Farklı lif içeriğine sahip yüksek fırın cürufu, obsidyen ve metakaolin tabanlı geopolimer harçların ve betonların incelenmesi

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, İnşaat Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: İlker Ustabaş

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Bu çalışmada obsidiyen tozu (OB), yüksek fırın cürufu (YF) ve metakaolin (MT) içeren karışımların mekanik ve içyapı özellikleri araştırılmıştır. Elde edilen veriler uygun makine öğrenmesi algoritmaları ile tahmin edilerek iş gücü ve zamandan tasarruf edilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışması 4 aşamadan oluşmaktadır. 1. aşamada bahsi geçen 3 farklı malzeme (OB, YF ve MT) ağırlıkça %25 oranlarında 13 farklı kombinasyona bağlı olarak karıştırılarak geopolimer harçlar üretilmiştir. Üretim sürecinde alkali aktivatör olarak 12 molar konsantrasyona sahip NaOH, alkali/bağlayıcı oranı 0,45; kür sıcaklığı 75 °C, 90 °C, 105 °C ve 120 °C, kür süresi 72 saat olarak dikkate alınmış, 7, 28 ve 90. gün sonunda mekanik (eğilme ve basınç dayanımı) ve XRD, SEM-EDS ve FTIR vasıtasıyla içyapı analizleri gerçekleştirilmiştir. Tezin 2. aşamasında en yüksek eğilme ve basınç dayanımlarına sahip 5 karışıma (OB100YF0MT0, OB0YF100MT0, OB75YF25MT0, OB75YF0MT25 ve OB50YF50MT0) bağlayıcı ağırlığının %1,5; %2,0 ve %2,5 oranında çelik, polivinil alkol ve bazalt lifler ikame edilerek üretilen lifli geopolimer harçların mekanik (eğilme + basınç) dayanımları ve SEM-EDS vasıtasıyla içyapı analizleri gerçekleştirilmiştir. 3. aşamada elde edilen eğilme ve basınç dayanımlarından oluşan veri seti lineer regresyon (LR), k en yakın komşu (kNN), derin sinir ağları (DNN), karar ağaçları (DT) ve Rastgele orman (RF) gibi algoritmalar ile tahmin edilmiştir. Ayrıca, yapılan özellik sıralaması analizleri ile girdilerin önem ağırlıkları elde edilmiştir. Tezin son aşamasında, lifli geopolimer harçlarda elde edilen en yüksek dayanıma sahip 5 farklı karışım, optimum lif oranı olarak belirlenen bağlayıcı ağırlığının %2'i oranında çelik lif, polivinil alkol ve bazalt lifler ikame edilerek 90 °C kür sıcaklığı ve 72 saat kür süresi altında beton numuneler hazırlanmıştır. Beton numunelerin 28. günde mekanik dayanımları (basınç ve yarmada çekme dayanımı) ve SEM-EDS vasıtasıyla içyapı özellikleri incelenmiştir. Tez çalışması ile elde edilen bulgular, obsidiyen tozunun geopolimer harç ve beton üretiminde kullanılabileceğini, optimum kür sıcaklığının 90 °C olduğunu, optimum lif oranının genel olarak bağlayıcı ağırlığının %2'si olduğunu, makine öğrenmesi çalışmalarında en önemli girdinin metakaolin olduğunu ve en başarılı tahmin algoritmasının Rastgele orman (R2=0,983) olarak ortaya çıktığını göstermektedir.