Tek parçalı karışım yöntemiyle üretilen perlit esaslı geopolimer betonlarda nano katkıların ve kür koşullarının etkilerinin incelenmesi

Abstract

Sürdürülebilirlik açısından çimento üretimi sonucu açığa çıkan CO2 gazının çevresel etkilerine karşın alternatif bağlayıcı arayışına girilmiştir. Bu amaç doğrultusunda alüminosilikat yapısına sahip malzemelerin alkaliler ile aktive edilmesiyle üretilen geopolimerler, bu alternatif bağlayıcılardan biridir. Bu çalışmada, kaynakça zengin olan alüminosilikat esaslı perlitten tek parçalı geopolimer beton üretilmesi ve nano malzemeler katılarak özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır.Tek parçalı karışım yöntemiyle üretilen perlit esaslı geopolimer betonun optimum karışım parametreleri belirlenmiştir. Tüm karışımlarda alkali aktivatör olarak katı formda NaOH ve Na2SiO3 kullanılmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında üç farklı silis modülünün (0,50-0,64-0,80) geopolimer betonun özelliklerine etkisi incelenmiştir. Numuneler 90 ºC'de 72 saat ısıl kürü tabi tutulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında ise perlitin yerine ağırlıkça %1, %2 ve %3 oranlarında nano-Al2O3 ve nano-CaO'in kullanılmasının farklı kür koşullarında (ısıl+ortam ve ısıl+su kürü) geopolimer betonun özelliklerine etkisi incelenmiştir. Geopolimer beton numunelerine basınç dayanımı, eğilme dayanımı, boy değişimi ve iç yapılarının incelenmesi için SEM, XRD, BET/t-Plot/BJH ve FT-IR deneyleri yapılmıştır. Perlit esaslı geopolimer betonun üretiminde tek parçalı karışım yönteminin uygulanabilirliği tespit edilmiştir. Kullanılan aktivatörlerin silis modülünün artmasıyla dayanımlarda artış meydana gelmiştir. Basınç dayanımı açısından perlit esaslı geopolimer betonunda nano Al2O3'in daha etkili olduğu görülmüş ve optimum kür koşulunun ise ısıl+ortam kürü olduğu tespit edilmiştir.

In terms of sustainability, alternative binders have been sought despite the environmental effects of CO2 gas released as a result of cement production. In accordance with this purpose geopolymer binders produced by activating aluminosilicate materials with alkalis are one of these alternatives. In this study, it was aimed to produce one-part geopolymer concrete from aluminosilicate based perlite, which is rich in resources, and to improve its mechanical properties by adding nano materials. Optimum mixing parameters of perlite-based geopolymer concrete produced by one-part mixing method were determined. NaOH and Na2SiO3 in solid form were used as alkali activator in all mixtures. In the first stage of the study, the effects of three different silica modules (0,50-0,64-0,80) on the properties of geopolymer concrete were investigated. The samples were heat-cured at 90 oC for 72 hours. In the second stage of the study, the effect of using nano-Al2O3 and nano-CaO at 1%, 2% and 3% by weight instead of perlite on the properties of geopolymer concrete under different curing conditions (heat+ambient and heat+water curing) was investigated. SEM, XRD, BET/t-Plot/BJH and FT-IR tests were performed on the geopolymer concrete samples to examine the compressive strength, flexural strength, length change and internal structures.The applicability of the one-piece mixture method in the production of perlite-based geopolymer concrete has been determined. The strengths increased with the rise of the silica modulus of the activators used. In terms of compressive strength, nano-Al2O3 was found to be more effective in perlite-based geopolymer concrete and it was determined that the optimum curing condition was heat+ambient cured.