Jeopolimer Betonlarda Sülfürik Asit Etkisinin Araştırılması

Year 2020, Volume: 8 Issue: 2, 1548 - 1561, 30.04.2020

Ümit Yurt , Behçet Dündar , Emriye Çınar

https://doi.org/10.29130/dubited.644176

Cited By: 6

Abstract

İnşaat sektörünün önemli
malzemelerinden biri olan çimento üretimi için yüksek miktarlarda enerji harcanmaktadır.
Çimento üretiminin zararlı etkilerini azaltmaya yönelik araştırmalar
yapılmaktadır.  İnşaat sektöründe çok
fazla kullanım alanı olan çimentolu kompozitler için alternatif olabilecek
çevreci çözümler tercih edilebilir. Çimento kullanılmadan üretilecek yapı
malzemeleri çimento üretim miktarını azaltarak küresel ısınmanın zararlı
etkilerini azaltacaktır. Üretilecek çevreci ürünlerin dayanım ve durabilite
özellikleri açısından hâlihazırda kullanılan yapı malzemelerinin yerine
geçebilecek nitelikte olması beklenmektedir. Bu çalışmada demir çelik
fabrikalarının bir atığı olan Öğütülmüş Yüksek Fırın Cürufu (ÖYFC), Sodyum
Hidroksit (NaOH), Sodyum Silikat (Na2SiO3), agrega,
hiperakışkanlaştırıcı ve su kullanılarak yüksek dayanımlı (65-85 MPa) jeopolimer
betonlar üretilmiştir. Sertleşmiş jeopolimer numuneler, asit saldırılarına
karşı dayanıklılık özelliklerini belirlemek amacıyla 0,5M, 1M ve 1,5 M’lık
Sülfürik Asit (SA) çözeltisi içerisinde 1, 7, 14, 21 ve 28 gün süresince asit
etkisine maruz bırakılmıştır. Jeopolimer numunelerin ağırlık kayıpları, su emme
ve porozite değerleri belirlenmiştir. Sonuç olarak numunelerin asitte kalma
süreleri arttıkça su emme, porozite ve ağırlık kayıp oranlarında artış
gözlemlenmiştir. Su emme -ağırlık kaybı arasındaki ilişkiye benzer şekilde su
emme –porozite arasında da istatiksel olarak doğrusal bir ilişki olduğu
görülmüştür.

Keywords

Asit Etkisi, Jeopolimer Beton, Porozite, Sülfürik Asit, YFC

Investigation of Sulfuric Acid Effect in Geopolymer Concrete

Abstract

High
amounts of energy are used for cement production, which is one of the important
materials of the construction sector. Research
is carried out to reduce the harmful effects of cement production. For the
cementitious composites which have a lot of usage in the construction sector,
alternative solutions which may be an alternative may be preferred. Building
materials to be produced without the use of cement will reduce the amount of
cement production and reduce the harmful effects of global warming. The
environmental products to be produced instead of cementitious composites are
expected to replace the currently used building materials in terms of strength
and durability properties. In this study, high strength (65-85 MPa) geopolymer concretes
were produced by using Blast Furnace Slag (BFS), sodium hydroxide (NaOH),
sodium silicate (Na2SiO3), aggregate, hyper plasticizer
and water. Hardened concrete specimens were subjected to acid effect in 0.5M,
1M and 1.5M Sulfuric Acid (SA) solution for 1, 7, 14, 21 and 28 days to determine their durability to acid
attacks.
Weight loss, water absorption and
porosity values of geopolymer concrete specimen on days 1, 7, 14, 21 and 28
were determined. As a result, increasing acid exposure times increased water
absorption, porosity, and weight loss rates. Similar to the relationship between
water absorption and weight loss, a statistically linear relationship was found
between water absorption and porosity.

Keywords

Acid Effect, Geopolymer Concrete, Porosity, Sulfuric Acid, BFS

References

• [1] Y. Ümit, M. EMİROĞLU, B. ÇOMAK, and M. YÜKSEK, "Kriyojenik Sıcaklık Koşullarının Kendiliğinden Yerleşen Betonların Mekanik Ve Fiziksel Özelliklerine Etkisi," El-Cezeri Journal of Science and Engineering, vol. 3, no. 2, 2016.
• [2] Ü. YURT and M. EMİROĞLU, "Kendiliğinden Yerleşen Betonların Düşük Sıcaklıklardaki Davranışının Tahribatsız Yöntemlerle İncelenmesi," Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, vol. 6, no. 3, pp. 8-15, 2018.
• [3] C. L. Page and M. M. Page, Durability of concrete and cement composites. Elsevier, 2007.
• [4] V. r. Zivica and A. Bajza, "Acidic attack of cement based materials — a review.: Part 1. Principle of acidic attack," Construction and Building Materials, vol. 15, no. 8, pp. 331-340, 2001.
• [5] M. Alexander, A. Bertron, and N. De Belie, Performance of cement-based materials in aggressive aqueous environments. Springer, 2013.
• [6] B. Baradan and S. Aydın, "Betonun Durabilitesi (Dayanıklılık, Kalıcılık)," Beton 2013 Hazır Beton Kongresi, pp. 265-288, 2013.
• [7] P. Basheer, S. Chidiact, and A. Long, "Predictive models for deterioration of concrete structures," Construction and Building Materials, vol. 10, no. 1, pp. 27-37, 1996.
• [8] J. Marchand, I. Odler, and J. P. Skalny, Sulfate attack on concrete. CRC Press, 2001.
• [9] Y. Fan, Z. Hu, and H. Luan, "Deterioration of tensile behavior of concrete exposed to artificial acid rain environment," Interaction and multiscale mechanics, vol. 5, no. 1, pp. 41-56, 2012.
• [10] M. Santhanam, M. D. Cohen, and J. Olek, "Sulfate attack research—whither now?," Cement and concrete research, vol. 31, no. 6, pp. 845-851, 2001.
• [11] B. Dündar, İ. İ. Atabey, And Y. Ümit, "Osmaniye İlinde Hazir Beton Santrallerinde Üretilen Beton Kalitelerinin İstatistiksel Olarak Değerlendirilmesi," Selçuk-Teknik Dergisi, vol. 16, no. 2, pp. 71-86, 2017.
• [12] H. Toutanji, L. Zhao, and Y. Zhang, "Flexural behavior of reinforced concrete beams externally strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic matrix," Engineering Structures, vol. 28, no. 4, pp. 557-566, 2006.
• [13] H. Toutanji and Y. Deng, "Comparison between organic and inorganic matrices for RC beams strengthened with carbon fiber sheets," Journal of Composites for Construction, vol. 11, no. 5, pp. 507-513, 2007.
• [14] J. L. Provis and J. S. Van Deventer, Alkali activated materials: state-of-the-art report, RILEM TC 224-AAM. Springer Science & Business Media, 2013.
• [15] J. S. van Deventer, J. L. Provis, P. Duxson, and D. G. Brice, "Chemical research and climate change as drivers in the commercial adoption of alkali activated materials," Waste and Biomass Valorization, vol. 1, no. 1, pp. 145-155, 2010.
• [16] C. Shi, D. Roy, and P. Krivenko, Alkali-activated cements and concretes. CRC press, 2003.
• [17] M. Zhang, M. Zhao, G. Zhang, D. Mann, K. Lumsden, and M. Tao, "Durability of red mud-fly ash based geopolymer and leaching behavior of heavy metals in sulfuric acid solutions and deionized water," Construction and Building Materials, vol. 124, pp. 373-382, 2016.
• [18] B. B. Jindal, "Investigations on the properties of geopolymer mortar and concrete with mineral admixtures: A review," Construction and Building Materials, vol. 227, p. 116644, 2019.
• [19] T. Bakharev, "Durability of geopolymer materials in sodium and magnesium sulfate solutions," Cement and Concrete Research, vol. 35, no. 6, pp. 1233-1246, 2005.
• [20] M. Komljenović, Z. Baščarević, N. Marjanović, and V. Nikolić, "External sulfate attack on alkali-activated slag," Construction and Building Materials, vol. 49, pp. 31-39, 2013.
• [21] F. Shahrajabian and K. Behfarnia, "The effects of nano particles on freeze and thaw resistance of alkali-activated slag concrete," Construction and Building Materials, vol. 176, pp. 172-178, 2018.
• [22] Z. Sun, X. Lin, and A. Vollpracht, "Pervious concrete made of alkali activated slag and geopolymers," Construction and Building Materials, vol. 189, pp. 797-803, 2018.
• [23] Y. J. Patel and N. Shah, "Enhancement of the properties of Ground Granulated Blast Furnace Slag based Self Compacting Geopolymer Concrete by incorporating Rice Husk Ash," Construction and Building Materials, vol. 171, pp. 654-662, 2018.
• [24] Beton-Sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 4: Basınç dayanım Deney makinelerinin özellikleri, 2002.
• [25] Ön yapımlı beton mamuller-Cam elyaf takviyeli çimento (ctc) deney metodu-Bölüm 6: Suya daldırma yoluyla su emme ve kuru yoğunluk tayini 1999.
• [26] S. T. YILDIRIM, "Lif takviyeli betonların performans özelliklerinin araştırılması/The investigation of performance characteristics of reinforced concretes," 2002.