Zeolit İkameli Geopolimer Betonlarda Kür Şartlarının Etkileri

Küresel ısınmanın zararlı etkileri artarak devam etmektedir. İnşaat sektörünün en önemli yapı malzemelerinden biri olan çimentonun, yüksek enerji tüketen üretim süreci bakımından çevreye olumsuz etkileri olduğu bilinmektedir. Bu zararlı etkilerin azaltılması, çimento üretimi ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle son yıllarda çimento kullanılmadan üretilebilen çevreci yapı malzemelerine olan ilgi artmıştır. Bu çalışmada, Yüksek Fırın Cürufu (YFC) ile ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında zeolit ikame edilerek geopolimer beton karışımları üretilmiştir. Farklı kür şartlarının zeolit içeren geopolimer beton numuneler üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi amacıyla üretilen geopolimer beton numuneler 3 farklı kür ortamında (25 oC hava kürü, 25 oC su kürü ve 60 oC su kürü) dayanım kazanmıştır. Kür sonrası sertleşmiş geopolimer beton numuneler üzerinde 3, 7 ve 28 gün sonunda basınç dayanımı testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, 28 günlük kür süresini takiben yoğunluk ve aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak %5, %10 ve %15 zeolit içeren ve farklı kür şartlarının etkisinin incelendiği geopolimer betonların dayanım ve aşınma özelliklerinin zamana bağlı değişimi karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Genel olarak kür şartlarının değişiminin geopolimer betonların basınç dayanımı ve aşınma dirençlerini etkilediği görülmüştür. En yüksek dayanım değerine (88 MPa) sıcak su kürü (60 °C) uygulanan numuneler ulaşmıştır. Geopolimer beton içerisinde, zeolit kullanım miktarının artmasının aşınma direncine pozitif katkı sağladığını görülmüştür. Sıcak su kürünün (60 °C) aşınma kayıplarını azaltıcı etkisi olduğu gözlemlenmiştir

The Effects of Curing Condition on Geopolymers Incorporating Zeolit

The harmful effects of global warming increasingly continue. Cement, one of the most important building materials of the construction industry, has negative effects on the environment in terms of its production process which consumes high energy. Reducing these harmful effects is directly related to cement production. Therefore, interest in environmentally friendly building materials, which can be produced without cement, has increased in recent years. In this study, geopolymer concrete mixtures were produced by replacing zeolite with blast furnace slag (BFS) at the amount of 5%, 10% and 15% (by weight). To evaluate the effect of different curing conditions geopolymer concrete specimens have gained strength with three different curing environments (25 ° C air, 25 ° C water and 60 ° C water curing). Compressive strength tests were carried out at the end of 3, 7 and 28 days on the geopolymer concrete samples. Abrasion loss and density tests were carried out at the end of the 28th-day of curing period. As a result, the change of compressive strength and abrasion loss of geopolymer concretes containing 5 %, 10 % and 15 % zeolite and the effect of different curing conditions were comparatively. In general, it was seen that compressive strength and abrasion losses of geopolymer concretes were affected by the curing conditions. The specimens cured in 60 °C water bath reached the highest compressive strength values about 88 MPa. The increase in the use of zeolite positively contributes to abrasion resistance in geopolymer concretes. It has been observed that hot water curing application (60 °C) has reduced the abrasion loss.

PDF

___

[1] G. V. P. Bhagath Singh and K. V. L. Subramaniam, "Production and characterization of low-energy Portland composite cement from post-industrial waste," Journal of Cleaner Production, vol. 239, p. 118024, 2019/12/01/ 2019.
[2] J. Wang, Y. Dai, and L. Gao, "Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry," Applied Energy, vol. 86, no. 6, pp. 941-948, 2009/06/01/ 2009.
[3] W. Zhang, A. Maleki, M. G. Khajeh, Y. Zhang, S. M. Mortazavi, and A. Vasel-Be-Hagh, "A novel framework for integrated energy optimization of a cement plant: An industrial case study," Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 35, pp. 245-256, 2019/10/01/ 2019.
[4] M. Saribiyik, A. Piskin, and A. Saribiyik, "The effects of waste glass powder usage on polymer concrete properties," Construction and building materials, vol. 47, pp. 840-844, 2013.
[5] S. Subaşı, H. Öztürk, and M. Emiroğlu, "Utilizing of waste ceramic powders as filler material in selfconsolidating concrete," Construction and Building Materials, vol. 149, pp. 567-574, 2017.
[6] A. Subaşı and M. Emiroğlu, "Effect of metakaolin substitution on physical, mechanical and hydration process of White Portland cement," Construction and Building Materials, vol. 95, pp. 257-268, 2015.
[7] Y. Koçak, S. Subaşı, and M. Emiroğlu, "Uçucu külün betonun bazı fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi," Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, vol. 7, no. 1, pp. 14- 27, 2011.
[8] K. Yamanel, U. Durak, S. İlkentapar, İ. İ. Atabey, O. Karahan, and C. D. Atiş, "Influence of waste marble powder as a replacement of cement on the properties of mortar," Revista de la Construcción. Journal of Construction, vol. 18, no. 2, pp. 290-300, 2019.
[9] A. Nikolov, H. Nugteren, and I. Rostovsky, "Optimization of geopolymers based on natural zeolite clinoptilolite by calcination and use of aluminate activators," Construction and Building Materials, vol. 243, p. 118257, 2020/05/20/ 2020.
[10] B. C. McLellan, R. P. Williams, J. Lay, A. van Riessen, and G. D. Corder, "Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement," Journal of Cleaner Production, vol. 19, no. 9, pp. 1080-1090, 2011/06/01/ 2011.
[11] P. Rożek, M. Król, and W. Mozgawa, "Geopolymer-zeolite composites: A review," Journal of Cleaner Production, vol. 230, pp. 557-579, 2019/09/01/ 2019.
[12] E. Papa et al., "Zeolite-geopolymer composite materials: Production and characterization," Journal of Cleaner Production, vol. 171, pp. 76-84, 2018/01/10/ 2018.
[13] A. Buchwald, H. D. Zellmann, and C. Kaps, "Condensation of aluminosilicate gels—model system for geopolymer binders," Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 357, no. 5, pp. 1376-1382, 2011/03/01/ 2011.
[14] S. Mesgari, A. Akbarnezhad, and J. Z. Xiao, "Recycled geopolymer aggregates as coarse aggregates for Portland cement concrete and geopolymer concrete: Effects on mechanical properties," Construction and Building Materials, vol. 236, p. 117571, 2020/03/10/ 2020.
[15] S. Park and M. Pour-Ghaz, "What is the role of water in the geopolymerization of metakaolin?," Construction and Building Materials, vol. 182, pp. 360-370, 2018/09/10/ 2018.
[16] B. Dündar, İ. İ. Atabey, and Ü. Yurt, "Osmaniye ilinde hazır beton santrallerinde üretilen beton kalitelerinin istatistiksel olarak değerlendirilmesi," 2017.
[17] Ü. Yurt and M. Emiroğlu, "Kendiliğinden Yerleşen Betonların Düşük Sıcaklıklardaki Davranışının Tahribatsız Yöntemlerle İncelenmesi," Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, vol. 6, no. 3, pp. 8-15, 2018.
[18] N. A. Ulloa, H. Baykara, M. H. Cornejo, A. Rigail, C. Paredes, and J. L. Villalba, "Application-oriented mix design optimization and characterization of zeolite-based geopolymer mortars," Construction and Building Materials, vol. 174, pp. 138-149, 2018/06/20/ 2018.
[19] A. Sudagar et al., "A novel study on the influence of cork waste residue on metakaolin-zeolite based geopolymers," Applied Clay Science, vol. 152, pp. 196-210, 2018/02/01/ 2018.
[20] U. K. Sevim and N. Okumuş, "Zeolit ve silika dumanı katkılı betonların mekanik ve geçirimlilik özellikleri," Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 26, no. 2, pp. 57-63, 2011.
[21] A. DORUM, A. DORUM, and K. YILDIZ, "Yüksek dayanımlı betonlarda pomza ve zeolitin kullanılabilirliği," Teknik Dergi, vol. 22, no. 106, pp. 5335- 5340, 2011.
[22] K. Yıldız and C. Demirel, "MgSO4 etkisine maruz rijit yol kaplamalarında pomza ve zeolit katkılı betonun kullanılabilirliği," Politeknik Dergisi, vol. 17, no. 1, pp. 23- 29, 2014.
[23] F. Canpolat and K. Yılmaz, "Doğal zeolit ve uçucu kül katkılı ve katkısız harçların sülfat dayanıklılığı," Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 15, no. 2, pp. 11-24, 2002.
[24] K. Güçlüer, "Zeolit ve Metakaolinin Gazbeton Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması," Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 16, no. 2, pp. 338-343, 2016.
[25] "TS EN 12390-4," Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm: 4, TSE Yayınevi, Ankara, Türkiye, 2002.
[26] "TS EN 14157," Doğal Taşlar-Aşınma Direncinin Tayini, TSE Yayınevi, Ankara, Türkiye, 2005.