Uçucu Kül Esaslı Geopolimer Harçlara Diatomit İkamesinin Isı İletkenliğe Etkisi

Yıl 2020, Cilt: 36 Sayı: 3, 312 - 324, 31.12.2020

Serhan İlkentapar , Ezgi Örklemez

Öz

Bu çalışmada F sınıfı uçucu kül tabanlı geopolimer harçlara diatomit ikamesinin etkileri araştırılmıştır. Diatomit ikameli geopolimer harçların ısı iletkenlik katsayısı, ultrasonik geçiş hızı, yarmada çekme dayanımı ve birim ağırlık özellikleri incelenmiştir. Ayrıca geopolimer hamurların mikro yapısı üzerinde FESEM incelemeleri yapılmıştır. Çalışmada üretilen numunelerde ağırlıkça su/bağlayıcı oranı 0,31 ve kum/bağlayıcı oranı 3,0 olarak belirlenmiştir. Aktivatör olarak sodyum hidroksit (NaOH) seçilmiş̧ olup, bağlayıcı malzemeye göre ağırlıkça %10 oranında Na+ içerecek şekilde kullanılmıştır. Karışımların hazırlanmasında uçucu küle ağırlıkça %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında diatomit ikame edilmiştir. Üretilen geopolimer harçlar 90°C sıcaklıkta 24 saat sıcaklık kürüne tabii tutulmuştur. Sonuç olarak %1, %2, %3 oranında diatomit ikamesi, referans numuneye göre daha boşluksuz yapıda geopolimer oluşumunu sağlarken, %4 ve % 5 oranında diatomit ikamesi daha boşluklu yapı oluşumuna sebep olmuştur. Buna paralel olarak en düşük ısı iletkenlik katsayısı % 5 oranında diatomit ikamesi ile elde edilirken, en yüksek yarma dayanımı sonucu da %3 oranında diatomit ikamesi ile elde edilmiştir. Ayrıca diatomit ikameli geopolimer harçlarda ısı iletkenlik katsayısı ile ultrasonik geçiş hızı ( R=0,9275), yarma dayanımı (R=0,9645) ve birim ağırlık değeri (R=0,9327) arasında yüksek oranda doğrusal ilişki olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Geopolimer harç, Uçucu kül, Diatomit, Isı iletkenlik, Sıcaklık kürü

Destekleyen Kurum

Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Proje Numarası

FLY-2019-9195

Teşekkür

Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından FLY-2019-9195 kodlu proje ile desteklenmiştir

Kaynakça

• [1] Davidovits, J., 1994. Globalwarmingimpact on thecementandaggregatesindustries. World Resource Review, 6, 263.
• [2] P.K. Mehta.2001. Reducing the Environmental İmpact of Concrete, Concr. Int. 23(10) (2001) 61–66.
• [3] Karthik A, Sudalaimani K, Vijayakumar CT. 2017. Durability Study on Coal Fly Ash-Blast Furnace Slag Geopolymer Concretes. Ceram Int 43:11935–11943.
• [4] Gunasekara C, Law DW, Setunge S, Sanjayan JG. 2015. Zeta Potential, Gel Formation and Compressive Strength of Low Calcium Fly Ash Geopolymers. Constr Build Mater 95:592–599.
• [5] N.B. Singh, B. Middendorf , 2008.Chemistry of Blended Cements Part-I: Natural Pozzolanas, Fly Ashes and Granulated Blast-furnace Slags. Cem. Int., 6 (4) pp. 76-91.
• [6] S.P. Pandey, A.K. Singh, R.L. Sharma, A.K. Tiwari . 2003. Studies on High Performance Blended/Multiblended Cements and Their Durability Characteristics .Cem. Concr. Res., 33 (9) , pp. 1433-1436.
• [7] N.B Singh, B. Middendorf. 2020. Geopolymers as an Alternative to Portlant Cement: An Overview. Construction and Building Materials vol 237.
• [8] J. Feng, R. Zhang, L. Gong, Y. Li, W. Cao, X. Cheng. 2015. Development of Porous Fly Ash-Based Geopolymer with Low Thermal Conductivity. Mater. Des., 65 (2015), pp. 529-533.
• [9] Davidovits J., (1991), Geopolymers: Inorganic polymerie new materials, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 37, 1633-1656.
• [10] Khale D., Chaudhary R. 2007. Mechanism of Geopolymerization and Factors Influencing its Development: A Review. Journal of Materials Science, 42, 729– 746.
• [11] J. Davidovits, Geopolymer.1991. İnorganic Polymeric New Materials. J. Therm. Anal.37 (1991) 1633–1656.
• [12] İlkentapar, S., Atiş, C. D. , Karahan, Ö. I. , & Avsaroglu, E. B. G. 2017. Influence of Duration of Heat Curing and Extra Rest Period After Heat Curing on the Strength and Transport Characteristic of Alkali Activated Class F Fly Ash Geopolymer Mortar. Construction and Building Materials , vol.151, 363-369.
• [13] Atiş, C.D., Görür, E. B., Karahan, O., Bilim, C., İlkentapar, S., Luga, E. 2015. Very High Strength (120 MPa) Class F Fly Ash Geopolymer Mortar Activated at Different NaOH Amount, Heat Curing Temperature and Heat Curing Duration. Construction and Building Materials, 96: 673-678.
• [14] Durak, U., Karahan, O., Uzal, B., İlkentapar, S., Atiş, C. D. 2020. Influence of Nano SiO2 and Nano CaCO3 Particles on Strength, Workability, and Microstructural Properties of Fly Ash-Based Geopolymer. Structural Concrete , vol.0, no.0, pp.1, 2020.
• [15] G. Görhan, G. Kürklü. 2014. The İnfluence of The NaOH Solution on The Properties of The Fly Ash-Based Geopolymer Mortar Cured at Different Temperatures. Compos. Part B, 58 (2014), pp. 371-377.
• [16] Kaya M, Uysal M, Yılmaz K, Karahan O, Atiş C,D. 2020. Mechanical Properties of Class C and F Fly Ash Geopolymer Mortars. Gradevinar, 2020/05, Volume 72, issue 4, Pages 297-309.
• [17] N. Toniolo, A.R. Boccaccini. 2017. Fly Ash-Based Geopolymers Containing Added Silicate Waste. A Review Ceram. Int. 43(17):14545-14551.
• [18] F.N. Okoye, J. Durgaprasad, N.B. Singh. 2016. Effect of Silica Fume on Mechanical Properties of Fly Ash Based-Geopolymer Concrete. Ceram. Int., 42 (2) (2016), pp. 3000-3006.
• [19] F.N. Okoye, S. Prakash, N.B. Singh. 2017. Durability of Fly Ash Based Geopolymer Concrete in The Presence of Silica Fume. J. Clean. Prod., 149 (2017), pp. 1062-1067.
• [20] Durak, U., Karahan, O., Uzal, B., İlkentapar, S., & Atiş, C. D. 2018. The investigation of mechanical effects of nano sio2 particles for different sodium ion concentartions on fly ash based geopolmer mortar . 13th Internatioanl Congress on Advances in Civil Engineering.
• [21] Sevinç, A. H., Durgun, Y.M., 2020. Properties of High-Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concretes İmproved with High-Silica Sources. Construction and Building Materials 261(2020)120014.
• [22] F. Akhtar,Y. Rehman, L.t Bergström. 2010. A Study of The Sintering of Diatomaceous Earth to Produce Porous Ceramic Monoliths with Bimodal Porosity and High Strength. Powder Technol. 201 (2010) 253–257.
• [23] H. Elden, G. Morsy, M. Bakr. 2010. Diatomite: Its Characterization, Modifications and Applications, Asian J. Mater. Sci. 2(3) (2010) 121−136.
• [24] Thammarong, S., Lertcumfu, N., Jaita, P., Manotham, S., Tunkasiri, T., Pimpha, N., & Rujijanagul, G. 2019. The Effects of Replacement Metakaolin with Diatomite in Geopolymer Materials. Key Engineering Materials, 798, 267–272.
• [25] Thammarong, S., Lertcumfu, N., Jaita, P., Manotham, S., Tunkasiri, T., Pimpha, N., & Rujijanagul, G. 2019. The Effects of Replacement Metakaolin with Diatomite in Geopolymer Materials. Key Engineering Materials, 798, 267–272.
• [26] Tokay H. 2019. Vermikülit ve Uçucu Kül Katkılı Geopolimer Harç Üretilmesi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Bartın, 72s.
• [27] TS EN 1015-11., 2000. Kagir harcı - Deney metotları - Bölüm 11: Sertleşmiş harcın basınç ve eğilme dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• [28] TS EN 1008, 2003. Beton karma suyu- Numune alma, deneyler ve beton endüstrisindeki işlemlerden geri kazanılan su dahil, suyun, beton karma suyu olarak uygunluğunun tayini kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• [29] TS EN 12504-4,. Testing concrete - Part 4: Determination of ultrasonic pulse velocity. Ankara: TSE, 2012.
• [30] TS 2824 EN 1338/AC Zemin Döşemesi İçin Beton Kaplama Blokları - Gerekli Şartlar Ve Deney Metotları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2009.
• [31] Whitehurst, E.A., “Soniscope Tests Concrete Structures”, Journal of the American Concrete Institute,47, 433-444, 1951.
• [32] Zoldners, N.G., “Thermal Properties of Concrete Under Sustained Elevated Temperatures”, ACI Publication, SP-25, 1-31, 1971.
• [33] Özcan, F.; Akçaözoğlu, K. 2018. Hava Sürüklenmiş Betonların Isıl İletkenlik Değerlerinin Belirlenmesi. Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7, 716-724.
• [34] Davraz M, Kilinçarslan S, Koru M, Tuzlak F. 2016. Investigation of Relationships Between Ultrasonic Pulse Velocity and Thermal Conductivity Coefficient in Foam Concretes. Acta Phys Pol A. 2016;130(1):469–70.
• [35] Örklemez E., 2019. Uçucu Kül Tabanlı Geopolimer Harçlarda Diatomit İkamesinin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkilerinin Araştırılması. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Kayseri, 137s.