Effect of aggregate properties on the mechanical and absorption characteristics of geopolymer mortar

Abstract

Üretiminde önemli çevresel sorunlara neden olan Portland çimentosunun imalatı için çeşitli doğal kaynaklar tüketilmektedir. Jeopolimerizasyon adı verilen yeni bir teknolojik süreç bu konuda yenilikçi bir çözüm getirmektedir. Jeopolimerler karbon emisyonu potansiyelini düşürmenin yanı sıra, uçucu kül, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, metakaolin, vb. gibi birçok endüstriyel atık ürünü veya doğal puzolan ile sentezlenebilir. Bu çalışmada, uçucu kül esaslı jeopolimer harcın agrega özellikleri ile bazı mühendislik özellikleri arasındaki ilişkiyi ortaya koymak amacıyla deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Bu amaç doğrultusunda, agrega olarak iki tür kum ve dört farklı gradasyon kullanılmıştır. Jeopolimer bağlayıcı, alkalin sıvılar ve uçucu kül karışımından oluşmaktadır. Kırma kireç taşı, karışık kum ve doğal kum için sırasıyla basınç dayanımı değerleri 47.83-40.25 MPa, 44.93-38.09 MPa, ve, 39.37-28.25 MPa aralığındadır. Ayrıca, su emme ve kılcal su emme deneyleri ile jeopolimer harçların geçirimlilikleri değerlendirilmiştir. Elde edilen test sonuçlarına göre uçucu kül esaslı jeopolimer harcın su emme kapasitesinin karışık agregalı olanlarda (%50 kırma kireç taşı ve %50 doğal kum), tek tip agregalı olanlara kıyasla iyileştiği gözlenmiştir.

Various amounts of natural resources are consumed to manufacture ordinary Portland cement which causes considerable environmental problems for its production. A new technological process called geopolymerization provides an innovative solution in this issue. In addition to potentially reducing carbon emissions, geopolymers can be synthesized with many industrial waste products or natural pozzolans such as fly ash, ground granulated blast furnace slag, metakaolin, etc. In the present study, the experimental study was executed to establish the relation between aggregate features and some engineering properties of fly ash based geopolymer mortar. To achieve this goal, two types of sand and four grading of each type of aggregate were used. The geopolymer binder is mixture of alkaline liquids and fly ash. Compressive strength values were in the range of 47.83-40.25 MPa, 44.93-38.09 MPa, and 39.37-28.25 MPa, for crushed limestone, combined sand, and natural sand respectively. In addition, the absorption of geopolymer mortar, made of these mixes, was also studied, using water absorption test and water sorptivity test. The test results indicated that absorption of fly ash based geopolymer mortar was improved by using combined sand aggregate (50% crushed limestone and 50% natural sand) compared to the ones with single aggregate type.