Basınç dayanımı

Farklı yaşlardaki harçların basınç dayanımları sırasıyla Çizelge 4.2 ve Şekil 4.2’de verilmiştir. İfade edilen dayanımlar, su kürü uygulanan altı numunenin ortalama değerleridir. Elde edilen deneysel verilerde standart sapmalar düşük olup varyasyon katsayıları %18’den azdır. Grafiklerin daha anlaşılabilir olması için dağılıma ait veriler grafik üzerinde gösterilmemiştir.

Referans numunenin basınç mukavemeti, ticari sodyum silikat kullanımı ile aşılabilirken atık camın aktivatör olarak kullanımı, çimento esaslı harçların basınç mukavemetine ulaşmada yetersiz kalmıştır. Bu sonuç, atık cam içeren numunelerin yetersiz aktivasyonundan kaynaklanabilir. Bu durum, cam içeren aktivatör çözeltisinin hazırlanmasında daha yüksek sıcaklıklar ve daha uzun karıştırma süreleri sağlanması ile aşılabilir. Bunun yanı sıra, camın amorf yapısı da basınç dayanımı değerlerindeki azalmanın sebebi olabilir. Camlı numunelerde, agrega-hamur arasındaki bağ daha zayıf olabilir.

Numunelerin üç günlük basınç dayanımları karşılaştırıldığında, referans numune ile maksimum farkın 12MWG/YFC-I numunesinde oluştuğu gözlenmiştir ve bu fark %57,6 olmuştur, cam kullanımı harçların üç günlük basınç dayanımını azaltmıştır. Bununla birlikte, sodyum silikat ve 14 M sodyum hidroksit kullanımı, %59,7 oranında basınç dayanımı artışı ile sonuçlanmıştır.

Çizelge 4.2 : Farklı yaşlarda harçların basınç dayanımları (MPa).

Numune Numune Yaşı

3 gün 7gün 28 gün 90 gün R 28,8 42,7 43,0 54,8 8M/YFC-I 19,3 41,5 76,0 88,5 14M/YFC-I 46,0 73,4 76,7 91,7 10MWG/YFC-I 16,7 25,9 31,0 34,8 12MWG/YFC-I 12,2 19,8 28,1 40,1 14MWG/YFC-I 15,0 20,8 29,4 39,6 10M/YFC-II 20,8 35,7 56,5 68,4 12M/YFC-II 22,4 39,7 59,8 68,5

7 günlük basınç dayanımı değerleri incelendiğinde, cüruf-I’in aktivite indeksi değerinin cüruf-II’den fazla olması, cüruf-I ile elde edilen basınç dayanımı değerlerinin cüruf-II’den fazla oluşunu açıklamaktadır. İlerleyen yaşlarda da benzer

bir eğilim söz konusu olup sodyum hidroksit derişiminin artmasıyla basınç dayanımları artmıştır.

Şekil 4.2 : Farklı yaşlarda harçların basınç dayanımları.

28 günde 14M/YFC-I numunesi ile en iyi basınç dayanımı sonuçları elde edilmiştir. Bu numunenin basınç dayanımı, referanstan %78,4 daha yüksektir. Bununla birlikte, 8M/YFC-I numunesinin 28 günlük basınç dayanımı değeri de 14M/YFC-I numunesininkine oldukça yakındır. 8M/YFC-I ve 14M/YFC-I numuneleri karşılaştırıldığında, 14M/YFC-I her yaşta 8M/YFC-I numunesinden daha yüksek basınç dayanımı değerlerine sahiptir. Artan NaOH konsantrasyonları daha iyi basınç dayanımı değerleri ile sonuçlanmıştır.

Tüm yaşlarda en iyi basınç dayanımı değerleri, 14M/YFC-I numunesi ile elde edilmiştir. Buradan, sodyum hidroksit konsantrasyonundaki artışın mekanik özellikleri olumlu etkilediği söylenebilir. Atık camla aktivasyonun ticari sodyum silikat ile olduğundaki kadar etkin olmadığı sonucuna varılabilir.

14M/YFC-I ve 14MWG/YFC-I numunelerinin basınç dayanımı deney sonuçlarını karşılaştırarak cam kullanımının, numune yaşına bağlı olmaksızın, alkali ile aktive edilmiş harçların basınç dayanımını azalttığı söylenebilir. Bu, camın yetersiz aktivasyonunu göstermektedir ve aktivatör olarak cam içeren numuneler, sıvı sodyum silikat ile üretilen numunelerden daha boşluklu bir yapıya sahip olmuştur. Ek olarak, atık camsız örneklerde, sodyum hidroksit konsantrasyonu arttıkça harçların basınç dayanımı değerlerinin arttığı söylenebilir. Alkali ile aktive edilmiş

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 100 Ba sınç Dayanım ı (MPa) Numune Yaşı (gün) R 8M/YFC-I 10M/YFC-II 12M/YFC-II 14M/YFC-I 10MWG/YFC-I 12MWG/YFC-I 14MWG/YFC-I

harçlarda, 90 günde 14 M sodyum hidroksit ve sodyum silikat ile 91,7 MPa basınç dayanımına ulaşılabilmiştir, bu değer referans değerinden %67,3 daha yüksektir. Artan NaOH molaritesi ile erken yaşlarda beton basınç dayanımlarında artış görülmüştür. En yüksek basınç dayanımı değeri, erken yaşlarda da ilerleyen numune yaşlarında da, 14 M sodyum hidroksit ve sodyum silikat ile elde edilirken ilerleyen yaşlarda referans numunenin eğilmede çekme dayanımına cüruf-I ile üretilen alkali aktifleştirilmiş harçlarla ulaşılamamıştır. Bu sonuç, alkali ile aktivasyonda oluşan mikro çatlaklardan kaynaklanabilir, eğilme etkisi altında bu çatlaklar eğilme mukavemetinin azalmasında baskın durumda olabilir. Bununla birlikte, tek eksenli basınç yükü altında bu etki, çatlakların bir miktar kapanmasıyla azalır ve basınç mukavemeti önemli ölçüde düşmez, böylece alkali ile aktifleştirilmiş harçlarla referanstan daha yüksek basınç dayanımları elde edilebilmiştir.

Farklı cüruf kaynağı (cüruf-I) kullanılarak üretilen 8 ve 14 molarlık numunelerin sonuçları incelendiğinde, yüksek fırın cürufu içeriğinin dayanım sonuçları üzerinde aktivatör konsantrasyonundan daha etkin olduğu sonucuna varılmıştır. Tänzer ve diğ. (2015), cüruf kimyasının alkali ile aktifleştirilmiş yüksek fırın cürufu esaslı malzemelerin hidratasyonu üzerindeki etkisini incelemiş ve şu sonuçları elde etmişlerdir: Cürufun TiO2 içeriğinin, alkali aktive edilmiş bağlayıcıların hidrolik reaktivitesi ve basınç dayanımı üzerinde sadece küçük bir etkiye sahip olduğu gösterilebilir. Cürufun Al2O3 içeriğinin değişimi, farklı sonuçlara yol açmaktadır. Al2O3 içeriğindeki bir artış, sodyum hidroksit ile aktivasyon gerçekleştirildiğinde dayanımı arttırmıştır, ancak potasyum silikat ile aktive edildiğinde daha düşük bir dayanım elde edilmiştir. 29Si MAS NMR spektroskopisinin sonuçları, Al2O3

içeriğinin artmasıyla reaksiyon derecesindeki düşüşü doğrulamaktadır. Bu durum, Al-O tetrahedronların dâhil edilmesiyle C-(A)-S-H fazlarının zincir uzunluğunun yükselmesinin daha düşük bir Si/Al oranıyla sonuçlanmasıyla bağlantılıdır. C/S oranındaki bir düşüş, daha az ısı açığa çıkmasını sağlamış, daha yüksek silikat içeriğine sahip potasyum silikat ile aktivasyon gerçekleştirildiğinde reaksiyon gecikmiştir. C/S oranındaki artış, daha az yoğunlaşmış cüruf camına ve dolayısıyla silikat zincir uzunluğunun eş zamanlı olarak azalmasıyla reaksiyon derecesinin artmasına neden olmuştur. Cürufun Al2O3 içeriğinin değiştirilmesi, hidrolik reaktivitede sistematik bir değişikliğe yol açmamıştır. Bu, kullanılan aktivatöre büyük ölçüde bağlıdır. Aynı sonuç, basınç dayanımı değerleri ölçülerek de

gözlenmiştir. Al2O3 miktarındaki artış, NaOH ile aktive edildiğinde dayanımı arttırırken potasyum silikat ile aktive edildiğinde dayanım değerlerini azaltmaktadır (Tänzer ve diğ, 2015). Cürufun reaktivitesi ve mukavemet gelişimi bileşim, camsı madde içeriği, parçacık boyutu dağılımı, aktivatör tipi ve alkali miktarı gibi gibi çeşitli faktörlere bağlıdır (Dongxu ve diğ, 2002; Wang ve diğ, 1994).

Sıvı sodyum silikat kullanımı, referanstan daha yüksek basınç dayanımı değerlerine ulaşılabilmesini sağlamıştır. Cam kullanıldığında bu değerlere ulaşılamamasına rağmen, harçların aktivasyonunda atık cam kullanımı ile 28 günde 30 MPa basınç dayanımı değeri elde edilebilmiş ve dayanım artışı daha sonraki yaşlarda da devam etmiştir. Aşırı sodyum hidroksit içeriği, kimyasal reaksiyonu geciktirerek özellikle erken yaşlardaki mukavemet değerlerinde bir azalmaya neden olabilmektedir (Pascual ve diğ, 2014). Pascual ve diğ. (2014), sodyum hidroksit çözeltisinin konsantrasyonundaki artışın, yüksek miktarda bağlanmamış alkali iyonları nedeniyle, önemli bir karbonatlaşma sonucu heterojen bir jel oluşumuna neden olduğunu, hamur ve agregalar arasındaki kohezyonu azalttığını ve sodyum hidroksit derişimi arttıkça basınç mukavemetinin azaldığını belirtmişlerdir. Alonso ve Palomo (2001), geopolimerizasyon yerine, çözünme işleminin NaOH konsantrasyonundaki artışla desteklendiğini gözlemlemiştir.

Şekil 4.2’de gösterildiği gibi, NaOH derişimi, öğütülmüş atık cam içeren alkali ile aktive edilen numunelerin basınç dayanımı değerleri üzerinde önemli bir etkiye sahip değildir. Kullanılan cürufun değişmesi, basınç dayanımı sonuçları üzerinde daha etkili olmuştur. 90 günde en düşük basınç dayanımı olan 34,8 MPa değeri, 10MWG/YFC-I numunesi ile elde edilmiş olup bu değer, referans değerinden %36,5 oranında daha düşüktür.

Üretilen numunelerde harç tasarımında değişiklik yapılmamış olup kullanılan sodyum hidroksit çözeltisinin ağırlığı sabit tutulmuştur. Sodyum hidroksit çözeltisinin molaritesi arttırıldığında çözünen katı NaOH miktarı artmış, su/bağlayıcı oranı azalmış, buna bağlı olarak işlenebilirlik olumsuz etkilenmiştir.