Geri dönüştürülmüş agregalı uçucu kül esaslı geopolimer betonların bazı mekanik ve durabilite özeliklerinin araştırılması

Nas M., Kurbetci Ş.

11. Ulusal Beton Kongresi, Erzurum, Türkiye, 22 - 24 Mayıs 2025, ss.1-7, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Erzurum
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-7
  • Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Çimento üretim süreçlerinin yüksek enerji gereksinimi ve sebep olduğu karbon salınımı, inşaat sektöründe çevresel sürdürülebilirlik konusundaki endişeleri artırmıştır. Bu bağlamda, geopolimer betonlar (GPB), geleneksel çimentolu betonlara daha çevreci bir alternatif olarak ön plana çıkmaktadır. Geri dönüştürülmüş agregalı (GDA) GPB'ler, endüstriyel atıkların bağlayıcı olarak kullanıldığı ve doğal agregaların geri dönüştürülmüş beton agregaları ile ikame edildiği yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. Agregalar, betonun yaklaşık %70'ini oluşturarak doğal kaynakların yoğun bir şekilde tükenmesine neden olmaktadır. Betonun geri dönüştürülmesi, hem inşaat sektöründeki atık miktarını azaltmak hem de doğal kaynak kullanımını sınırlandırmak için etkili bir yöntemdir. Bununla birlikte, geri dönüştürülmüş agregaların içerdiği zayıf yapışkan harç kalıntıları, betonun mekanik özellikleri üzerinde olumsuz etkiler yaratabilmektedir. Bu olumsuzlukların giderilmesi, geri dönüştürülmüş agregaların geopolimer betonlarda daha verimli şekilde kullanılabilmesi açısından kritik öneme sahiptir. GDA’ların mekanik özelliklerinin iyileştirilmesinde GDA’ların karbonlaştırılması, asit içerisinde bekletilmesi, eski harç tabakasının uzaklaştırılması ve farklı çözelti veya şerbet içerisinde bekletilmesi gibi yöntemler uygulanabilmektedir. Bu çalışmada, GDA’lara farklı çimentolu puzolanik şerbetler emdirilip GDA’ların içindeki boşluklar ve kusurlu yapılar giderilerek mekanik ve geçirimlilik özellikleri iyileştirilmiştir. Daha sonra bu GDA’lar kullanılarak uçucu kül esaslı geopolimer betonlar üretilmiş ve bu betonların bazı mekanik ve durabilite özellikleri araştırılmıştır. Betonların basınç dayanımı, basınçlı su geçirimliliği ve klor iyon geçirimliliği özellikleri belirlenmiştir. Sonuç olarak, Puzolanik şerbet emdirme işlemi uygulanan GDA’larla üretilen GPB’lerin basınç dayanımlarında ve geçirimlilik özelliklerinde iyileşme görülmüştür. Herhangi bir işlem uygulanmamış GDA’lı GPB’lere kıyasla puzolanik şerbet emdirilen GDA’lı GPB’lerin basınç dayanımlarında ve hızlı klor geçirimliliklerinde belirgin iyileşmeler görülmüştür. SD’li şerbet emdirilmiş GDA’larla üretilen GPB’ler basınç dayanımlarında %20 artış, su işleme derinliğinde %10 azalma ve klor geçirimliliğinde ise %40 iyileşme sağlamıştır.

The high energy demand and carbon emissions associated with cement production processes have heightened concerns about environmental sustainability in the construction industry. In this context, geopolymer concretes (GPCs) have emerged as a more environmentally friendly alternative to traditional cement-based concretes. GPCs offer an innovative solution by utilizing industrial waste as binder and replacing natural aggregates with recycled concrete aggregates (RCAs). Aggregates, which constitute approximately 70% of concrete by volume, significantly contribute to the depletion of natural resources. Recycling concrete is an effective method for reducing both construction waste and the consumption of natural resources.  However, the weak adhered mortar in RCAs negatively affects the mechanical properties of concrete. Addressing these shortcomings is essential for the efficient use of RCAs in geopolymer concrete production. Various methods, such as carbonating RCAs, immersing them in acidic solutions, removing old mortar layers, and treating them in different solutions or slurries, can be employed to improve the mechanical properties of RCAs.  In this study, different cementitious pozzolanic slurries were impregnated into RCAs to fill the voids and improve the defective structures of the aggregates, thereby enhancing their mechanical and permeability properties. Subsequently, these improved RCAs were used to produce fly ash-based geopolymer concretes, and the mechanical and durability properties of these concretes were investigated. The compressive strength, pressurized water permeability, and chloride ion permeability of the concretes were evaluated. As a result, an improvement was observed in the compressive strength and especially the permeability properties of GPCs produced with RCAs impregnated with pozzolanic slurry. Compared to GPBs containing untreated RCAs, significant improvements were observed in the compressive strength and rapid chloride permeability of GPBs produced with pozzolanic slurry-impregnated RCAs. GPBs made with RCAs impregnated with silica füme slurry exhibited a 20% increase in compressive strength, a 10% reduction in water penetration depth, and a 40% improvement in chloride permeability.