Development of geopolymer composite building materials using different mineral materials

Beton, dünyada en çok kullanılan yapı malzemesidir. Ancak çimento imal edilirken yüksek miktarda enerji tüketilmekte ve ciddi miktarda karbondioksit salımı yapılmaktadır. Çimentonun neden olduğu bu olumsuzlukların azaltılabilmesi için araştırmacılar alternatif yapı malzemeleri hakkındaki çalışmalarını hızlandırmıştır. Bu muhtemel bağlayıcılardan birisi de alüminosilikatların, alkali veya asit çözeltileri ile birlikte kullanılmasıyla elde edilen geopolimerlerdir. Geopolimer üretiminde genellikle dış bir enerji kaynağına ihtiyaç duyulmakta ve bu amaçla çoğunlukla elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Kullanılan enerji miktarının azaltılması için farklı araştırmalar yapılmış ve mikrodalga kürünün geopolimer üretiminde kullanılmasının mümkün olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada hem etüv hem de mikrodalga kürü yardımıyla uçucu kül, kil, pomza ve perlit esaslı geopolimer harçlar üretilmiş ve bunların dayanım ve durabilite özellikleri hem birbirleri hem de çimento harçları ile karşılaştırılmıştır. SEM/EDS, XRD, TGA ve FT-IR analizleri ile geopolimerlerin içyapı özellikleri irdelenmiştir. Ayrıca çelik lifler kullanılarak geopolimerlerin SIFCON ve lifli beton üretimindeki kullanılabilirliği incelenmiştir. Çalışma sonucunda, mikrodalga kürü kullanılarak çok kısa sürelerde etüv kürüne kıyasla daha düşük enerji sarfiyatı ile geopolimer yapı malzemesi üretiminin mümkün olduğu, tasarruf edilen enerji miktarının alüminosilikat türü ve karışım oranlarına bağlı olarak %77-87 aralığında değiştiği, geopolimer harçların bazı alanlardaki durabilite özelliklerinin benzer basınç dayanımına sahip çimento harçlarından daha üstün olduğu belirlenmiştir.Concrete is the most used building material in the world. However, a high amount of energy is consumed, and an excessive amount of carbon dioxide is emitted during the production of cement. In order to reduce these negative effects caused by cement production, researchers have accelerated their studies on alternative building materials. One of these possible binders is geopolymers produced with aluminosilicates and alkali or acid solutions. In the production of geopolymer, an external energy source is needed, and generally electrical energy is used for this purpose. Different studies have been carried out to reduce the amount of energy to show that it is possible to use microwave curing in the geopolymer production. In this study, fly ash-, clay-, pumice- and perlite- based geopolymer mortar specimens were produced with both oven and microwave curing and their strength and durability properties were compared with each other and with those of cement-based ones. The microstructure properties of geopolymers were investigated by SEM/EDS, XRD, TGA and FT-IR analyses. The usability of geopolymers in the production of SIFCON and fiber-reinforced concrete using steel fibers was examined. It was determined that it is possible to produce geopolymer building materials with lower energy consumption compared to oven curing in very short times with microwave curing. Upon microwave curing 77 to 87% energy was saved, depending on the aluminosilicate type and mix proportions. Moreover, some durability properties of the geopolymer mortars were found to be superior to that of the counterpart cement-based mortars