Mechanical and Durability Properties of the Geopolymer Paste Produced With Ground Granulated Blast Furnace Slag and Pumice Powder

Abstract

Çimento üretimi, birçok çevre sorununa yol açan büyük miktarlarda CO2 emisyonuna neden olur. Çimento üretiminden kaynaklanan enerji ve gaz salınımını azaltma isteği nedeniyle hammadde olarak çimento kullanılmadan alüminosilikat malzemeler kullanılarak beton üretmek için „geopolimerizasyon' adı verilen yeni bir teknoloji geliştirilmiştir. Farklı parametrelerin, farklı oranlarda öğütülmüş yüksek fırın cürufu ve pomza içeren geopolimer harç üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi amacıyla yapılan bu çalışmada, bağlayıcı malzeme olarak 100:0 , 90:10 , 80:20 , 70:30 ve 60:40 oranlarında (cüruf : pomza) sodyum hidroksit (NaOH) ile 12 ve 14 molar çözelti konsantrasyonu ile aktive edilerek, 65 °C sıcaklıkta 3 ve 7 gün boyunca kürlenmiştir. Bu parametrelerin basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yüksek sıcaklık ve donma-çözülme direnci ile ve radyasyon zırhlama üzerine etkileri incelenmiştir. % 100 cüruf ve %0 pomza içeren numunelerde sırasıyla 7 ve 28. günde maksimum basınç dayanımı 100.41 ve 88.62 MPa olarak elde edilmiş, karışımdaki pomza oranı % 40'a yükselince, basınç dayanımı sırasıyla 33.99 ve 25.1 MPa'ya düşmüştür. Sonuçlar, cürufun basınç dayanımını iyileştirdiği ve donma-çözülmeye, pomzanın ise yüksek sıcaklığa karşı iyi bir dirence sahip olduğunu göstermiştir. Yüksek basınç dayanımı, cüruf için uzun süreli fırında kürleme ile elde edilirken, pomza için etüvde kürlemede kısa süreli ve düşük sıcaklıkta elde edilmiştir. Sonuç olarak, en etkili parametre, birinci derecede cüruf / pomza yüzdesi ve ardından NaOH molariteleri olurken, en düşük etkili parametre ise kürleme süresi olmuştur.Manufacturing cement results in huge quantities of CO2 emissions which is led to many environmental affairs. The desire to lessen the releasing of energy and gases due to producing cement a new technology called geopolymerization has been developed to provide concrete without utilizing cement by using aluminosilicate materials as raw materials. This study is devoted to evaluating the impact of various parameters on the geopolymer-based slag/pumice paste. Slag (GGBFS) and pumice powder were utilized as a binder in different ratios of slag/pumice (100:0,90:10,80:20,70:30and 60:40) and activated with Sodium Hydroxide (NaOH) with 12 and 14 molarities concentration, cured for 3 and 7 days at temperature 65 °C. The impact of these parameters was investigated on compressive strength, Flexural strength, resistance to elevated temperature, freeze-thaw, and radiation shielding. The maximum compressive strength 100.41 and 88.62 MPa were obtained at 7 and 28 days respectively for specimens with 100 % slag and 0 % pumice. Moreover, by increasing pumice to 40 % the compressive strength was decreased to 33.99 and 25.1 MPa respectively. Results indicated that slag has excellent compressive strength and good resistance to freeze-thaw, while pumice has good resistance to elevated temperature. A high compressive strength can be achieved by long period oven curing for slag, whereas for pumice by a short period in oven curing and long period with low temperature. In conclusion, the most effective parameter out of the different parameters was the percentage of slag/pumice at the first degree and then the molarities of NaOH, while the lowest effective parameter was the curing time.