Isı yalıtım kabiliyetine sahip perlit esaslı geopolimer bağlayıcılı harçların geliştirilmesi

Abstract

İnşaat endüstrisi dünyada sürekli büyümeye devam eden en büyük endüstrilerden biridir. Bu sebeple inşaat endüstrisinin enerji tüketiminin büyük kısmından sorumlu olduğu söylenebilir. Söz konusu enerji tüketiminin büyük bir kısmı da çimento üretiminden kaynaklanmaktadır. Çimento üretimi esnasında CO2 salınımı ve yüksek enerji tüketiminin en aza indirilmesi amacı ile bu çalışmada perlit içeren geopolimer harçlar üretilmiştir. Çimento üretimi ile çevreye verilecek zararın en aza indirilmesi, perlitin ekonomiye kazandırılması ve çimento bağlayıcılı hafif malzemeler ile kıyaslandığında ise dayanımı yüksek, hafif, yalıtım özellikleri iyi ve kullanılabilir bir malzeme elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmanın birinci aşamasında; perlitin geopolimer harçlarda kullanılabilirliğini belirleyebilmek için perlit madenlerinden elde edilen malzemenin dayanıma etkisi incelenmiştir. Aktivatör olarak da farklı oranlarda sodyum hidroksit kullanılmıştır. İkinci aşamada; geopolimer örneklerin ısı iletkenlik katsayılarını ve birim hacim ağırlıklarını düşürebilmek için genleştirilmiş perlit, standart kumun yerine ikame edilerek üretilen geopolimer örnekler üzerinde testler gerçekleştirilmiştir. Üçüncü aşamada ise; dayanımları belli seviyede tutulan geopolimer örneklerin birim hacim ağırlıkları, ısıl iletkenlikleri, cıvalı porozimetre deneyi ile boşluk miktarları ve mikro yapıları incelenerek elde edilen değerler karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuç olarak; öğütülmüş ham perlitin geopolimer harçlarda bağlayıcı olarak kullanılabileceği, genleştirilmiş perlitin de hafif kompozit malzeme üretmek için uygun bir malzeme olduğu belirlenmiştir. Ayrıca genleştirilmiş perlit kullanımı, basınç dayanımını düşürmekle birlikte birim hacim ağırlık değerini ve ısıl iletkenlik katsayısı değerini de düşürdüğü sonucuna varılmıştır. Üretilen geopolimer kompozit malzemenin optimum değerleri ise, basınç dayanımı 1,67 MPa, birim hacim ağırlığı 0,63 g/cm³ ve ısıl iletkenlik katsayısı ise 0,09 W/mK olarak elde edilmiştir.

The construction industry is one of the largest industries in the world and continues to grow. Therefore, it can be said that the construction industry is responsible for most of the energy consumption. A large part of this energy consumption is due to cement production. In this study, geopolymer composites containing perlite were produced in order to minimize CO2 emission and high energy consumption during cement production. It is aimed to obtain a material with high strength, lightweight, good insulation properties and usable compared to lightweight cementitious composites, minimize the damage to the environment by cement production and bring perlite to the economy. In the first stage of this study; the effect of the mechanical strength of materials obtained from perlite mines was investigated to determine the usability of perlite in geopolymer composites. Different ratio of sodium hydroxide was used as activators as well. In the second stage; tests were performed on the samples produced by replacing expanded perlite with sand to improve the thermal conductivity and to reduce the specific bulk density of the samples. In the third stage; the specific bulk density, thermal conductivity, pore structure and microstructure of samples that have strength in the defined level were investigated and all results were compared. As a result; it was determined that ground raw perlite can be used as binder in geopolymer composites and that expanded perlite is a suitable material to produce lightweight composite material. In addition, it was concluded that the use of expanded perlite reduces the specific bulk density and thermal conductivity coefficient, decreasing the compressive strength as well. The optimum values of the produced geopolymer composite material were obtained as 1,67 MPa for compressive strength, 0,63 g / cm³ for bulk density and 0,09 W / mK for thermal conductivity coefficient.