Volkanik tüf ve geopolimer beton atığının geopolimer kompozitlerde taban malzemesi olarak kullanımının mekanik ve durabilite özelliklerine etkisi
Investigation of volcanic tuff and geopolymer concrete waste as base materials on the mechanical and durability properties of geopolymer composites
- Tez No: 971248
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atık beton, Endüstriyel sürdürülebilirlik, Geopolimer teknoloji, Geopolimerler, Karbon lifler, Lif takviyeli beton, Volkanik tüf, Waste concrete, Industrial sustainability, Geopolymer technology, Geopolymers, Carbon fibers, Fiber reinforce concrete, Volcanic tuff
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nüfusun artmasıyla birlikte inşaat sektöründe kaynak bulma ve yenilenemeyen kaynakların hızla tükenmesi sorunu dünyanın yüzleştiği ve etkili çözüm arayışlarına girdiği en önemli konulardan biri olmuştur. Kaynak tüketiminin artışıyla, beton üretiminde yalnızca malzemelerin verimli kullanılmasına değil aynı zamanda atık malzemelerin geri dönüştürülmesine ve Portland çimentosundan daha düşük çevresel etkiye sahip bağlayıcıların kullanılmasına odaklanarak doğal kaynak harcamasının minimize edilmesi hedeflenmektedir. Geopolimer beton, üretimi esnasında endüstriyel atıklar kullanılması sebebiyle, geleneksel betonun ana bileşenlerinden biri olan Portland çimentosunun üretimi esnasında ortaya çıkan CO2 ve sera gazı salınımında oldukça büyük bir paya sahip olması dolayısıyla bu dezavantajların önüne geçtiği bilinmektedir. Bu kapsamda geri dönüşümü gerçekleşen atık geopolimer betonlardan temin edilen malzeme ve Kapadokya bölgesinde mekanik oymacılık sonucunda ortaya çıkan ve değerlendirilmeyen, kontrolsüz şekilde biriken volkanik tüfün bağlayıcı sistemde belirli oranlarda alkali aktivatör çözeltisiyle kullanılarak geopolimer kompozitlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan numunelere 60°C, 80°C ve 100°C sıcaklıklarda 24 saat ve 72 saatlik süreyle ısıl işlem uygulanmıştır. Basınç dayanımı sonuçlarına göre en yüksek performansı gösteren %20 geri kazanılmış geopolimer tozu %80 yüksek fırın cürufu içeren 80°C kürlenen 80C20GT numunesi ve %40 atık volkanik tüf %60 yüksek fırın cürufu içeren 80°C' de kürlenen 60C40VT numunesinde gözlemlenmiştir. Seçilen bu numunelerde %0.4 %0.8 ve %1.2 hacim oranlarında polivinil alkol, karbon fiber ve bazalt fiber lifleri kullanılarak farklı seriler üretilmiş ve eğilme dayanımı sonuçlarında artış sağladığı tespit edilmiştir. Mekanik testler çerçevesinde üretilen numunelerin basınç, eğilme dayanımı ve ultrases geçiş hızı ölçümleri yapılmıştır. Durabilite çalışması kapsamında 300°C 600°C 900°C sıcaklıklarda yüksek sıcaklık ve aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yüksek sıcaklıklara maruz kaldıktan sonra tüm karışımlarda ağırlık kaybı gözlenmiştir. Lif takviyeli numunelerin tamamı lif takviyesiz kontrol numunesine göre aşınmaya karşı daha fazla direnç göstermiştir. Numunelerin mikro yapılarını incelemek amacıyla geopolimer numunelerine, Taramalı Elektron Mikroskobu ve X-Işını Kırınım yöntemi analizleri yapılmıştır. Geopolimer kompozitlerin içyapısal özellikleri ile bu özelliklerin deneysel çalışma sonuçlarıyla ilişkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Kullanılan farklı hacim oranlarında polivinil alkol, bazalt ve karbon liflerin geri dönüştürülmüş geopolimer beton tozu ve volkanik tüf esaslı geopolimer betonların bazı mekanik, durabilite ve mikroyapı özelliklerini önemli ölçüde etkilediği tespit edilmiştir. Elde edilen veriler, volkanik tüfün ve geri dönüştürülmüş geopolimer beton atıklarının geopolimer sistemlerde potansiyel bir kaynak olarak değerlendirilebileceğini ve sürdürülebilir inşaat uygulamalarında alternatif bir çözüm oluşturacağını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
With the increase in global population, the issues of resource acquisition in the construction sector and the rapid depletion of non-renewable resources have become some of the most critical challenges the world faces today, prompting a widespread search for effective solutions. In parallel with the rise in resource consumption, efforts have been directed not only toward the efficient use of materials in concrete production but also toward recycling waste materials and utilizing binders with lower environmental impact than Portland cement, with the goal of minimizing the exploitation of natural resources. Geopolymer concrete, which incorporates industrial waste during its production, is known to overcome the disadvantages associated with conventional concrete—particularly the substantial carbon dioxide and greenhouse gas emissions resulting from the production of Portland cement, one of its primary components. In this context, geopolymer composites were produced using materials obtained from recycled waste geopolymer concrete and volcanic tuff, a by-product of mechanical carving in the Cappadocia region, which remains unutilized and accumulates uncontrollably. These materials were incorporated into the binder system in specific ratios, activated with an alkaline solution. The prepared samples were subjected to heat curing at 60°C, 80°C, and 100°C for 24 and 72 hours. According to the compressive strength results, the highest performance was observed in the sample cured at 80°C and containing 20% recycled geopolymer powder and 80% ground granulated blast furnace slag (labeled 80C20GT), as well as in the sample cured at 80°C and composed of 40% waste volcanic tuff and 60% slag (labeled 60C40VT). In these selected samples, different series were produced using polyvinyl alcohol (PVA), carbon fiber, and basalt fiber at volume fractions of 0.4%, 0.8%, and 1.2%, which resulted in improvements in flexural strength. Compressive and flexural strength tests, along with ultrasonic pulse velocity tests, were conducted on the produced specimens as part of the mechanical evaluations. For the durability study, high-temperature and abrasion resistance tests were performed at 300°C, 600°C, and 900°C. All mixtures exhibited weight loss after exposure to high temperatures. All fiber-reinforced samples demonstrated higher resistance to abrasion compared to the unreinforced control sample. To examine the microstructure of the samples, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses were performed on the geopolymer specimens. An attempt was made to identify the internal structural characteristics of the geopolymer composites and to relate these properties to the results of the experimental studies. It was determined that polyvinyl alcohol, basalt, and carbon fibers used at varying volume fractions significantly influenced certain mechanical, durability, and microstructural properties of geopolymer concretes based on recycled geopolymer concrete powder and volcanic tuff. The findings indicate that volcanic tuff and recycled geopolymer concrete waste can be considered potential resources in geopolymer systems and may provide an alternative solution for sustainable construction practices.
Benzer Tezler
- Nano silis, mikro silis ve polimer katkılar içeren volkanik tüf esaslı geopolimer beton üretimi ve özelliklerinin araştırılması
Production of volcanic tuff based geopolymer concrete containing nano silica, micro silica and polymer additives and investigation of their properties
FATİH KANTARCI
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM TÜRKMEN
- Volkanik tüf kullanılarak üretilen geopolimer betonların bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinin araştırılması
The investigation of some mechanical and physical properties of geopolimer concrete produced by using volcanic tuff
ENES EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİnönü Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM TÜRKMEN
- Deniz suyunun farklı bağlayıcı miktarlarına sahip uçucu küllü ve yüksek fırın cüruflu geopolimer betonlara etkisi
The effect of sea water on fly ash and blast furnace slag based geopolymer concretes with different binder amounts
YUNUS EMRE OLCAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ANIL NİŞ
- Bazalt ve karbon lifle güçlendirilmiş geopolimer malzemelerin elektromanyetik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the electromagnetic properties of geopolymer materials reinforced with carbon and basalt fibers
ŞEYDA HACIHASANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiKarabük Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER TEKİN
- Yüksek fırın cürufu ve bentonit tabanlı geopolimer harçların durabilite özelliklerinin incelenmesi
Investigation of durability properties of blast furnace slag and bentonite based geopolymer mortars
LEMAN VERA TOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Aydın Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FATİH ALTAN