Çimento esaslı lifli kompozitlerde yüksek sıcaklık ve sülfat etkisi

Bu tez çalışmasında, çimento esaslı lifli kompozitlerin 600 °C'ye kadar çıkan yüksek sıcaklık ve sülfat etkisi altındaki mekanik ve mikroyapısal davranışları kapsamlı biçimde incelenmiştir. Deneysel süreçte, farklı lif türleri (çelik ve polipropilen), liflerin narinlik oranları, mineral katkı olarak silis dumanı kullanımı ile üç farklı kür rejimi (standart su, sodyum sülfat ve potasyum sülfat çözeltileri) dikkate alınmıştır. Kompozit numuneler, yüksek sıcaklığa maruz bırakıldıktan sonra 7, 28 ve 90 günlük kür yaşlarında test edilerek performansları değerlendirilmiştir. Basınç dayanımı testleri, özellikle yüksek narinlik oranına sahip 16 mikron çapındaki BF16 kodlu ÇELK kullanıldığı karışımlarda, yüksek sıcaklık sonrası en iyi mekanik dayanımın sağlandığını ortaya koymuştur. Buna karşılık, PP lif katkılı karışımlar, düşük ergime sıcaklıkları nedeniyle yüksek sıcaklık altında yapısal bütünlüklerini koruyamamış ve bu da dayanım kayıplarına yol açmıştır. Silis dumanı katkısının ise, hem puzolanik reaksiyonları teşvik etmesi hem de gözenekliliği azaltarak daha yoğun bir yapı kazandırması sayesinde tüm çevresel koşullarda dayanımı artırıcı etki gösterdiği tespit edilmiştir. Özellikle potasyum sülfat çözeltisinde kürlenen numunelerde, sülfatlı ortamlara kıyasla daha olumlu mekanik performans elde edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri, sülfatlı ortamlarda, özellikle Na₂SO₄ çözeltisinde, iğnemsi etrenjit oluşumlarının ve mikro çatlak gelişimlerinin daha belirgin olduğunu göstermiştir. Silis dumanı katkısının, portlandit miktarını azaltarak sülfat iyonlarının zararlı reaksiyonlara girmesini sınırlandırdığı ve bu sayede mikroyapısal bozulmaları önemli ölçüde engellediği gözlemlenmiştir. BF16-SF ve PP30-SF gibi silis dumanı katkılı karışımlarda, daha homojen C-S-H matrisleri ve sınırlı çatlak oluşumu tespit edilmiştir. Ultrases geçiş hızı (UPV) ölçümleri, malzemenin içyapısal özelliklerinin zamanla ve çevresel faktörlere bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. PP lif katkılı karışımlarda, yüksek sıcaklık etkisiyle liflerin erimesinden kaynaklanan boşluk oluşumu, UPV değişimlerinin en yüksek düzeyde gerçekleşmesine neden olmuştur. Öte yandan, silis dumanı katkılı sistemlerde zamanla gelişen yoğun mikroyapı, puzolanik reaksiyonların da etkisiyle UPV değişimini olumlu yönde etkilemiştir. Sülfatlı kür koşullarında ise ikincil ürün oluşumu bu değişimi daha da artırmıştır. Elde edilen veriler, yangın ve kimyasal saldırı gibi zorlayıcı çevresel etkiler altında performansını koruyabilen, dayanıklı ve optimize edilmiş çimento esaslı sistemlerin geliştirilmesi açısından önemli bilgiler sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Çimento esaslı lifli kompozitler, yüksek sıcaklık, sülfat direnci, UPV