Hibrit hafif geopolimer betonların mühendislik özelliklerinin araştırılması
The investigation of engineering properties of hybrid lightweigth geopolymer concrete
- Tez No: 959511
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELÇUK MEMİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kastamonu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Geleneksel çimento bazlı yapı malzemeleri, yüksek enerji tüketimi ve karbon salımı nedeniyle çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli eleştirilere maruz kalmaktadır. Bu bağlamda, alternatif bağlayıcı sistemlerinin geliştirilmesi, inşaat sektörünün karbon ayak izini azaltmak amacıyla önem kazanmıştır. Bu çalışmada, tamamen veya kısmen geopolimer esaslı bağlayıcı sistemler ile üretilen hibrit hafif beton karışımlarının bileşimsel farklılıkları değerlendirilmiştir. Bu amaçla hazırlanan deneysel çalışmada yedi farklı karışım tasarlanmıştır. Tamamen geopolimer esaslı (GEO) karışımın yanı sıra, kireç (SKK), alçı (PSA) ve beyaz çimento (SBÇ) gibi geleneksel bağlayıcılarla hazırlanan örnekler ile bunların her birinin %50 oranında geopolimer ile ikame edildiği hibrit karışımlar (SKK/GEO-SBÇ/GEO) oluşturulmuştur. Tüm karışımlarda genleştirilmiş vermikülit hafif agrega olarak sabit tutulmuş, geopolimer içeren karışımlarda ise sodyum metasilikatın granül hali aktivatör olarak kullanılmıştır. Ayrıca, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufu (YFC) gibi puzolanik katkıların oranları bağlayıcı tipine bağlı olarak farklılaştırılmıştır. Bu çalışmada, en başarılı mekanik özellikler GEO (%100 Geopolimer) ve SBÇ karışımlarında elde edilmiş; GEO, yüksek eğilme dayanımı ve 100 °C'ye kadar sıcaklık dayanımını korumasıyla öne çıkarken, SBÇ en yüksek basınç dayanımını ve orta düzey sülfat direnciyle yapısal uygulamalara uygunluk göstermiştir. Hibrit sistemlerden SBÇ/Geopolimer, eğilme ve basınç dayanımı açısından başarılı sonuçlar sunmuş; ancak sülfat ve asit etkilerinde belirgin dayanım kayıpları yaşamıştır. PSA bazlı PSA karışımı, en düşük ısı iletkenliği ve sülfata karşı en yüksek direnç ile öne çıkarken, düşük basınç dayanımı ve yüksek sıcaklıkta yapısal zayıflık göstermiştir. Asit etkisine karşı en dirençli karışımlar SKK ve PSA olurken, genel olarak geopolimer katkısının yüksek sıcaklık ve sülfat etkisinde avantaj sağladığı, ancak asidik ortamlarda ve uzun vadeli kimyasal etkilere karşı sınırlayıcı olabildiği belirlenmiştir. Düşük yoğunluklu ve gözenekli yapıların ısı yalıtım performansını artırdığı, buna karşılık geopolimer katkısının yoğunluğu artırarak ısı iletkenliğini yükselttiği gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda geopolimer esaslı hibrit sistemlerin çevresel sürdürülebilirlik, hafiflik, ısı yalıtımı ve yangın dayanımı açısından önemli avantajlar sunarak ileri yapı malzemeleri için güçlü bir alternatif oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Traditional cement-based building materials are subject to significant criticism in terms of environmental sustainability due to high energy consumption and carbon emissions. In this context, the development of alternative binder systems has gained importance in order to reduce the carbon footprint of the construction sector. In this study, the compositional differences of hybrid lightweight concrete mixtures produced with fully or partially geopolymer-based binder systems were evaluated. Seven different mixtures were designed in the experimental study. In addition to the completely geopolymer-based mixture (GEO), samples prepared with traditional binders such as lime (SKK), gypsum (PSA) and white cement (SBÇ) and hybrid mixtures (SKK/GEO-SBÇ/GEO) where each of these was replaced with 50% geopolymer were created. In all mixtures, expanded vermiculite was kept constant as lightweight aggregate, while in mixtures containing geopolymer, the granulated form of sodium metasilicate was used as an activator. In addition, the ratios of pozzolanic additives such as fly ash (FA) and blast furnace slag (GGBFS) were varied depending on the binder type. In this study, the most successful mechanical properties were obtained in the GEO (100% Geopolymer) and SBÇ (OPC-based) mixtures. GEO stood out with its high flexural strength and its ability to retain strength up to 100 °C, while SBÇ demonstrated the highest compressive strength and moderate sulfate resistance, making it suitable for structural applications. Among the hybrid systems, SBÇ/GEO (OPC/Geopolymer) showed promising flexural and compressive strength, but experienced significant strength losses under sulfate and acid exposure. The PSA-based PSA mixture exhibited the lowest thermal conductivity and the highest resistance to sulfate attack, although it showed low compressive strength and structural weakness at elevated temperatures. SKK (AAC) and PSA were the most resistant to acid exposure. Overall, geopolymer additives enhanced performance under high temperatures and sulfate exposure but were found to be more vulnerable in acidic environments and under long-term chemical effects. Mixtures with low density and porous structures provided better thermal insulation, while the inclusion of geopolymer increased density and thermal conductivity. Based on the findings, geopolymer-based hybrid systems offer significant advantages in terms of environmental sustainability, lightweight design, thermal insulation, and fire resistance, making them a strong alternative for the development of advanced construction materials.
Benzer Tezler
- Hibrit yüksek fırın cürufu ve toz perlit bağlayıcılı hafif geopolimer kompozitlerde manyetize suyun etkisi
Effect of magnetized water on hybrid blast furnace slag and light geopolymer composites with powder perlite binding
SERDAR KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAMİ DEMİR
- Yerel malzemeler kullanılarak düşük maliyetli tek bileşenli geopolimer köpük beton üretiminin araştırılması
Investigation of low cost one-part geopolymer foam concrete production using local materials
IBRAHIM BOUBACAR MOUNKAILA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN KAPLAN
- Hibrit (piston prop-elektrik) tahrikli hafif genel maksat helikopterin enerji ve çevresel etkilerinin matematiksel incelenmesi
Mathematical analysis of the energy and environmental effects of hybrid (piston prop-electric) light utility helicopter
ELİF KORUYUCU
Doktora
Türkçe
2018
EnerjiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN YAMIK
PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ
- Hibrit elektrikli hafif ticari araçta dizel motoru azotoksit (NOX) emisyonları optimizasyonu
Optimization of nitrogen oxides (NOX) emissions of a diesel engine in a hybrid electrical light commercial vehicle
SEÇKİN ALİ ERBEYLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. H. ERTUĞRUL ARSLAN
- Bir hafif hibrit elektrikli şehir içi otobüs uygulamasının performans, yakıt ekonomisi ve çevresel etkileri açısından incelenmesi
The investigation of the impact of mild hybrid electric city bus application on performance, fuel economy and emissions
ALİCAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AHMET GÜNEY