Alkali - aktif yüksek fırın cürufunun soğuk hava şartları için üretim parametrelerinin belirlenmesi

Günümüzde gelişen beton endüstrisinin temel bileşenlerinden biri olan Portland çimentosu (PC) ile üretilen betonlarda, düşük hava sıcaklıklarında gerçekleştirilen kürleme işlemleri çeşitli sorunları beraberinde getirmektedir. Bu sıcaklık koşullarında, çimento bileşenlerinin çözünme hızı büyük ölçüde azalmakta ve hidratasyon reaksiyonları önemli ölçüde yavaşlamaktadır. Bunun sonucunda betonun priz alma süresi uzamakta, bu da beton imalatında uygulama ve dayanım gelişimi açısından ciddi zorluklara yol açmaktadır. Bu tür olumsuzluklar, PC'ye alternatif bağlayıcı malzemelere olan gereksinimi ortaya koymuştur. Bu bağlamda, yüksek kalsiyum içeriği sayesinde harici ısı uygulamasına gerek kalmaksızın yüksek mekanik performans sergileyebilen alkali aktif cüruf (AAC) sistemleri, PC'ye potansiyel bir alternatif olarak dikkat çekmiş ve araştırmaların odağı hâline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, düşük sıcaklıklarda (2 °C) gerçekleştirilen kürleme koşullarında PC yerine yada PC ile birlikte AAC'nin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, AAC'nin düşük sıcaklıkta da sürekli hidratasyon sağlayabilme özelliği sayesinde PC'ye alternatif bir bağlayıcı malzeme olup olamayacağının değerlendirilmesidir. Bu kapsamda, yüksek fırın cürufu, sodyum silikat ve sodyum hidroksit kullanılarak alkali aktivasyon yoluyla AAC üretilmiştir. Deneysel çalışmalarda; alkali modülü 1,2 ve 1,5, alkali dozajı %5, %7 ve %9, PC ikame oranı ise %0, %10 ve %20 olacak şekilde toplam 18 farklı karışım hazırlanmıştır. Deneysel aşamada öncelikle karışımların priz alma süreleri belirlenmiş, ardından yaşına ulaşan numunelerde basınç dayanımı ve ultrases geçiş hızı testleri (UGH) gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, mikro yapı incelemeleri için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizleri yapılmıştır. Alkali dozajının artırılması, erken yaş dayanımını artırmış; ancak 90 günlük dayanımda düşüşe neden olmuştur. Alkali modülü ile PC ikame oranının birlikte artırılması ise, büzülmeye bağlı çatlak oluşumları nedeniyle dayanımı daha da azaltmıştır. En uygun karışım tasarımları; %5 alkali dozajı içeren, 1,2 modül değerine sahip karışıma %10 PC ilavesi ve yine %5 alkali dozajı içeren, 1,5 modül değerine sahip karışımda PC kullanımından tamamen vazgeçilmesiyle elde edilmiştir. Düşük sıcaklıkta kürleme işlemi gerçekleştirilmesine karşın PC ikamesi priz sürelerini önemli ölçüde hızlandırmıştır. Modül ve alkali dozajındaki değişiklikler, FTIR spektrumundaki pik yoğunluklarını önemli ölçüde etkilemiştir. SEM analizlerinde özellikle 90 günlük numunelerde PC'nin ilave edilmesi ile birlikte meydana gelen çatlaklar çok net görülmüştür. Elde edilen bulgular, PC'nin hidratasyonunun sınırlı olduğu 5 °C altı sıcaklıklarda uygun karışım tasarımlarıyla AAC sistemlerinin umut vadettiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Portland Çimentosu, Yüksek fırın cürufu, Alkali aktif cüruf, Düşük kür sıcaklığı, Basınç dayanımı.