Kendiliğinden iyileşmenin jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkileri

Tasarlanmış jeopolimer bağlayıcılı kompozitler, hali hazırda dünya genelinde artan nüfus ile birlikte kullanımı gün geçtikçe çoğalan ve bunun yanında insan kaynaklı karbondiksit (CO2) salınımının %8'inden sorumlu olan Portland çimentosuna (PÇ) alternatif olarak geliştirilen jeopolimer malzemesi ile, şekil değiştirme sertleşmesi özelliğinin yanında çoklu mikro-çatlak hasar oluşumu sayesinde geleneksel betondan yüzlerce kat daha sünek bir malzeme olan tasarlanmış çimento bağlayıcılı kompozit (ECC) malzeme teknolojilerinin kombinasyonu sonucu ortaya çıkmıştır. Portland çimentosu kullanım oranının her geçen gün artmasıyla birlikte, çevreye verilen zarar da artmaktadır. PÇ'ye alternatif olarak geliştirilen, uçucu kül ve metakaolin gibi alüminosilikat esaslı endüstriyel yan ürünlerin alkali çözeltilerle aktive edilmesi ile elde edilen yeni nesil çevre dostu malzemelere jeopolimer adı verilmektedir. Jeopolimer malzemesi yüksek dayanımı, ısıl direnci ve çevre dostu olması gibi özellikleriyle ön plana çıksa da, betona benzer şekilde doğası gereği gevrek bir malzemedir. Bu nedenle, halihazırda çok yönlü uygulamaları için çok elverişli olmayan jeopolimer malzemesinin tam anlamıyla uygulanabilirliğinin sağlanması için öncelikli olarak süneklik probleminin ortadan kaldırılması gerekmektedir. Bunun yanında, mikro mekanik tabanlı tasarım yaklaşımı sayesinde yüksek mertebelerde deformasyon yapabilme kapasitesine sahip olan ECC, yüksek dayanım, süneklik ve dayanıklılık özellikleri sayesinde yıllardır barajlar, köprü ayakları ve çeşitli özel gereksinim gerektiren geniş çaplı saha uygulamalarında kullanılmış ve uygulanabilirliği ispatlanmıştır. Bu nedenle, gerek sürdürülebilirlik ve doğal kaynakların korunması gerekse gelişen sanayi ve teknoloji ile birlikte yüksek dayanım, süneklik ve durabiliteye olan ihtiyacın giderilebilmesi sebebiyle tasarlanmış jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin geliştirilmesi oldukça önemlidir. İnşaat yıkıntı atıkları (İYA), dünya genelinde artan nüfusun da etkisiyle büyüyen problemlerin başında gelmektedir. Altyapısal sistemlerin geliştirilmesi, kentsel dönüşüm, yapım/yıkım ve onarım işlemleri sonucunda ortaya çıkan ve miktarı gün geçtikçe artan İYA, depolanması, temiz içme sularına ve toprağa karışması ve doğal kaynakların kirlenmesi gibi sebeplerden dolayı oldukça ciddi bir problem teşkil etmektedir. Bu nedenle bu problemin ortadan kaldırılması adına akılcı çözümler gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, jeopolimerizasyon tekniği ile hali hazırda dünya genelinde var olan atıkların çoğunluğunu oluşturan İYA'nın geri dönüştürülerek tekrar kullanımının önünün açılması planlanmaktadır. Alüminosilikat kaynağı olması ve temin edilmesinin oldukça kolay olması sebebiyle İYA'ların jeopolimerizasyon için oldukça uygun olduğu düşünülmektedir. Altyapısal problemler, uygulamalardaki sıkıntılar ve sert çevresel faktörler sebebiyle geleneksel betonda çatlaklar meydana gelebilmekte ve oluşan bu çatlaklar dayanım ve dayanıklılık özelliklerini olumsuz etkilemektedir. Çatlaklı halde bu özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla kimi zaman hızlı müdahalede bulunup, tamir ve onarım işlemlerine başlanması gerekmektedir. Ancak, geleneksel bakım onarım işlemleri tam manasıyla sorunları ortadan kaldırmamakta, bazı durumlarda yapısal kısıtlamalar nedeniyle hiç bakım ve onarım yapılamamaktadır. Gelişen teknoloji sayesinde üretilen hızlı tamir harçları ve diğer onarım malzemeleri de maliyet açısından sonucun etkili olmamasına yol açabilmektedir. Bu nedenle dışarıdan herhangi bir müdahale olmaksızın malzemenin kendi hasarını kendisinin onarabilmesi, maliyet ve iş gücününün ortadan kaldırılması ve malzeme hizmet ömrününün arttırılması kullanışlı bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Kendiliğinden iyileşme davranışı, neredeyse bütün Portland çimentolu sistemlerde gözlemlense de, çoklu mikro-çatlak yapısı oluşturabilen ECC malzemesi ile birlikte oldukça efektif bir hal almaktadır. Literatürde yapılan çalışmalar ışığında kendiliğinden iyileşmenin her ne kadar geleneksel beton malzemesinin özelliklerine olan etkisi ortaya konmuş olsa da, halihazırda jeopolimer bağlayıcılı sistemlerde kapsamlı bir çalışma gerçekleştirilmediğinden kendiliğinden iyileşme mekanizmasının jeopolimer bağlayıcılı sistemlerde işleyişi tam manasıyla bilinmemektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasının temel amacı, %100 inşaat yıkıntı atıklarından elde edilen jeopolimer bağlayıcılı matrise sahip, çoklu mikro-çatlak hasarı göstermek suretiyle şekil değiştirme sertleşmesi davranışı sergileyerek yüksek mekanik performans gösteren çevre dostu tasarlanmış jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin üretilmesi ve bu kompozitlerde kendiliğinden iyileşme davranışınının kompozit malzemelerin mekanik özellikleri bakımından incelenmesidir. Tez çalışmasının odak noktaları olan kompozit geliştirme ve otojen kendiliğinden iyileşme davranışının incelenmesi adına gerçekleştirilen kapsamlı laboratuvar çalışmalarının yanında SEM-EDX, XRD ve FTIR gibi kimyasal analizler de yapılarak geliştirilen kompozitlerin mikro yapılarının araştırılması amaçlanmıştır.