleri arasında en iyi sonuçları Çatalağzı uçucu külü vermiştir. Alkali aktivatör olarak sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum silikat (Na2SiO3) kimyasal kombinasyonu kullanılmıştır. Farklı karışım oranlarında numuneler hazırlanarak kürlenmiştir. Malzemeler doğrudan döküm ve presleme olarak iki yöntem ile hazırlanmıştır. Preslemeye uygun karışım oranlarındaki numuneler, tez kapsamında tasarlanan özel kalıp içerisinde preslenerek hazırlanmıştır. Fırında kürleme işleminden sonra pres makinesine yerleştirilerek numunelerin dayanımı belirlenmiştir. En yüksek dayanım değerleri doğrudan döküm yöntemi ile hazırlanan numunelerde 22.96 MPa, presleme yöntemi ile hazırlananlarda ise 23.12 MPa olarak kaydedilmiştir. İlave su içeriğinin, presleme etkisinin, alkali aktivatör/uçucu kül oranının, Na2SiO3/NaOH oranının, uçucu kül/zemin karışım miktarının ve kürleme sıcaklığı ile süresinin jeopolimer malzeme dayanımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Karışım içerisine %5, %10, %20 ve %30 oranında ilave su eklenmiştir. Suyun, malzemenin kıvamının oluşmasın da ve jeopolimerin dayanımına katkı sağlamada etkili olduğu görülse de sıvı içeriği yüksek olan karışımlarda presleme yapılamamıştır. Bu nedenle, optimum basınç dayanımı %5 ilave su içeriğinde elde edilmiştir. Yeterli olmayan alkali aktivatör/uçucu kül oranında jeopolimerleşmenin istenilen düzeyde olmadığı görülmüştür. Karışım içerisinde Na2SiO3/NaOH oranın artmasıyla dayanımda artış gözlenmiştir. Uçucu kül/zemin oranı 0.8 değerinde en iyi sonuçları vermiştir. Kürleme sıcaklığının düşük ve kürleme süresinin az olmasının tepkime için yeterli olmadığı görülmüştür. Yüksek sıcaklıklarda kürleme sonucunda ise malzeme dayanımında düşüş gözlenmiştir. En yüksek dayanımı 100oC'de preslenen numune vermiştir. Preslenerek oluşturulan malzemelerin şekil olarak daha sıkı ve düzgün olduğu görülmüştür. Artık zemin-uçucu kül jeopolimeri üzerinde bozunma testleri uygulanmıştır. Islanma-kuruma ve donma-çözülme çevrimleri sonucunda malzeme dayanımları belirlenmiştir. Jeopolimer malzemenin ıslanma-kuruma etkisine karşı, donma-çözülmeye göre daha dayanıklı olduğu görülmüştür. Jeopolimer malzeme maksimum 8 donma-çözülme çevrimi boyunca sağlam şekilde kalmıştır. Artık zemin-uçucu kül jeopolimerinin fiziko-mekanik özellikleri ve ultrasonik geçiş hızı değerleri belirlenmiştir. SEM görüntüleri yardımıyla jeopolimer malzemenin iç yapısı incelenmiştir. Çalışma sonuçları, artık zemin-uçucu kül jeopolimerinin alternatif bir inşaat malzemesi olabileceğini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Nowadays, geopolymers are regarded as environmentally friendly construction materials and are defined as green materials that reduce CO2 emissions and mitigate the greenhouse effect. Additionally, since they are produced using waste materials, they lower raw material and production costs. The utilization of industrial waste, such as fly ash, provides savings in storage costs and space. The use of geopolymer materials instead of traditional building materials such as bricks, concrete blocks, briquettes and pumice blocks should be increased. This thesis study investigates the feasibility of using geopolymer materials in construction. In this study, residual soil obtained from Kesiktaş district, Ankara, and fly ash from Zonguldak Çatalağzı Thermal Power Plant were used. As a result of trial castings, among the fly ashes from Çatalağzı, Tunçbilek, and Yatağan Thermal Power Plants, Çatalağzı fly ash yielded the best results. Sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) were used as alkali activators. Samples were cured in molds with different mixing ratios. The materials were prepared using two methods: direct casting and pressing. Samples suitable for pressing were prepared in a specially designed mold within the scope of the thesis. After the curing process in an oven, the strength of the samples was determined using a press machine. The highest strength values were recorded as 22.96 MPa for samples prepared using the direct casting method and 23.12 MPa for those prepared using the pressing method. The effects of additional water content, pressing impact, alkali activator/fly ash ratio, Na2SiO3/NaOH ratio, fly ash/soil mixture amount, and curing temperature and duration on geopolymer material strength were examined. Additional water was added to the mixture at rates of 5%, 10%, 20%, and 30%. Although water was found to be effective in forming the consistency of the material and contributing to geopolymer strength, pressing could not be performed in mixtures with high liquid content. Therefore, optimum compressive strength was obtained with a 5% additional water content. It was observed that geopolymerization was not at the desired level when the alkali activator/fly ash ratio was insufficient. An increase in the Na2SiO3/NaOH ratio resulted in increased strength. The fly ash/soil ratio of 0.8 provided the best results. Low curing temperature and short curing duration were found to be insufficient for the reaction. Conversely, excessive curing temperatures resulted in decreased material strength. The highest strength was achieved in samples pressed at 100°C. It was observed that pressed materials were more compact and uniform in shape. Degradation tests were conducted on the residual soil-fly ash geopolymer. Material strengths were determined as a result of wetting-drying and freeze-thaw cycles. The geopolymer material exhibited higher resistance to wetting-drying effects compared to freeze-thaw. The geopolymer material remained intact for a maximum of 8 freeze-thaw cycles. The physico-mechanical properties and ultrasonic pulse velocity values of the residual soil-fly ash geopolymer were determined. The internal structure of the geopolymer material was examined using SEM images. The study results indicated that the residual soil-fly ash geopolymer could be a viable alternative construction material.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    547631

    An investigation of fresh and hardened properties of cementitious grout made with combined use of waste marble powder and fly ash

    Atık mermer tozu ve uçucu külün birlikte kullanımıyla üretilen çimento esaslı enjeksiyon harcının taze ve sertleşmiş özelliklerinin araştırılması

    MUHAMMET ÇINAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat MühendisliğiHasan Kalyoncu Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET KARPUZCU

  2. Tez No

    961834

    Kür tipinin geri dönüştürülmüş tuğla agregası içeren geçirimli geopolimer beton özelliklerine etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effect of curing type on the properties of pervious geopolymer concrete incorporating recycled brick aggregate

    SEDAT AKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    İnşaat MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADİL GÜLTEKİN

  3. Tez No

    816815

    Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu esaslı geopolimer kullanılarak killi zeminlerin mekanik özeliklerinin araştırılması

    Investigation of mechanical properties of clayey soils using fly ash and blast furnace slag based geopolymer

    ELNOUR AHMED ABDALLAH HAMED

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLA DEMİRÖZ

  4. Tez No

    166979

    Effects of fly ash and desulphogypsum on geotechnical properties of Çayırhan soil

    Uçucu kül ve desülfojipsin Çayırhan zemininin geoteknik özellikleri üzerindeki etkileri

    ALİ ÖZGÜR BAYTAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDAL ÇOKÇA

  5. Tez No

    953182

    Utilization of recycled concrete fine aggregate in stabilization of clayey soils

    Killi zeminlerin stabilizasyonunda geri dönüştürülmüş ince beton agregaların kullanımı

    HASHEM KISHKO

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYKUT ŞENOL

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA NİL KUTLU

Geri Dön