Alkalilerle aktive edilmiş harçların fiziksel ve mekanik özelliklerinin çoklu optimizasyonu

Abstract

Günümüzde yoğun enerji tüketimi ve olumsuz çevresel etkilerinden dolayı mümkün olduğunca az çimento tüketimi amacıyla farklı malzemelerin kullanımı önem kazanmıştır. Bu amaçla alkalilerle aktive edilmiş materyallerin (AAM) kullanımı oldukça yaygınlaşmaktadır. Çalışmada; alkalilerle aktive edilmiş yüksek fırın cürufu ve uçucu külün Portland çimentosuyla melezleştirilmesi ile üretilen harçların fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışmada; uçucu kül (UK), yüksek fırın cürufu (YFC), Portland çimentosu (PÇ), sodyum hidroksit (NaOH), sodyum metasilikat (Na2SiO3), standart kum, distile su ve kimyasal katkı maddesi kullanılmıştır. Çalışma; ön deneme çalışması ve deneysel çalışma olmak üzere 2 aşamadan oluşmaktadır. Ön deneme çalışmasında, etki değişkenlerinin (ağırlıkça aktivatör oranı, A; ağırlıkça toplam alkali solüsyon/bağlayıcı oranı, B; NaOH molarite değeri, C; ağırlıkça Na2SiO3 solüsyon suyu/Na2SiO3 solüsyon oranı, D) ana, etkileşim ve ikinci derece terimlerinin tepki değişkenleri (ultrasonik atımlı dalga hızı, UPV; eğilmede çekme dayanımı, ff; basınç dayanımı, fc) üzerindeki etki düzeyleri belirlenerek seçilen değişim aralıklarında optimum fiziksel ve mekanik özellikleri sağlayan deneme noktası tespit edilmiştir (A: 1,88; B: 0,4; C: 11,5; D: 60; UPV: 4,18; ff: 6,6; fc: 45,3). Ön deneme çalışması kapsamında belirlenen optimum deneme noktasındaki etki değişkenlerine ait değerler kullanılarak deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada; etki değişkenlerinin (A-PÇ, B-(YFC+UK), C-Gün) ana, etkileşim ve ikinci derece terimlerinin tepki değişkenleri (ultrasonik atımlı dalga hızı, UPV; eğilmede çekme dayanımı, ff; basınç dayanımı, fc; birim hacim ağırlık, BHA; ağırlıkça su emme oranı, ASE; boşluk oranı, BO) üzerindeki etki düzeyleri belirlenerek seçilen değişim aralıklarında optimum fiziksel ve mekanik özellikleri sağlayan deneme noktası tespit edilmiştir. Optimizasyon; mekanik, fiziksel ve hem mekanik hem de fiziksel tepki değişkenleri için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Elde edilen arzuedilirlik değerleri sırasıyla 1; 0,97 ve 0,67'dir.

Today, due to intense energy consumption and negative environmental effects, the use of different materials has gained importance in order to consume as little cement as possible. For this purpose, the use of alkali activated materials (AAM) is becoming widespread. In the study; the physical and mechanical properties of the mortars produced by hybridizing alkali activated blast furnace slag and fly ash with Portland cement were investigated. In the study; fly ash (FA), blast furnace slag (BFS), Portland cement (PC), sodium hydroxide (NaOH), sodium metasilicate (Na2SiO3), standard sand, distilled water and chemical additives were used. It consists of two stages: a preliminary trial study and an experimental study. In the preliminary trial study, the effect levels of the main, interaction and second order terms of the effect variables (ratio of activator, A; total alkaline solution/binder ratio, B; NaOH molarity value, C; Na2SiO3 solution water/Na2SiO3 solution ratio, D) on the response variables (ultrasonic pulse velocity, UPV; flextural strength, ff; compressive strength, fc) were determined and the trial point that provided the optimum physical and mechanical properties in the selected variation intervals was determined (A: 1,88; B: 0,4; C: 11,5; D: 60; UPV: 4,18; ff: 6,6; fc: 45,3). The experimental study was carried out by using the values of the effect variables at the optimum trial point determined within the scope of the preliminary trial study. In experimental study, the effect levels of the main, interaction and second order terms of the effect variables (A-PÇ, B-(YFC+UK), C-Age) on the response variables (ultrasonic pulse velocity, UPV; flextural strength, ff; compressive strength, fc; unit volume weight, BHA; water absorption ratio, ASE; void ratio, BO) were determined and the trial point that provided the optimum physical and mechanical properties in the selected variation intervals was determined. Optimization performed separately for mechanical, physical and both mechanical and physical response variables. The desirability values obtained are 1; 0,97 and 0,67 respectively.