Fiber takviyeli atık bazalt tozu esaslı geopolimer harçların yüksek sıcaklık performansının araştırılması

Abstract

Bu tezde bazalt taşı kesim atığı sodyum silikat ile aktive edilerek harç karışımları oluşturulmuştur. Karışımlarda sodyum silikat içeriği bazalt atığı ağırlığının %10'u kadar Na2O içerecek şekilde belirlenmiştir. Fibersiz karışımların yanında hacimce %0.5 ve %1 bazalt veya polipropilen lif içeren fiber takviyeli geopolimer harç karışımları oluşturulmuştur. Üretilen karışımlar 100 ºC'de 8 saat ile 24 saat olmak üzere 2 farklı sürede ısıl küre tabi tutulmuştur. Harç karışımlarında ısıya dayanıklılığı nedeniyle bazalt kumu kullanılmıştır. Harç karışımlarından elde edilen 7, 28 ve 56 günlük numuneler üzerinde eğilme ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Harçların dayanım değerlerine ısıl kür süresinin ve fiber içeriğinin etkileri irdelenmiştir. Ayrıca, geopolimer harçlar 600 ºC, 800 ºC ve 1000 ºC olmak üzere 3 farklı sıcaklığa ayrı ayrı maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklık etkisi sonrasında harçlar üzerinde eğilme ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisiyle harçlarda meydana gelen ağırlık kayıpları da belirlenmiştir. Bununla birlikte, seçilen harçlar üzerinde XRD ve SEM/EDX analizleri yapılarak harçların mikro yapılarında yüksek sıcaklık etkisiyle meydana gelen değişimler araştırılmıştır. Harçların hiçbirinde 600 ºC, 800 ºC ve 1000 ºC etkisi altında basınç dayanımı kaybı meydana gelmemiş, hatta deney öncesine göre farklı oranlarda dayanım artışı gözlenmiştir. Fiber takviyeli atık bazalt tozu esaslı geopolimer harçların 1000 ºC'ye kadar olan sıcaklıklara dayanıklı olduğu görülmüştür.

In this thesis, mortar mixtures were created by activating basalt stone cutting waste with sodium silicate. The sodium silicate content in the mixtures was determined to contain 10% Na2O by weight of the basalt waste. In addition to fiber-free mixtures, fiber-reinforced geopolymer mortar mixtures containing 0.5% and 1.0% basalt or polypropylene fiber by volume have been manufactured. The produced mixtures were subjected to thermal curing at 100 ºC for 2 different periods: 8 hours and 24 hours. Basalt sand was used in mortar mixtures due to its heat resistance. Flexural and compressive strength tests were carried out on 7, 28 and 56 day old specimens obtained from mortar mixtures. The effects of thermal curing time and fiber content on the strength values of mortars were examined. Additionally, geopolymer mortars were separately exposed to 3 different temperatures: 600 ºC, 800 ºC and 1000 ºC. Flexural and compressive strength tests were carried out on the mortars after high-temperature exposure. Weight losses in mortars due to high temperature were also determined. In addition, XRD and SEM/EDX analyses were performed on the selected mortars to investigate the changes in the microstructure of the mortars due to high temperature. There was no loss of compressive strength in any of the mortars under the influence of 600 ºC, 800 ºC and 1000 ºC, and even a strength increase at different rates was observed compared to before the experiment. It has been observed that fiber-reinforced waste basalt powder-based geopolymer mortars are resistant to temperatures up to 1000 ºC.