Diyatomit kullanımının geopolimer harçların özelliklerine etkisi

Abstract

Günümüzde yapı sektöründe hem çevresel sürdürülebilirlik hem de yapısal verimlilik arayışı giderek önem kazanmaktadır. Bu bağlamda geopolimerler, endüstriyel atıkların ve doğal hammaddelerin çimento yerine bağlayıcı olarak kullanımı sayesinde hem çevresel fayda sağlamakta hem de çimento üretiminden kaynaklanan karbon emisyonlarını azaltma potansiyeli taşımaktadır. Hafif kompozit ise, daha düşük yoğunluğu sayesinde yapıların ölü yükünü azaltarak deprem güvenliği açısından avantaj sağlamasının yanı sıra, yüksek ısı ve ses yalıtımı özellikleri ile enerji verimliliğine katkıda bulunmaktadır. Geopolimer ve hafif kompozitin sunduğu bu çevresel ve teknik faydalar, onları günümüz inşaat mühendisliği uygulamalarında stratejik öneme sahip yenilikçi malzemeler haline getirmektedir. Bu çalışmada, hafif ve çevre dostu yapı malzemelerinin geliştirilmesi amacıyla, doğal kökenli bir mineral olan diyatomitin geopolimer harçlarda agrega olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Afyonkarahisar ve Ankara Polatlı bölgesinden temin edilen diyatomitler, CEN standart kum ile karşılaştırılarak granülometri uyumu sağlanmış ve özgül ağırlığı piknometre deneyiyle belirlenmiştir. Diyatomitin düşük yoğunluğu, üretilen harçların birim hacim ağırlığını azaltarak hafif yapı malzemesi elde etme potansiyelini ortaya koymuştur. Farklı oranlarda diyatomit ikamesi ile hazırlanan geopolimer harç numuneleri işlenebilirlik deneyine tabi tutularak ikame oranları netleştirilmiştir. CEN standart kum ile üretilen kontrol numunesinin (K) ardından, Afyon Diyotomit (AD) ve Polatlı Diyatomit (PD) % 10,%20 ve %30 seviyelerinde standart kum yerine agrega olarak kullanılarak harç serileri hazırlanmıştır. Deney numunelerinin üzerinde basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yoğunluk ve ultra ses geçiş hızı ve ısıl iletkenlik deneyleri yapılarak mekanik ve fiziksel özellikleri incelenmiştir. Ayrıca numunelerin yüzey morfolojisi FE-SEM ile, elementel bileşimi EDS ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, diyatomit katkısının geopolimer harçlarda hem hafiflik hem de ısı yalıtımı açısından avantaj sağladığını, ancak ikame oranına bağlı olarak mekanik dayanımlarda belirli düzeyde azalmalar meydana geldiğini göstermiştir. Bu bağlamda, diyatomitin uygun oranlarda kullanımıyla sürdürülebilir, hafif ve ısı yalıtım özelliği yüksek yapı malzemeleri üretilebileceği ortaya konmuştur.In today’s, the search for both environmental sustainability and structural efficiency in the construction sector is gaining increasing importance. In this context, geopolymers provide environmental benefits and have the potential to reduce carbon emissions arising from cement production by enabling the use of industrial wastes and natural raw materials as binders instead of cement. Lightweight composite, on the other hand, not only offers advantages in terms of seismic safety by reducing the dead load of structures due to its lower density, but also contributes to energy efficiency with its high thermal and acoustic insulation properties. The environmental and technical benefits offered by geopolymers and lightweight composite make them innovative materials of strategic importance in today’s civil engineering applications. In this study, in order to develop lightweight and environmentally friendly construction materials, the usability of diatomite, a natural-origin mineral, as an aggregate in geopolymer mortars was investigated. Diatomites obtained from the Afyonkarahisar and Ankara Polatlı regions were compared with CEN standard sand, granulometric compatibility was ensured, and their specific gravity was determined by the pycnometer test. The low density of diatomite revealed its potential to reduce the unit volume weight of the produced mortars and to obtain lightweight construction materials. Geopolymer mortar specimens prepared with different diatomite replacement ratios were subjected to workability tests, and the replacement ratios were clarified. Following the control specimen (K) produced with CEN standard sand, mortar series were prepared by using Afyon Diatomite (AD) and Polatlı Diatomite (PD) as aggregates instead of standard sand at levels of 10%, 20%, and 30%. Compressive strength, flexural strength, density, ultrasonic pulse velocity, and thermal conductivity tests were conducted on the test specimens, and their mechanical and physical properties were investigated. In addition, the surface morphology of the specimens was examined by FE-SEM, and their elemental composition was determined by EDS. The obtained results showed that diatomite addition provides advantages in geopolymer mortars in terms of both lightweight characteristics and thermal insulation; however, depending on the replacement ratio, certain reductions in mechanical strength occurred. In this context, it was demonstrated that sustainable, lightweight, and thermally insulating construction materials can be produced by using diatomite at appropriate ratios.