Yıl: 2021 Cilt: 10 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 37 - 45 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.46810/tdfd.798972 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması

Öz:
Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisiCO2’dir. Bu gazın salınımının önemli bir miktarı (%6-8), çimento üretiminden kaynaklanmaktadır.Bu sebeple yaklaşık yirmi yıldır araştırmacılar, çimentoya alternatif sürdürülebilir bağlayıcımalzeme olan geopolimer üzerinde yoğun olarak çalışmaktadırlar. Geopolimer üretimi temelolarak, atık yan ürünler (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vb.) veya doğal mineral malzemeler(volkanik kül, kil, pomza vb.) gibi bir alümino-silikat kaynağı ve NaOH, Na2SiO3 vb.aktivatörlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, Erzurum Pasinler bölgesinde önemli miktardabulunan ve alümino silikat içeren perlit, bağlayıcı olarak kullanılıp geopolimer üretimiaraştırılmıştır. Karışımlarda alkali aktivatör olarak yalnızca NaOH kullanılmıştır ve üretilennumunelere yapılan ön deneyler sonucunda 90°C’de 72 saat ısıl kür uygulanmıştır. Üretilennumunelerin su emme oranları, birim hacim ağırlıkları ve 3, 7, 28 ve 150 günlük basınçdayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca numuneler %5 konsantrasyonlu HCl ve MgSO4 çözeltilerine,50 çevrimlik donma-çözünme etkisine ve 300°C, 500°C ve 700°C yüksek sıcaklıklara maruzbırakılmıştır ve numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, perlitesaslı geopolimer üretiminde NaOH tek başına kullanılarak maksimum 21,14 MPa basınç dayanımıelde edilmiştir.
Anahtar Kelime: Geopolimer Donma-çözünme yüksek sıcaklık perlit Asit etkisi Sülfat etkisi

Investigation of Using Perlite of Erzurum Pasinler Region in Geopolymer Production

Öz:
One of the most important greenhouse gases that cause global warming and climate change is CO2. A significant amount (6-8%) of this gas emission is due to cement production. For this reason, researchers have been working intensively on geopolymer, which is an alternative sustainable binding material to cement, for nearly two decades. Geopolymer production mainly consists of an alumino-silicate source such as waste by-products (fly ash, blast furnace slag etc.) or natural mineral materials (volcanic ash, clay, pumice, etc.) and activators such as NaOH, Na2SiO3, etc. In this study, geopolymer production from perlite containing alumino silicate and found in significant amount in Erzurum Pasinler region was investigated. Only NaOH was used as an alkali activator in the mixtures, and as a result of preliminary experiments, heat curing at 90°C was applied for 72 hours. The water absorption rates, unit volume weights and 3, 7, 28 and 150 days compressive strength of the produced samples were determined. In addition, samples were exposed to 5% concentrated HCl and MgSO4 solutions, 50 cycles of freeze-thaw effect and high temperatures of 300°C, 500°C and 700°C, and the mechanical and physical properties of the samples were determined. As a result, maximum 21.14 MPa compressive strength was obtained by using NaOH alone in the production of perlite based geopolymer.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Nawaz M, Heitor A, Sivakumar M. Geopolymers in construction - recent developments. Construction and Building Materials. 2020;260.
  • [2] Duxson P, Fernández-Jiménez A, Provis JL, Lukey GC, Palomo A, Van Deventer JSJ. Geopolymer technology: The current state of the art. J Mater Sci. 2007;42:2917-33.
  • [3] Stafford FN, Raupp-Pereira F, Labrincha JA, Hotza D. Life cycle assessment of the production of cement: A Brazilian case study. J Clean Prod. 2016;137:1293-9.
  • [4] Davidovits J. Geopolymers - Inorganic Polymeric New Materials. J Therm Anal. 1991;37:1633-56.
  • [5] Wang YS, Dai JG, Ding Z, Xu WT. Phosphatebased geopolymer: Formation mechanism and thermal stability. Mater Lett. 2017;190:209-12.
  • [6] Tchadjie LN, Ekolu SO. Enhancing the reactivity of aluminosilicate materials toward geopolymer synthesis. J Mater Sci. 2018;53:4709-33.
  • [7] van Deventer JSJ, Provis JL, Duxson P. Technical and commercial progress in the adoption of geopolymer cement. Miner Eng. 2012;29:89-104.
  • [8] Provis JL, Bernal SA. Geopolymers and Related Alkali-Activated Materials. Annu Rev Mater Res. 2014;44:299-327.
  • [9] Zhang M, Guo H, El-Korchi T, Zhang GP, Tao MJ. Experimental feasibility study of geopolymer as the next-generation soil stabilizer. Construction and Building Materials. 2013;47:1468-78.
  • [10] De Silva P, Sagoe-Crenstil K, Sirivivatnanon V. Kinetics of geopolymerization: Role of Al2O3 and SiO2. Cement Concrete Res. 2007;37:512-8.
  • [11] Saavedra WGV, Angulo DE, de Gutierrez RM. Fly Ash Slag Geopolymer Concrete: Resistance to Sodium and Magnesium Sulfate Attack. J Mater Civil Eng. 2016;28.
  • [12] Sagoe-Crentsil K, Brown T, Taylor A. Drying shrinkage and creep performance of geopolymer concrete. Journal of Sustainable Cement-Based Materials. 2013;2:35-42.
  • [13] Hu SG, Wang HX, Zhang GZ, Ding QJ. Bonding and abrasion resistance of geopolymeric repair material made with steel slag. Cement Concrete Comp. 2008;30:239-44.
  • [14] Sakkas K, Sofianos A, Nomikos P, Panias D. Behaviour of Passive Fire Protection KGeopolymer under Successive Severe Fire Incidents. Materials. 2015;8:6096-104.
  • [15] Jiang X, Xiao R, Ma Y, Zhang M, Bai Y, Huang B. Influence of waste glass powder on the physicomechanical properties and microstructures of fly ash-based geopolymer paste after exposure to high temperatures. Construction and Building Materials. 2020;262.
  • [16] Zhang P, Wang KX, Li QF, Wang J, Ling YF. Fabrication and engineering properties of concretes based on geopolymers/alkali-activated binders - A review. J Clean Prod. 2020;258.
  • [17] Jindal BB. Investigations on the properties of geopolymer mortar and concrete with mineral admixtures: A review. Construction and Building Materials. 2019;227.
  • [18] Farhan KZ, Johari MAM, Demirboğa R. Assessment of important parameters involved in the synthesis of geopolymer composites: A review. Construction and Building Materials. 2020;264.
  • [19] Taxiarchou M, Panias D, Panagiotopoulou C, Karalis A, Dedeloudis C. "Study on the Suitability of Volcanic Amorphous Aluminosilicate Rocks (Perlite) for the Synthesis of Geopolymer-Based Concrete," in Geopolymer Binder Systems, ed. L. Struble and J. Hicks. (West Conshohocken, PA: ASTM International). 2013:34-53.
  • [20] Erdogan ST. Properties of Ground Perlite Geopolymer Mortars. J Mater Civil Eng. 2015;27.
  • [21] Kozhukhova NI, Zhernovsky IV, Strokova VV. Evaluation of geopolymer binders biopositivity based on low-calcium fly ash. International Journal of Applied Engineering Research. 2015;10:35527- 9.
  • [22] Tsaousi GM, Douni I, Panias D. Experimental Evaluation of Efficient Si Dissolution from Perlite at Low Level Activator's Concentration. MineralsBasel. 2018;8.
  • [23] Yadollahi MM, Varolgüneş S. Polipropilen Liflerin Perlit Esaslı Geopolimerlerin Mekanik Davranışına Etkisi. Türk Doğa ve Fen Dergisi. 2018;7:36-41.
  • [24] Yadollahi MM, Dener M. Investigation of elevated temperature on compressive strength and microstructure of alkali activated slag based cements. European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2019.
  • [25] Güzelküçük S, Demir İ. Perlit Esaslı Geopolimer KompozitlereKür Süresi ve Sıcaklığın Etkisi. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi. 2019;11:730-7.
  • [26] Ndjock BIDL, Elimbi A, Cyr M. Rational utilization of volcanic ashes based on factors affecting their alkaline activation. J Non-Cryst Solids. 2017;463:31-9.
  • [27] TSE. TS EN 933-1: Agregaların geometrik özellikleri için deneyler bölüm 1: Tane büyüklüğü dağılımı tayini- Eleme metodu. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye. 2012.
  • [28] TSE. TS EN 1097-6: Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler bölüm 6: Tane yoğunluğuve su emme oranının tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye. 2013.
  • [29] TSE. TS 802: Beton karışım tasarımı hesap esasları, Türk Standartları Ensitiüsü, Ankara, Tükiye. 2016.
  • [30] Akbulut, F., 2020, Kırmızı Çamur ve Yüksek Fırın Cürufunun Perlit Esaslı Geopolimer Beton Özelliklerine Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
  • [31] Wallah SE, Rangan BV. Low Calcium Fly Ash Based Geopolymer Concrete: Long Term Properties. . Research Report GC2, Faculty of Engineering, Curtin University of Technology. 2006.
  • [32] TSE. TS EN 12390-3: Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinin basınç dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye. 2010.
  • [33] ASTM C642. Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, www.astm.org. 2013.
  • [34] ASTM C666 / C666M. Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org. 2015.
  • [35] ASTM C267-01. Standard Test Methods for Chemical Resistance of Mortars, Grouts, and Monolithic Surfacings and Polymer Concretes, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, www.astm.org. 2012.
  • [36] ASTM C311 / C311M. Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use in Portland-Cement Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018, www.astm.org. 2018.
  • [37] ASTM C618. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019, www.astm.org. 2019.
  • [38] Haddad RH, Alshbuol O. Production of geopolymer concrete using natural pozzolan: A parametric study. Constr Build Mater. 2016;114:699-707.
  • [39] Şinik O. Geopolimer betonlarda dayanıklılık özelliklerinin araştırılması / The investigation of durability properties on geopolymer concretes: Afyon Kocatepe Üniversitesi; 2019.
  • [40] Bingöl Ş. Alkali İle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cürufu Geopolimer Harçların Mekanik Ve Durabilite Özelliklerinin Araştırılması: Erciyes Üniversitesi; 2018.
  • [41] Zhang T, Zhang Y, Xiao ZQ, Yang ZL, Zhu HH, Ju JW, et al. Development of a novel bio-inspired cement-based composite material to improve the fire resistance of engineering structures. Constr Build Mater. 2019;225:99-111.
  • [42] Barbosa VFF, MacKenzie KJD. Thermal behaviour of inorganic geopolymers and composites derived from sodium polysialate. Mater Res Bull. 2003;38:319-31.
  • [43] Martin A, Pastor JY, Palomo A, Jimenez AF. Mechanical behaviour at high temperature of alkaliactivated aluminosilicates (geopolymers). Constr Build Mater. 2015;93:1188-96.
  • [44] Zhu HJ, Liang GW, Xu J, Wu QS, Du JZ. Surfacemodification of fly ash and its effect on strength and freezing resistance of slag based geopolymer. Constr Build Mater. 2019;199:574-80.
  • [45] Slavik R, Bednarik V, Vondruska M, Nemec A. Preparation of geopolymer from fluidized bed combustion bottom ash. J Mater Process Tech. 2008;200:265-70.
  • [46] Ekinci E, Turkmen I, Kantarci F, Karakoc MB. The improvement of mechanical, physical and durability characteristics of volcanic tuff based geopolymer concrete by using nano silica, micro silica and Styrene-Butadiene Latex additives at different ratios. Constr Build Mater. 2019;201:257- 67.
  • [47] Djobo JNY, Elimbi A, Tchakoute HK, Kumar S. Mechanical properties and durability of volcanic ash based geopolymer mortars. Constr Build Mater. 2016;124:606-14.
  • [48] Ganeshan M, Venkataraman S. Durability and microstructural studies on fly ash blended selfcompacting geopolymer concrete. Eur J Environ Civ En. 2019.
  • [49] Sate V, Sathonsaowaphak A, Chindaprasirt P. Resistance of lignite bottom ash geopolymer mortar to sulfate and sulfuric acid attack. Cement Concrete Comp. 2012;34:700-8.
APA AKBULUT F, Polat R, KARAGOL F (2021). Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. , 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
Chicago AKBULUT FATİH,Polat Rıza,KARAGOL FATMA Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. (2021): 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
MLA AKBULUT FATİH,Polat Rıza,KARAGOL FATMA Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. , 2021, ss.37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
AMA AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. . 2021; 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
Vancouver AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. . 2021; 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
IEEE AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F "Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması." , ss.37 - 45, 2021. 10.46810/tdfd.798972
ISNAD AKBULUT, FATİH vd. "Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması". (2021), 37-45. https://doi.org/10.46810/tdfd.798972
APA AKBULUT F, Polat R, KARAGOL F (2021). Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. Türk Doğa ve Fen Dergisi, 10(1), 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
Chicago AKBULUT FATİH,Polat Rıza,KARAGOL FATMA Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. Türk Doğa ve Fen Dergisi 10, no.1 (2021): 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
MLA AKBULUT FATİH,Polat Rıza,KARAGOL FATMA Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. Türk Doğa ve Fen Dergisi, vol.10, no.1, 2021, ss.37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
AMA AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. Türk Doğa ve Fen Dergisi. 2021; 10(1): 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
Vancouver AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması. Türk Doğa ve Fen Dergisi. 2021; 10(1): 37 - 45. 10.46810/tdfd.798972
IEEE AKBULUT F,Polat R,KARAGOL F "Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması." Türk Doğa ve Fen Dergisi, 10, ss.37 - 45, 2021. 10.46810/tdfd.798972
ISNAD AKBULUT, FATİH vd. "Erzurum Pasinler Bölgesi Perlitinin Geopolimer Üretiminde Kullanımının Araştırılması". Türk Doğa ve Fen Dergisi 10/1 (2021), 37-45. https://doi.org/10.46810/tdfd.798972