Düşük Sıcaklıklarda Kür Edilen Elyaf Takviyeli Alkali Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cürufu/Portland Çimentolu Harçların Mühendislik Özellikleri

Abstract

ÖZET: Bu çalışma, granüle yüksek fırın cürufu (YFC) ve kısmen yerine konmuş Portland çimentosu (PC) içeren soğuk kürlü hibrit alkali aktive harçların mekanik performansı ve asit direncini incelemektedir. İki farklı alkali aktivatör dozu (%8 ve %12 Na₂O bağlayıcı kütlesine göre eşdeğeri) ile üç farklı bazalt lifi (BF) oranı (%0, %0,3 ve %0,6) kullanılarak, bu parametrelerin 90 gün sülfürik asit maruziyeti sonrası basınç dayanımı, ultrasonik atım hızı (UPV) ve kütle değişimi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Tüm karışımlar, asit maruziyetinden önce 0°C’de 90 gün boyunca kürlenmiştir. Sonuçlar, aktivatör dozunun artırılmasının erken dönemde yoğunlaşmayı geliştirdiğini ancak lif takviyesi olmadığında mikro yapısal zayıflıklara yol açtığını göstermiştir. Soğuk kür altında %8 alkali, %15 Portland çimentosu ve %0,6 bazalt lifi içeren optimum karışım, 90. günde en yüksek dayanımı (61,72 MPa) elde ederken, daha yüksek alkali dozu (%12) erken dayanımı artırmasına rağmen lif takviyeli karışımlarda uzun vadeli performansı düşürmüştür. En yüksek asit sonrası basınç dayanımı (69,33 MPa), %8 aktivatör dozu, %100 YFC ve %0,6 BF içeren karışımda gözlemlenmiştir. En düşük dayanım değerleri ise lif içermeyen ve Portland çimentosu içeren karışımlarda görülmüştür. SEM analizleri, asit maruziyetinin lifler etrafında ikincil yoğunlaşmayı teşvik ettiğini ancak Portland çimentosu açısından zengin karışımlarda lokalize bozulmaları da ortaya koymuştur. Bulgular, soğuk kür, optimize alkali aktivatör dozu ve lif takviyesinin hibrit alkali aktive harçların mekanik özellikleri ile asit direncini etkin şekilde artırabileceğini göstermektedir. Ancak, agresif ortamlar altında uzun vadeli performansı maksimize etmek ve asite duyarlı fazların oluşumunu minimize etmek için Portland çimentosu içeriğinin dikkatle kontrol edilmesi kritik önemdedir.

ABSTRACT: This study investigates the mechanical performance and acid resistance of cold-cured hybrid alkali-activated mortars composed of granulated blast furnace slag (GBFS) and partially substituted Portland cement (PC). Two alkali activator dosages (8% and 12% Na₂O equivalent by binder mass) and three basalt fiber (BF) contents (0%, 0.3%, and 0.6%) were examined to evaluate their effects on compressive strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), and mass changes after 90 days of sulfuric acid exposure. All mixtures were initially cured at 0°C for 90 days before acid immersion. Results revealed that increasing the activator dosage improved early densification but led to microstructural vulnerabilities in the absence of fiber reinforcement. The optimal mix with 8% alkali, 15% Portland cement, and 0.6% BF achieved the highest 90-day strength (61.72 MPa) under cold curing, while higher alkali dosage (12%) improved early strength but reduced long-term performance in fiber-reinforced mixes. The highest post-acid compressive strength (69.33 MPa) was observed in the mixture containing 8% AD, 100% GBFS, and 0.6% BF, while the lowest strength values were associated with fiber-free and PC-containing compositions. SEM analyses confirmed that acid exposure promoted secondary densification around fibers but also revealed localized degradation in mixtures rich in PC. The findings demonstrate that cold curing combined with optimized alkali activator dosage and fiber reinforcement can effectively enhance the mechanical and acid resistance of hybrid alkali-activated mortars. However, careful control of PC content is critical to minimizing acid-susceptible phases and maximizing long-term performance under aggressive environments.