Bitkisel atık agregalı geopolimer esaslı kompozitlerin üretim olanaklarının araştırılması

Abstract

Günümüzde bina ve hizmet sektörleri yüksek enerji tüketimi nedeniyle, yapıların enerji ihtiyacını azaltan malzemelerin önemi artmaktadır. Çimento üretiminin yüksek enerji gereksinimi ve küresel ölçekte karbondioksit emisyonuna olan katkısı nedeniyle, alternatif bağlayıcı malzemeler üzerine araştırmalar artmaktadır. Bu bağlamda, çimento klinkeri içermeyen ve çevre dostu bir alternatif olarak değerlendirilen geopolimerler incelenmiştir. Geopolimerler, alümina ve silika içeren öncül malzemelerin alkali aktivatörler ile reaksiyonu sonucu oluşan inorganik polimerlerdir. Konvansiyonel çimentolara kıyasla daha düşük karbon ayak izine sahip olup, yüksek sıcaklık dayanımı ve düşük ısı iletkenlik katsayısı gibi avantajlar sunmaktadır. Literatürde, geopolimer bağlayıcıların hafif agregalar veya köpürtme yöntemleriyle modifiye edilerek ısı yalıtım malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmaktadır. Çalışmalar, özellikle atık bazlı organik agregalar ile üretilen geopolimer kompozitlerinin düşük yoğunluk ve yüksek yalıtım performansı sağlayabileceğini göstermektedir. Bu doğrultuda, metakaolin ve öğütülmüş perlit öncülleri ile potasyum silikat esaslı aktivatör kullanılarak geopolimer bağlayıcı üretilecektir. Daha sonra, pirinç kabuğu ve mısır koçanı agregaları ile hafif geopolimer kompozitler geliştirilerek fiziksel, mekanik ve termal performansları değerlendirilecektir. Yapılacak sistematik deneysel çalışma, bitkisel atık bazlı agregaların sürdürülebilir geopolimer esaslı yalıtım malzemesi üretimindeki uygulanabilirliği konusunda literatüre katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

In contemporary building and service sectors, high energy consumption has increased the significance of materials that reduce the energy demand of structures. Due to the high energy requirements of cement production and its contribution to global carbon dioxide emissions, research on alternative binder materials has intensified. In this context, geopolymers, which do not contain cement clinker and are considered an environmentally friendly alternative, have been investigated. Geopolymers are inorganic polymers formed by the reaction of alumina- and silica-containing precursor materials with alkali activators. Compared to conventional cement, they offer a lower carbon footprint, high thermal resistance, and low thermal conductivity. The literature indicates that geopolymer binders can be modified using lightweight aggregates or foaming methods to enhance their applicability as thermal insulation materials. Studies suggest that geopolymer composites produced with waste-based organic aggregates can achieve low density and high insulation performance. Accordingly, this study aims to produce geopolymer binders using metakaolin and ground perlite as precursors, activated with a potassium silicate-based activator. Subsequently, lightweight geopolymer composites will be developed by incorporating rice husk and corn cob aggregates, and their physical, mechanical, and thermal properties will be evaluated. This systematic experimental study seeks to contribute to the literature by assessing the feasibility of using plant-based waste aggregates in the production of sustainable geopolymer-based insulation materials.