Year 2020, Volume 10 , Issue 2, Pages 177 - 185 2020-12-27

Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars
Alkali İçeriği ve Aktivatör Modülünün Alkali Aktive Edilmiş Harçların Mekanik Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Ahmet Onur PEHLİVAN [1]


Alkali activation is a promising method of reducing cement production considerably without further significant investments. Utilization of these materials are of extreme importance when environmental aspects such as CO2 emissions and energy consumptions are considered. In this article, effect of activator modulus and alkali content on fresh behavior and mechanical properties were investigated. 12 M NaOH solution and sodium silicate solution with a modulus of 3 were used. Water-to-binder ratio was selected as 0.5 for all specimens where binder content was calculated as the total of slag content plus activator solids. Slag content was 500 kg/m3 for all mixtures. Mechanical tests were conducted on 40 x 40 x 160 mm prismatic specimens. Results indicate that mechanical properties of alkali activated mixtures are highly dependent on both parameters hence proper optimization of these two parameters becomes compulsory. In this study, it is concluded that alkali content (Na2O/slag) should be selected 9% and whereas activator modulus should be leveled near a value of 1.5. Flexural properties were also highly affected from optimization of these parameters and similar findings are deduced. Early strength evaluations are highly dependent on activator modulus. Workability of the mixture was also assessed and it should be noted that flowability of mixture was adversely affected with the increasing activator solids content.
Alkali aktivasyonu çok büyük yatırımlar yapılmadan dahi çimento üretimini önemli seviyede indirgeyebilecek umut verici bir yöntem olarak görülmektedir. Atık olarak görülen cürufların bu şekilde endüstriye kazandırılması ile CO2 emisyonlarının ve enerji tüketiminin azalması, bu malzemelerin sürdürelebilirlik kapsamında önemli katkılar sağlayabileceğini işaret etmektedir. Bu çalışmada, alkali içeriği ve alkali aktivatör modülü değerlerinin alkali aktivasyonu sürecinde harç numunelerin akışkanlık ve mekanik özellikleri üzerindeki özellikleri araştırılmıştır. Aktivatör olarak 12 M NaOH çözeltisi ve 3 modüllü sodyum silikat kullanılmıştır. Su-çimento oranı 0.5 olarak belirlenmiş ve bağlayıcı miktarı karışımda kullanılan curuf ve katı aktivatör miktarlarının toplamı olarak alınmıştır. Harç numuneler hazırlanırken cüruf miktarı 500kg/m3 olarak tercih edilmiş ve 40 x 40 x 160 mm prizmatik kalıplara dökülerek 7 ve 28 gün boyunca kürde tutulmuşlardır. Harç numunelerin mekanik özelliklerinin kullanılan her iki parametreye daha fazlasıyla bağımlı olduğu ve parametrelerin optimizasyonunun çok önemli olduğu gözlenmiştir. Çalışmanın özelinde kullanılan değerlerle mekanik özellikler açısından en iyi parametre seçimi olarak aktivasyon modülünün 9% ve aktivatör modülünün 2 olduğu seçenek olarak bulunmuştur. Erken dayanım sonuçlarının ağırlık olarak aktivatör modülü değerlerinden fazlasıyla etkilendiği gözlenmiştir. Harç karışımlaranın işlenebilirlik sonuçlarının özellikle katı aktivatör miktarının artmasıyla olumsuz etkilendiği gözlenmiştir.
  • Akçaozoğlu, K., Akcaozoglu, S., Acikgoz, A. 2018. Investigation of hydration temperature of alkali activated slag based concrete. KSCE J. Civ. Eng., 22(8): 2994-3002. Doi: 10.1007/s12205- 017-0219-4
  • ASTM 1437 2015. Standard test method for flow of hydraulic cement mortar, American Society for Testing and Materials.12-15. Doi: 10.1520/C1437-15.2
  • ASTM 348 2020. Standard test method for flexural strength of hydraulic-cement mortars, American Society for Testing and Materials. Doi: 10.1520/C0348-20
  • ASTM 349 2019. Standard test method for compressive strength of hydraulic-cement mortars (using portions of prisms broken in flexure), American Society for Testing and Materials. Doi: 10.1520/C0349-18
  • Aydın, S., Baradan, B. 2014. Effect of activator type and content on properties of alkali activated slag mortar. Compos. B. Eng. 57: 166-172. Doi: 10.1016/j.compositesb.2013.10.001
  • Babaee, M., Castel, A. 2018. Chloride diffusivity, chloride threshold, and corrosion initiation in reinforced alkali-activated mortars: role of calcium, alkali, and silicate content. Cem. Concr. Res., 111: 56-71. Doi: 10.1016/j.cemconres.2018.06.009
  • Bakharev, T., Sanjayan, JG., Cheng, Y. 1999. Alkali activation of Australian slag cements. Cem. Concr. Res. 29(1): 113-120. Doi: 10.1016/S0008-8846(98)00170-7
Primary Language en
Subjects Engineering
Journal Section Research Articles
Authors

Author: Ahmet Onur PEHLİVAN (Primary Author)
Institution: MALTEPE ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Dates

Publication Date : December 27, 2020

Bibtex @research article { karaelmasfen847951, journal = {Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi}, issn = {2146-7277}, address = {Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi}, publisher = {Bulent Ecevit University}, year = {2020}, volume = {10}, pages = {177 - 185}, doi = {}, title = {Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars}, key = {cite}, author = {Pehlivan, Ahmet Onur} }
APA Pehlivan, A . (2020). Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars . Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi , 10 (2) , 177-185 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/en/pub/karaelmasfen/issue/58727/847951
MLA Pehlivan, A . "Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars" . Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 10 (2020 ): 177-185 <https://dergipark.org.tr/en/pub/karaelmasfen/issue/58727/847951>
Chicago Pehlivan, A . "Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars". Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 10 (2020 ): 177-185
RIS TY - JOUR T1 - Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars AU - Ahmet Onur Pehlivan Y1 - 2020 PY - 2020 N1 - DO - T2 - Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 177 EP - 185 VL - 10 IS - 2 SN - 2146-7277- M3 - UR - Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars %A Ahmet Onur Pehlivan %T Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars %D 2020 %J Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi %P 2146-7277- %V 10 %N 2 %R %U
ISNAD Pehlivan, Ahmet Onur . "Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars". Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 10 / 2 (December 2020): 177-185 .
AMA Pehlivan A . Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2020; 10(2): 177-185.
Vancouver Pehlivan A . Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2020; 10(2): 177-185.
IEEE A. Pehlivan , "Effect of Alkali Content and Activator Modulus on Mechanical Properties of Alkali Activated Mortars", Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol. 10, no. 2, pp. 177-185, Dec. 2021