Silindirle sıkıştırılmış geopolimer betonların mekanik özelliklerine fiber tipinin etkisi

Abstract

Bu tezde, yüksek fırın cürufu esaslı silindirle sıkıştırılmış geopolimer (RCGC) betonların mekanik özelliklerine çelik, karbon ve sentetik liflerin etkisi incelenmiştir. Alkali aktivatör olarak sodyum hidroksit ve sodyum silikat kullanılmıştır. Maksimum agrega tane çapı (d max) 8 mm'dir. Bağlayıcı, alkaliler ve agregalar kullanılarak 100x100x100 mm küp ve Ø100x200 mm silindir numuneler üretilerek 3, 7 ve 28 gün boyunca (20±2°C) oda sıcaklığında bekletilmiştir. Kür günleri sonunda basınç dayanımı, ultrasonik ses geçirgenliği, yarmada çekme dayanımı, kılcal su emme ve iç yapı analizleri gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, yarmada çekme dayanımında %1 oranında karbon lif kullanımı 4.49 MPa ile en yüksek artışı sağlarken; basınç dayanımında %1 oranında sentetik lif katkısı 59.10 MPa ile zirve noktaya ulaşarak süneklik ve enerji yutma kapasitesini iyileştirmiştir. Ultrasonik ses geçirgenliği (UPV) testlerinde, kür süresiyle birlikte değerler genel olarak artsa da, özellikle yüksek oranlı lif kullanımının matris içinde topaklanma ve mikroyapısal boşluklar oluşturarak ses iletimini olumsuz etkilediği ve en yüksek yapısal yoğunluğun lifsiz kontrol grubunda kaldığı belirlenmiştir. Kılcal su emme kapasitesinde ise %0.5 karbon lifli RCGC beton 9.21 kg/m2 değeriyle en yüksek su geçirmezlik özelliğini göstermiştir. Sonuç olarak, lif türü ve kullanım oranının geopolimer betonun hem basınç ve yarmada çekme dayanımını hem de sızdırmazlık özelliklerini optimize etmede kritik bir öneme sahip olduğu, lif seçiminin titizlikle yapılması gerektiği tespit edilmiştir.

In this thesis, the effects of steel, carbon, and synthetic fibers on the mechanical properties of blast furnace slag-based roller-compacted geopolymer concrete (RCGC) were investigated. Sodium hydroxide and sodium silicate were utilized as alkali activators. The maximum aggregate size (d max) was 8 mm. By utilizing binders, alkalis, and aggregates, 100x100x100 mm cube and Ø100x200 mm cylinder specimens were manufactured and cured at room temperature (20±2 °C) for 3, 7, and 28 days. At the end of the curing periods, compressive strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), splitting tensile strength, capillary water absorption, and microstructure analyses were performed. According to the research results, the use of 1% carbon fiber yielded the highest increase in splitting tensile strength at 4.49 MPa, whereas the addition of 1% synthetic fiber reached the peak point in compressive strength at 59.10 MPa, improving ductility and energy absorption capacity. In the ultrasonic pulse velocity tests, although the values generally increased with curing age, it was determined that high-dosage fiber utilization, in particular, adversely affected sound transmission by causing agglomeration and microstructural voids within the matrix, and the highest structural density remained in the fiber-free control group. Regarding the capillary water absorption capacity, the RCGC concrete with 0.5% carbon fiber exhibited the highest water-tightness with a value of 9.21 kg/m2. In conclusion, it was revealed that fiber type and incorporation rate play a critical role in optimizing both the compressive and splitting tensile strengths as well as the permeability properties of geopolymer concrete, underscoring the need for a meticulous selection of fiber parameters.