Geopolimer harçların mekanik özelliklerine otoklav ve standart kür koşullarının etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, farklı oranlarda yüksek fırın cürufu ve uçucu kül içeren geopolimer harçların mekanik dayanımları ve dayanıklılık özellikleri, çeşitli kür yöntemleri altında incelenmiştir. Bu çalışma, çevre dostu ve yüksek performanslı alternatif bağlayıcı olarak geopolimer harçların geliştirilmesi ihtiyacından doğmuştur. Bu doğrultuda, yüksek fırın cüruf oranı ve farklı kür yöntemlerinin mekanik ve dayanıklılık özelliklerine etkisi incelenerek optimum koşulların belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma kapsamında otoklav kürü ve oda sıcaklığındaki kür karşılaştırılmıştır. Ayrıca otoklav küründe iki farklı sıcaklık (20 °C ve 50 °C) incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, %40 cüruf içeren ve otoklav kürüne tabi tutulan numunelerde en yüksek basınç dayanımı (69.88 MPa) ve eğilme dayanımı (16.18 MPa) değerlerinin elde edildiğini göstermiştir. Otoklav kürü, hem erken yaş hem de uzun vadeli dayanımı anlamlı şekilde artırmakta, puzolanik reaksiyonları hızlandırarak bağlayıcıların hidratasyonunu desteklemektedir. 50 °C'de yapılan etüv kürü ise özellikle düşük cüruf oranlarında basınç dayanımını artırmakla birlikte, artan cüruf oranlarında etkisi sınırlı kalmıştır. Ayrıca, oda sıcaklığında kürlenen numunelerin otoklav işlemiyle takiben 7 ve 28 günlük dayanımları da belirgin şekilde yükselmiştir. Ultrasonik ses geçirgenliği (UPV) sonuçları incelendiğinde, %40 cüruflu numunelerde en yüksek UPV artışı gözlenmiştir. Otoklav işlemi, geopolimer harcın gözenekliliğini azaltarak su emilimi ve ağırlık artışını kontrol altında tutmuş, özellikle %40 cüruf içeren numunelerde basınç ve eğilme dayanımı açısından en iyi performans sağlanmıştır. Sonuç olarak, yüksek fırın cürufu oranının artırılması ve otoklav kürünün uygulanması, geopolimer harçların mekanik dayanımını ve dayanıklılığını önemli ölçüde iyileştirmekte olup, cüruf oranının optimizasyonu kritik bir parametre olarak öne çıkmaktadır.

In this thesis study, the mechanical strengths and durability properties of geopolymer mortars containing varying proportions of blast furnace slag and fly ash were investigated under various curing methods. This study originated from the need to develop geopolymer mortars as eco-friendly and high-performance alternative binders. In this regard, it was aimed to determine the optimum conditions by examining the effects of the blast furnace slag ratio and different curing methods on mechanical and durability properties. Within the scope of this study, autoclave curing and ambient temperature curing were compared. Furthermore, two different temperatures (20 °C and 50 °C) were investigated in oven curing. The results obtained indicated that the highest compressive strength (69.88 MPa) and flexural strength (16.18 MPa) values were achieved in specimens containing 40% slag and subjected to autoclave curing. Autoclave curing significantly enhances both early-age and long-term strength, accelerating pozzolanic reactions and supporting the hydration of the binders. On the other hand, oven curing performed at 50 °C increased the compressive strength particularly at low slag ratios, whereas its effect remained limited at increasing slag contents. Moreover, the 7-day and 28-day strengths of the specimens cured at ambient temperature followed by autoclave treatment also increased remarkably. When the ultrasonic pulse velocity (UPV) results were analyzed, the highest increase in UPV was observed in specimens with 40% slag. The autoclave process minimized porosity in the geopolymer mortar, thereby keeping water absorption and weight gain under control; optimal performance in terms of compressive and flexural strength was achieved particularly in specimens containing 40% slag. Consequently, increasing the blast furnace slag ratio and applying autoclave curing significantly improve the mechanical strength and durability of geopolymer mortars, highlighting the optimization of the slag ratio as a critical parameter.