Mix optimization and experimental evaluation of lightweight geopolymer mortars

Abstract

Bu tezin temel amacı, deneysel değerlendirme ve analitik optimizasyon tekniği ile hafif geopolimer harç (HGH) için optimum karışım oranlarını elde etmek için kapsamlı bir yöntem önermektir. Çalışmanın ilk aşamasında, bağlayıcı içeriğinin, kürleme sıcaklığının ve kürleme süresinin HGH'nin basınç dayanımına etkisi araştırıldı. Geopolimer bağlayıcı için kullanılan ana malzemeler, öğütülmüş yüksek fırın cürufu (YFC) ve uçucu küldür (UK). HGH'nin ana bileşenleri hafif pomza agregası ve alkali ile aktive edilmiş UK veya YFC bağlayıcısıdır. Bahsedilen parametrelerin etkinliği, HGH'lerin basınç dayanımlarının değişimi açısından incelenmiştir. Deneyler 2, 6, 8, 24, 48 ve 72 saatlik kür periyodu ile 60, 80, 100 ve 120 °C'lik kür sıcaklıklarında HGH küpleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Alkali aktivatör, 12 M NaOH çözeltisinin 1:2.5 oranında sodyum silikat ile karışımıdır. Alkali çözeltisinin bağlayıcıya oranı 0.50 olarak alınmıştır. 7 bağlayıcı içeriği 650 kg/m3 ila 1250 kg/m3 arasında 100 kg/m3 artışla alınmıştır. Tam faktöriyel deneysel bir program HGH'lerin basınç dayanımı gelişimini gözlemlemek için uygulanmıştır. Bu nedenle, 336 veri örneği elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşaması tepki yüzey metodu (TYM) ile bu deneysel parametreleri optimize etmektir. Test sonuçları bağlayıcı içeriğinin artışı ile HGH basınç dayanımının arttığını göstermektedir. HGH'nin dayanımının kürleme süresi ve sıcaklığının artmasıyla arttığı tespit edilmiştir. Deneysel doğrulama, optimize edilmiş sonuçlarla iyi bir uyum olduğunu göstermektedir. Çalışmanın üçüncü aşaması, farklı sodyum hidroksit konsantrasyonu ve sodyum silikatın sodyum hidroksit (Na2SiO3/NaOH) oranının HGH'lerin işlenebilirliği ve mukavemet özelliklerine olan etkisini incelemektir. Ayrıca çalışmanın bu aşamasında TYM kullanılarak başka bir optimizasyon çalışması da verilmiştir. Bu aşamadaki deneyler, ikinci aşamadaki optimizasyon çalışmasından elde edilen kürleme sıcaklıkları ve kürleme süreleri alınarak HGH küpleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Alkali aktivatör 8, 10, 12 ve 14 M NaOH solüsyonunun 1:0.5, 1:1, 1:1.5, 1:2 ve 1:2.5 oranında sodyum silikat ile karışımıdır. Taban malzemeleri için sabit bir bağlayıcı içeriği 950 kg/m3 alınmıştır. Test sonuçları, optimum değere kadar Na2SiO3/NaOH oranındaki artışın dayanımı artıracağını ve HGH'nin su emilimini azalttığını göstermektedir. NaOH konsantrasyonunun 8'den 14 M değerine çıkması HGH'nin mukavemetini arttırır ve su emmesini azaltır. Farklı NaOH konsantrasyonuna ve Na2SiO3/NaOH oranına sahip YFC tabanlı HGH'nin mukavemeti, UK esaslı HGH'den daha yüksektir.