Hibrit hafif geopolimer betonların mühendislik özelliklerinin araştırılması

Geleneksel çimento bazlı yapı malzemeleri, yüksek enerji tüketimi ve karbon salımı nedeniyle çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli eleştirilere maruz kalmaktadır. Bu bağlamda, alternatif bağlayıcı sistemlerinin geliştirilmesi, inşaat sektörünün karbon ayak izini azaltmak amacıyla önem kazanmıştır. Bu çalışmada, tamamen veya kısmen geopolimer esaslı bağlayıcı sistemler ile üretilen hibrit hafif beton karışımlarının bileşimsel farklılıkları değerlendirilmiştir. Bu amaçla hazırlanan deneysel çalışmada yedi farklı karışım tasarlanmıştır. Tamamen geopolimer esaslı (GEO) karışımın yanı sıra, kireç (SKK), alçı (PSA) ve beyaz çimento (SBÇ) gibi geleneksel bağlayıcılarla hazırlanan örnekler ile bunların her birinin %50 oranında geopolimer ile ikame edildiği hibrit karışımlar (SKK/GEO-SBÇ/GEO) oluşturulmuştur. Tüm karışımlarda genleştirilmiş vermikülit hafif agrega olarak sabit tutulmuş, geopolimer içeren karışımlarda ise sodyum metasilikatın granül hali aktivatör olarak kullanılmıştır. Ayrıca, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufu (YFC) gibi puzolanik katkıların oranları bağlayıcı tipine bağlı olarak farklılaştırılmıştır. Bu çalışmada, en başarılı mekanik özellikler GEO (%100 Geopolimer) ve SBÇ karışımlarında elde edilmiş; GEO, yüksek eğilme dayanımı ve 100 °C'ye kadar sıcaklık dayanımını korumasıyla öne çıkarken, SBÇ en yüksek basınç dayanımını ve orta düzey sülfat direnciyle yapısal uygulamalara uygunluk göstermiştir. Hibrit sistemlerden SBÇ/Geopolimer, eğilme ve basınç dayanımı açısından başarılı sonuçlar sunmuş; ancak sülfat ve asit etkilerinde belirgin dayanım kayıpları yaşamıştır. PSA bazlı PSA karışımı, en düşük ısı iletkenliği ve sülfata karşı en yüksek direnç ile öne çıkarken, düşük basınç dayanımı ve yüksek sıcaklıkta yapısal zayıflık göstermiştir. Asit etkisine karşı en dirençli karışımlar SKK ve PSA olurken, genel olarak geopolimer katkısının yüksek sıcaklık ve sülfat etkisinde avantaj sağladığı, ancak asidik ortamlarda ve uzun vadeli kimyasal etkilere karşı sınırlayıcı olabildiği belirlenmiştir. Düşük yoğunluklu ve gözenekli yapıların ısı yalıtım performansını artırdığı, buna karşılık geopolimer katkısının yoğunluğu artırarak ısı iletkenliğini yükselttiği gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda geopolimer esaslı hibrit sistemlerin çevresel sürdürülebilirlik, hafiflik, ısı yalıtımı ve yangın dayanımı açısından önemli avantajlar sunarak ileri yapı malzemeleri için güçlü bir alternatif oluşturmaktadır.