Macun dolguda mikroyapının dayanım ve duraylılık özelliklerine etkisinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında normal Portland çimentosu (CEM I 42.5R:NPÇ) yerine bağlayıcı olarak sıvı sodyum silikat (LSS) ve sodyum hidroksit (NaOH:SH) ile aktifleştirilmiş yüksek fırın cürufu kullanımının macun dolgu performansına etkisi incelenmiştir. DA ile hazırlanan numuneler aynı bağlayıcı oranında NA'ya kıyasla daha yüksek dayanım ve duraylılık sağlamıştır. Sülfürce zengin atık kullanılması durumunda %6'dan düşük bağlayıcı kullanımı, macun dolguda kısa ve uzun dönemdeki dayanım ve duraylılık kriterleri için yetersizdir. LSS–C kullanılması ile NPÇ'ye oranla NA için 3–4 kat, DA için ise yaklaşık 2 kat; SH–C kullanılması durumunda da NPÇ'ye oranla NA için yaklaşık 2–3 kat, DA için ise yaklaşık 1,5–2 kat daha yüksek dayanım sonuçları elde edilmiştir. Bağlayıcı oranının artmasıyla dayanım kazanımı ve duraylılık özellikleri artarken, dolgu numunelerinin asit ve sülfat etkilerine karşı dayanıklılıkları da artmıştır. NPÇ numunelerinde genel olarak 56 günlük kür süresinden sonra dayanım kayıpları görülmüştür. Macun dolguda bağlayıcı olarak aktifleştirilmiş yüksek fırın cürufu kullanımının asit ve sülfat (SO4–2) oluşumunu azalttığı görülmüştür. Yapılan MIP (civalı porozimetre) analizleri bağlayıcı miktarındaki artışın ve şlamı uzaklaştırılmış atık malzeme (DA) kullanımının dolgunun mikroyapısını iyileştirdiğini göstermiştir. SEM (taramalı elektron mikroskobu) analizleri NPÇ ile hazırlanan numunelerde uzun dönemde görülen dayanım kayıplarının C–S–H jellerinin zayıflamasından ve genleşme özelliğine sahip ikincil alçıtaşı oluşumundan kaynaklandığını göstermiştir. SH–C numunelerindeki dayanım kayıplarının sebebi ise C–S–H jellerindeki zayıflama ve kuruma çalaklarıdır.AAC ve özellikle LSS–C kullanımı C–S–H jellerinden Ca+2 liçini azaltmıştır.

The purpose of this thesis study was to investigate the effect of liquid sodium silicate (LSS) and sodium hydroxide (NaOH:SH) activated slag binder use instead of ordinary Portland cement (OPC) on paste backfill (CPB) performance. Samples prepared from the DA produced higher strength and durability than the NA under the same binder content. In case of binder content less than 6.0wt.% is insufficient in terms of strength and durability properties of CPB when sulphide rich tailings is used. Approximately 3.0–4.0 and 1.5–2.0 fold strengths were obtainedwhen LSS–S and SH–C samples were used instead of OPC. Increasing binder dosages led to increase in strength development and durability besides resistance to acid and sulphate effects. OPC samples suffered from strength losses after 56 days. The use of alkali–activated slag (AAS) binder reduced the acid and formation of sulphate on CPB. MIP analysis showed that the increase of binder content and use of the DA improved the microstructure and reduced the total volume of porosity. The strength losses at long term were due to the weakening of C–S–H and formation of ettringite and gypsum for the samples prepared from the lower binder ratios for OPC. The reason for strength loss fo SH–C is the weakening of C–S–H and the drying shrinkage. AAC especially LSS–C samples were also seen to decrease the decalcification of C–S–H.