Yeni geliştirilen geopolimer harçların teknik özellikleri ve mikroyapı analizi

Son zamanlarda, artan endüstrileşme eğilimi, küresel ısınmanın başlıca nedenlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Bu durum esas olarak sera gazlarının salınımlarına dayanır, bu gazlar bazı ana metallerin ve malzemelerin bir ürünü olarak oluşur. Portland çimentosu üretimi, bu süreçlerden biridir ve üretim sonrası emisyonlar açısından sürdürülebilir ürünler arasında sınıflandırılmamıştır. Dünyadaki toplam CO2 salınımının yaklaşık %7'sini oluşturan çimento üretim süreci günümüzde çevreye en zararlı üretim sürecinden biri olarak sunulmaktadır. Bir ton çimento üretiminde yaklaşık bir ton CO2 açığa çıkar. Bu gaz salınımı, inşaat sektörüne olan kaçınılmaz ihtiyaç nedeniyle daima artacaktır. Bu gerçekler ışığında, araştırmacıların, dayanıklılık, uzun vadeli özellikler, çevreye zarar vermeyen ve ekonomik kullanım açısından uygun olan sürdürülebilir alternatifler üretme imkanının araştırılmasına neden olmuştur. Portland çimentosu atık malzemeler ve endüstriyel yan ürünlerle kısmi veya tam ikame edilerek pek çok araştırma gerçekleştirilmiştir, böylece çimentolu sistemle kıyaslanabilir bir bağlayıcı sistem elde edilmiştir. Bazı atık malzemeler ve endüstriyel yan ürünler, yukarıda belirtilen amaçlara ulaşmak için yararlı olan puzolanik özelliklere sahiptir. Pozzolanik reaktivite, iyi özelliklere ve önemli uygulama kolaylığına sahip bir bağlayıcı elde etmek için yararlıdır. İncelenen alternatif bağlayıcı maddeler arasında, jeopolimer, her yönüyle çimentolu sisteme tercih edilebileceği için ümit vaat eden bir bağlayıcı olarak sunulmuştur. Bu inorganik polimerler, mukavemet, uzun vadeli özellikler ve sürdürülebilirlik özellikleri açısından önemli bir gelişme göstermiştir. xiv Silika-alümina açısından zengin bir kaynak olan, jeopolimerlerin üretim sürecinde gerekli olan temel jeopolimer bağları, yani Si-O ve Al-O bağlarını oluşturmak için gerekli olan ana maddelerdir. Bu, daha önce sözü edilen puzolanik malzemelerin, bu işlemde kullanılacak en uygun malzemeler olduğu anlamına gelir. Daha sonra, ana malzeme olan kimyasal aktivatörlerle karıştırmak suretiyle oluşan bir alkalin ortamda yeniden aktive edilir. İnşaat sektöründe en reaktif puzolanlardan biri olan uçucu kül, sahip olduğu iyi bağlayıcı özelliklerinden dolayı jeopolimer üretiminde başarılı bir şekilde kullanılmaktadır, ayrıca kullanılabilirliği bu hususta teşvik edici bir faktördür. Bu araştırmada dolgu malzemeleri, kimyasal aktivatör dozajı, silis dumanıyla kısmi ikame ve liflerlerin nihai uçucu kül esaslı jeopolimer harçların performansına katılması gibi farklı parametrelerin etkisini değerlendirmek amacıyla bir araştırma yapılmıştır. Bu araştırmada yapılan testler; mukavemet özellikleri, fiziksel özellikler, aşınma direnci, tahribatsız ultra ses testi, donma-çözülme testi, rötre testi ve eğilmede tokluk testi. Ayrıca, jeopolimerik matrisin iç yapısını gözlemlemek ve doluluk derecesini belirlemek için bir mikroyapısal karakterizasyon, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve X-ışını mikro-CT tarama testleri bu amaçla gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçlarına dayanarak, araştırma üç kısma ayrılmıştır. İlk aşamada, çeşitli dolgu mazlemeleri ve iki farklı aktivatör konsantrasyonunun etkisi araştırılmış, ikinci aşamada silis dumanının uçucu kül ile kısmi ikame edilerek kullanılmasının etkisi incelemiş, üçüncü aşamada ise matrisin davranışı liflerin dahil edilmesi ile araştırılmıştır. Tüm araştırma aşamalarında, sonuçlar çimentolu bir kontrol numunesi ile karşılaştırıldı. Genel olarak sonuçlar, jeopolimerin tüm özellikler açısından Portland çimentosuna aktif bir alternatif olduğu gerçeğini ortaya çıkarmış, üretilen matrisin bileşenleri arasındaki mikroyapısal bağ derecesi, çimentolu nümunelere kıyasla daha iyi özelliklere sahip olmuştur. Yapılan testlerin sonuçları, jeopolimer numunelerin üretilmesinin, üstün özelliklere ve uygulanabilir üretim sürecine sahip bir bağlayıcı sistemi olduğu sonucunu ortaya çıkarmıştır.