Mechanical and Durability Properties of the Geopolymer Cement Produced With Pumice Powder and Fly Ash

Abstract

Portland Çimentosunun üretiminin çevre kirliliğine ve yüksek enerji tüketimine neden olması, birçok araştırmacıyı, çimento yerine yeni bir bağlayıcı bulmaya yönlendirmiştir. Silika ve Aluminanın, alkali aktivatör ile kürlenmesi sonucu üretilen Geopolimer bağlayıcılar Çimento yerine kullanılabilecek bir malzeme olarak düşünülmektedir. Bu çalışmada Geopolimer bağlayıcı yüksek oranda silika ve alümina içeren pomza tozu ve uçucu kül, ile üretilmiştir. Bu amaçla 6 farklı yüzde oranında pomza ve uçucu kül karışımı, 6 farklı alkali/bağlayıcı oranında denenmiştir. Alkali aktivatör olarak NaOH çözeltisi, 2,4 ve 6 gün boyunca 60 ° C'de kürleme ile 12M sabit konsantrasyonda kullanılmıştır. Kıvam, basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve tahribatsız ulrases hız geçişi testleri ve yüksek sıcaklık ve donma çözülme dirençleri farklı karışımlar için belirlenmiştir. Test sonuçlarına göre pomza tozu ve uçucu kül karışımları içeren geopolimer bağlayıcılar, optimum (31.02, 32.03, 36.76, 50.43, 57.17 ve 69.90 MPa) basınç dayanımlarında sırasıyla (P100-R0.46, P80-R0.46, P60-R0.42, P40-R0.38, P20-R0.34 ve P0-R0.30) karışımları için elde edilmiştir. Uçucu kül oranının artmasıyla geopolimer örneklerinin farklı özelliklerinin iyileştiği görülmüş, en iyi kürleme süresi 6 gün olarak belirlenmiştir. Test sonuçları alkali/bağlayıcı oranı ve kıvamın geopolimer numunelerin özellikleri üzerinde önemli derecede etkili olduğunu göstermiştir.

A new and improved invention of binder materials has become an urgent need in order to reduce reliance on Portland cement while minimizing environmental pollution and energy consumption associated with its manufacture. Geopolymer cement can be used as a possible alternative. Its production requires use of silica-alumina materials, an alkaline-activator solution, and a curing time. In this research, pumice powder and fly ash, both high in silica and alumina have been used to produce geopolymer paste. Six pumice-fly ash percentages and six alkaline solution-to-binder (A/B) ratios were used. NaOH as an alkaline activator solution was constant at a concentration of 12M with curing at 60°C for 2, 4, and 6 days. Several laboratory tests such as consistency, strength tests, and UPV test as well as for elevated temperature resistance and freezing-thawing cycles resistance tests were used to investigate the behavior, performance of various geopolymer mixtures. The results confirm that pumice powder with fly ash can be utilized to create good geopolymeric binders with optimum compressive strengths of (31.02, 32.03, 36.76, 50.43, 57.17, and 69.90 MPa) for mixtures (P100-R0.46, P80-R0.46, P60-R0.42, P40-R0.38, P20-R0.34, and P0-R0.30) respectively. The results revealed that the increase in the content of fly ash led to the development of the different properties of geopolymer samples tested. The best curing time for the best values was found in 6 days. The results also showed that the alkaline solution to binder ratios and consistency had a significant effect on the geopolymers.