Utilization of industrial by-products to develop a variety of cement-free composites via chemical activation

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SEPEHR SEYEDIAN CHOUBI

Danışman: Çağla Akgül

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

İnşaat sektöründe önemli bir malzeme olan tipik Portland çimentosu (OPC) üretimi, dünyadaki en önemli antropojenik CO2 salınım kaynaklarından biridir. Bu araştırma, belirli uygulamalarda OPC'nin yerini almak üzere kömür uçucu külü (CFA) ve öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu gibi endüstriyel yan ürünlerin alkali aktivasyonuna dayalı çimento-içermeyen bağlayıcıların geliştirilmesini amaçlamıştır. Araştırma dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Aşama I'de, Türkiye'deki farklı termik santrallerden toplanan farklı kalsiyum içeriğine sahip CFA'lar sodyum hidroksit ile alkali-aktive edilmiş ve bir gün boyunca 80 ºC'de kürlenmiştir. Yüksek kalsiyumlu CFA'lar düşük kalsiyumlu CFA'lara göre daha iyi mekanik performans göstermiştir. Ayrıca, CFA ne kadar ince olursa mekanik performans da o kadar yüksek olmuştur. Mikro karakterizasyon deneyleri, önemli aktivasyon ürünleri olarak N-A-S-H ve (N,C)-A-S-H'yi ortaya çıkarmıştır. Sodyum hidroksitin aşındırıcı ve pahalı bir malzeme olması nedeniyle alternatif aktivatörler araştırmış ve termik santral atıklarından sabitlenmiş baca gazı yıkama çamuru (FSS) uygun görülmüştür. II. aşamada, cürufu aktive etmek için FSS kullanılmıştır. Cüruf-FSS karışımlarının ana aktivasyon ürünleri C-A-S-H ve ettringit olarak belirlenmiştir. FSS:Cüruf oranı 1'den büyük olan karışımların 90-günlük basınç dayanımları 50 MPa'ın üzerinde olmuştur. III. aşamada, cüruf ve Sugözü CFA karışımını aktive etmek için anhidrit/Ca(OH)2 kullanılmıştır. Aktivasyonun ana ürünleri, cüruf ve uçucu kül partiküllerini saran ve gözenekleri dolduran C-A-S-H gibi amorf fazlardır. 50% cüruf, %25 uçucu kül, %20 anhidrit ve %5 Ca(OH)2 içeren karışımın 90-günlük basma dayanımı 40 MPa olmuştur. IV. aşamada, önceki aşamalardan seçilen karışımlar yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmıştır. FSS veya anhidrit/Ca(OH)2 ile aktive edilen cüruf bazlı karışımlar ısıya maruz kaldıktan sonra hızlı bir azalma gösterirken, sodyum hidroksit ile aktive edilen CFA'lar çok daha iyi performans göstermiştir.