Erken dayanımı yüksek alkalilerle aktive edilmiş tamir harcı geliştirilmesi
The development of high early age strength alkali activated repair mortar
- Tez No: 961930
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAT KABAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bina, köprü platformları ve otoyollar gibi betonarme mühendislik yapılarının uzun işletme ömrü süreci içerisinde yüzeylerinde ve kaplamalarında dış faktörlere bağlı çatlak ve bozulmalar meydana gelmektedir. Bu bozulmaların düzenli ve hızlı şekilde tamir edilmesi yapısal güvenlik açısından büyük önem arz etmekte, bu durum erken yaş dayanımı yüksek hızlı sertleşen bağlayıcı malzemelere duyulan ihtiyacı artırmaktadır. Günümüzde yapısal veya yapısal olmayan tamiratlar için genellikle özel kimyasal içerikli çimento esaslı harçlar kullanılmakta ve bu durum çevresel ve ekonomik bir takım dezavantajları beraberinde getirmektedir. Alkalilerle aktive edilmiş malzemeler (AAM); hızlı sertleşme, üstün erken ve geç yaş mekanik dayanımı, yüksek sıcaklık direnci ve düşük karbon emisyonu gibi özellikleriyle geleneksel çimento esaslı tamir harçlarına sürdürülebilir bir alternatif oluşturmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında demir ve çelik üretim endüstrisinin yan ürünleri olan yüksek fırın cürufu (YFC) ve bazik oksijen fırın cürufunun (BOFC) iki aşamalı ve tek aşamalı AAM üretiminde ikili bağlayıcı olarak kullanımı vasıtasıyla erken dayanımı yüksek, hızlı sertleşen ve geleneksel çimento esaslı harçlara göre çevreci bağlayıcı üretimleri gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede, iki aşamalı yöntem ile üretilen AAM karışımlarında BOFC ve YFC miktarları fiziksel, mekanik ve durabilite özellikleri incelenerek optimize edilmiş, BOFC'nin alkali aktivasyon reaksiyon mekanizmaları ve erken yaş özellikleri üzerine olan etkileri gerçekleştirilen içyapı analizleriyle karakterize edilmiştir. Daha sonra, iki aşamalı AAM sisteminde optimizasyonu ve karakterizasyonu yapılan BOFC/YFC esaslı karışımlar tamir harcı potansiyelini artırmak amacıyla tek aşamalı AAM metoduyla üretilmiştir. Ayrıca, tek aşamalı AAM karışımlarının malzeme özellikleri ve tamir harcı potansiyeli kalsine magnezya, karbon fiber ve çelik fiber gibi takviyelerle iyileştirilmiş; yapılan kapsamlı deneysel ve saha çalışmaları ile farklı tamir harçlarının özellikleri karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları BOFC'nin yüksek kalsiyum içeriği ve kendine has mineralojisi ile hem iki aşamalı hem de tek aşamalı AAM karışımlarının priz süresini oldukça hızlandırdığı, erken yaş dayanımını önemli ölçüde artırdığını ortaya koymuştur. Optimum oranda BOFC kullanıldığında, hamur karışımlarının ASTM C1600 standardında tanımlanan tamir amaçlı karışımlardan“Genel Hızlı Sertleşen”(GRH) ve/veya“Orta Hızlı Sertleşen”(MRH) kategorilerinin kriterlerini sağladığı görülmüştür. Ek olarak, üretilen tek aşamalı ve iki aşamalı harç karışımlarının ASTM C928 standardında tanımlanan R1 sınıfı hızlı sertleşen tamir harcı kriterlerini karşıladığı belirlenmiştir. Tek aşamalı AAM tamir harçlarında kalsine magnezya veya mikrofiber ilavesinin genel olarak durabilite özelliklerini ve hacimsel stabiliteyi iyileştirerek kuruma rötresini önemli ölçüde azalttığı tespit edilmiştir. Yaşam döngüsü analizleri ve gerçekleştirilen saha uygulaması sonuçları optimum miktarda BOFC ile üretilen AAM esaslı tamir harçlarının karbon emisyonlarını ciddi ölçüde azaltarak dış yükler ve sert çevresel koşullar altında başarı ile uygulanabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The surfaces and coatings of reinforced concrete engineering structures, including buildings, bridge platforms, and highways, experience cracks and deterioration as a result of external factors during their extended operational lifespans. The timely and efficient repair of such structures is crucial for maintaining structural safety, thereby increasing the demand for fast-setting binders that exhibit high early age strength. Currently, the use of cement-based mortars containing specific chemicals for both structural and non-structural repairs present several environmental and economic drawbacks. Alkali-activated materials (AAM) are sustainable options compared to conventional cement-based repair mortars, characterized by their rapid hardening, enhanced mechanical strength at both early and later stages, excellent resistance to high temperatures, and reduced carbon emissions. This study explores the utilization of blast furnace slag (YFC) and basic oxygen furnace slag (BOFC), by-products from the iron and steel production industry, as binary binders in both two-part and one-part AAM production. The aim is to develop binders that exhibit high early strength, rapid hardening, and environmentally friendly characteristics in comparison to conventional cement-based mortars. Within this framework, the quantities of BOFC and YFC in AAM mixtures manufactured through two-part method were optimized by analyzing their physical, mechanical, and durability properties. Additionally, the influence of BOFC on alkali activation reaction mechanisms and early age characteristics was assessed by means of microstructural analysis. The mixtures based on BOFC/YFC, which were optimized and characterized in the two-part AAM system, were produced using the one-part AAM method to enhance the potential use of the repair mortar. Furthermore, the properties of one-part AAM mixtures were improved through the inclusion of calcined magnesia, carbon fiber, and steel fiber. A comprehensive comparison of the properties of various repair mortars was conducted through extensive experimental and on-site applications. The experimental findings demonstrated that BOFC, characterized by its elevated calcium content and distinctive mineral composition, notably accelerated the setting time and enhanced the early strength of both two-part and one-part AAM mixtures. When BOFC was utilized in optimal proportions, the mixtures conformed to the specifications of“General Rapid Hardening”(GRH) and/or“Moderate Rapid Hardening”(MRH) classifications of repair mixtures as outlined in the ASTM C1600 standard. Furthermore, it was established that the one-part and two-part mortar mixtures conformed to the specifications for class R1 rapid hardening repair mortar as outlined in the ASTM C928 standard. The incorporation of calcined magnesia or microfibers in one-part AAM repair mortars demonstrated a notable decrease in drying shrinkage, enhancing overall durability characteristics and volumetric stability. Life cycle analysis and on-site observations demonstrated that AAM repair mortars, when produced with an optimal quantity of BOFC, can be effectively utilized under external loads and challenging environmental conditions, leading to a notable decrease in carbon emissions.
Benzer Tezler
- Sodyum karbonatla aktive edilen reaktif MgO/cüruf esaslı sistemlerin reolojik özellikleri ve dijital teknolojilerle üretilebilirliği
Rheological properties and manufacturability of sodium carbonate-activated reactive MgO/slag-based systems with digital technologies
ONUR ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİDEM OKTAY
DOÇ. DR. BÜŞRA AKTÜRK
- Farklı C3S içeriğine sahip klinkerlerin hibrit alkalilerle aktive edilmiş çimento özelliklerine etkisi
The effect of clinkers with different C3S content on the properties of hybrid alkali-activated cement
MESUT TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiKastamonu Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN YAVUZ BAYRAKTAR
- 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
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT BARADAN
- Influence of Potential Modifiers on Sodium Carbonate Activated Slag: Early Age Characterization, Microstructural Evolution and Performance
Potansiyel i̇yileştirici malzemelerin sodyum karbonat ile aktive edilmiş cürufun özelliklerine etkisi: erken yaş karakterizasyonu, i̇çyapi gelişimi ve performansi
BÜŞRA AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiYapı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET BEŞER KIZILKANAT
- Magnezyum oksit ve metakaolin ikameli sodyum karbonat ile aktive edilen cüruflu harçların mekanik ve durabilite özellikleri
Mechanical and durability characteristics of magnesium oxide and metakaolin substituted sodium carbonate-activated slag mortars
MEHRNOSH ABOLFATHI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAN ULUKAYA
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜŞRA AKTÜRK