İnşaat yıkıntı atığı içeren jeopolimer beton tasarımlarının geliştirilmesi

Tüm dünyada, bozulmaya uğrayan altyapıların sürdürülebilirliği giderek artan bir endişe kaynağıdır. Bu altyapıların yapı taşı olan geleneksel beton, ana bağlayıcı faz olarak Portland çimentosundan oluşmaktadır. Küresel olarak, çimento tüketiminde artış eğiliminin olmasının yanında, gelişmekte olan ülkeler gelişmeye devam ettikçe, trendin artmaya devam etmesi beklenmektedir. Bununla birlikte, Portland çimentosunun üretimi, insan kaynaklı CO2 emisyonlarının %5-8'ini oluşturur ve önemli ölçüde verimsiz enerji kullanımı ile yoğun karbon salınımından sorumludur. Bu nedenle uzun süreli sürdürülebilirlik, doğada çevre dostu yapı malzemelerinin tasarımını ve üretimini gerektirmektedir. Doğru altyapı sürdürülebilirliği kapsamında daha az sıklıkta yapılacak onarımlar için hem çevre dostu geleneksel betonlar hem de gelişmiş altyapı dayanıklılığı açısından köklü bir değişim gereklidir. İnşaat ve yıkıntı uygulamaları, binaların, yolların, köprülerin ve diğer yapıların tekrar eden onarım/yenileme/bakımlarının artmasıyla dünyanın önde gelen sektörlerinden biri haline gelmiştir. Bununla birlikte, her yıl yukarıda belirtilen ve uygun bir şekilde ele alınması gereken uygulamalar sonucunda önemli miktarlarda katı atık ortaya çıkmaktadır. İnşaat ve yıkıntı atığının (İYA) (i) çok büyük temiz arazilerde depolanması, (ii) çevreye tehlikesi olan hava kirliliğe neden olması ve (iii) doğal kaynakların boşa harcanması gibi birçok olumsuz etkisi vardır. Her ne kadar atık üretimi kaçınılmaz olduğu için "sıfır İYA" kavramı pratik olmasa da çevresel, sosyal ve ekonomik faydalardan ötürü İYA miktarını en aza indirecek etkili çözümler aranması gerekmektedir. Portland çimentosu üretiminin olumsuz etkilerini minimize etmek ve çevre dostu malzemeleri desteklemek için, günümüzde "jeopolimerler" yaygın olarak araştırılmaktadır. Jeopolimer, alüminosilikat kaynaklı malzemelerin alkali aktivasyonu ile elde edilen çimento içermeyen bir bağlayıcı malzemedir. Uçucu kül, cüruf gibi bu tür alüminosilikat kaynaklı malzemeler genellikle endüstriyel yan ürünlerden elde edilir. Bunun yanı sıra, önemli ölçüde çevre dostu olmasına ve yüksek mukavemet ile gelişmiş dayanıklılık performanslarının (özellikle asit, korozyon, yangın ve dona dayanıklılık açısından) defalarca belirtilmesine karşın, jeopolimer malzemelerin nihai performans özellikleri önemli ölçüde seçilen alüminosilikat kaynağı malzemeye bağlı olduğundan, büyük ölçekli jeopolimer betonların üretimi ve uygulamaları çok kısıtlıdır. Bu araştırma, tam olarak sürdürülebilir altyapı gelişimi için bileşenleri tamamen İYA'dan elde edilen "çevre dostu" jeopolimer beton geliştirmeyi amaçlamaktadır. Araştırmanın amaçları doğrultusunda, ilk olarak, büyük ölçüde beton atığından, farklı tipte tuğla/fayans atığı içeren duvar/çatı elemanlarından ve cam atığından oluşan İYA'nın kullanılmasıyla jeopolimer bağlayıcı fazlar geliştirilmiştir. Ardından, "çevre dostu" harç ve beton karışımları elde etmek için farklı boyutlarda İYA bazlı agregalar jeopolimer bağlayıcılara dahil edilmiştir. Üretilen jeopolimer betonların mekanik ve mikro-mekanik özellikleri değerlendirildikten sonra, bir takım dayanıklılık özelliklerinin değerlendirilmesine odaklanılmıştır. Mevcut araştırmanın başarılı sonuçlarının ve geniş bilgi aktarımının, sadece altyapıların maliyetlerini ve çevreye zararlı onarımlarını düşürmekle kalmayıp, aynı zamanda tüm ülkelerin sıkıntısı olan İYA'yı uygulaması kolay, düşük maliyetli ve enerji tasarruflu teknikler ile tamamen geri dönüştürerek bireylerin yaşamlarına fayda sağladığına inanılmaktadır.