Research Article
BibTex RIS Cite

Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması

Year 2022, Volume: 5 Issue: 2, 812 - 828, 18.07.2022
https://doi.org/10.47495/okufbed.987742

Abstract

Bu çalışmada uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak üretilen geopolimer harç numunelerde atık demir tozu kullanımı araştırılmıştır. Çalışmada atık demir tozları agrega ile ağırlıkça %10, %20 ve %30 oranlarında yer değiştirilerek kullanılmıştır. Uçucu kül ile üretilen harç numunelerde aktivatör olarak sodyum hidroksit kullanılmış ve numuneler 24-48 saat 75 ve 100C’de ısıl küre tabi tutulmuştur. Yüksek fırın cürufu ile üretilen harç numunelerde ise aktivatör sodyum metasilikat kullanılmış ve numuneler 3, 7, 28 ve 90 gün boyunca oda koşullarında kür edilmiştir. Kür süresini tamamlayan tüm harç numunelerin birim ağırlık, eğilme ve basınç dayanımları belirlenmiştir. Ayrıca her iki karışım sisteminde de en iyi sonuçları veren numunelerin su emme ve boşluk oranları ile aşınma dirençleri ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, agrega ile ikame edilerek kullanılan atık demir tozunun yüksek fırın cüruflu sistemlerde olumlu sonuçlar vermezken, uçucu kül ile üretilen sistemlerde aşınma, eğilme ve basınç dayanımlarına pozitif katkı sağlayabildiğini göstermiştir.

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

2209

Thanks

Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı kapsamında desteklenmiştir

References

  • Abraham, Anu C, and P K Sindhu. 2017. “Optimization of Granite and Iron Powder as Partial Replacement of Fine Aggregate in Concrete.” International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology 6: 7973–81.
  • ASTM C618. 2012. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use. merican Society for Testing and Material.
  • Atabey, İsmail İsa, Okan Karahan, Cahit Bilim, and Cengiz Duran Atiş. 2020. “Very High Strength Na2sio3 and Naoh Activated Fly Ash Based Geopolymer Mortar.” Cement, Wapno, Beton 2020(4): 292–305.
  • Atiş, C. D. et al. 2015. “Very High Strength (120 MPa) Class F Fly Ash Geopolymer Mortar Activated at Different NaOH Amount, Heat Curing Temperature and Heat Curing Duration.” Construction and Building Materials 96: 673–78.
  • Aydın, Serdar. 2010. “Alkalilerle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cürufu Bağlayıcılı Lifli Kompozit Geliştirilmesi.” Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
  • Bingöl, Şinasi, Cahit Bilim, Cengiz Duran Atiş, and Uğur Durak. 2020. “Durability Properties of Geopolymer Mortars Containing Slag.” Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering 44(S1).
  • Binici, Hanifi, Ahmet H Sevinç, and Hanifi Geçkil. 2015. “ATIK DEMİR TOZU KATKILI HARÇ VE BETONLARIN DURABİLİTE ÖZELLİKLERİ.” Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 30(June): 1–16.
  • BS EN 450-1: 2012. “Fly Ash for Concrete, Part 1: Definition, Specifications and Conformity Criteria.” British Standard.
  • Durak, Ugur et al. 2021. “A New Parameter Influencing the Reaction Kinetics and Properties of Fly Ash Based Geopolymers: A Pre-Rest Period before Heat Curing.” Journal of Building Engineering 35(November 2020).
  • Durak, Uğur et al. 2020. “Influence of Nano SiO2 and Nano CaCO3 Particles on Strength, Workability, and Microstructural Properties of Fly Ash-Based Geopolymer.” Structural Concrete (April 2020): 352–67.
  • Erdoğan, Turhan. 2015. Beton. 5th ed. Ankara, Turkey: Odtü Yayıncılık.
  • Ghannam, Shehdeh, Husam Najm, and Rosa Vasconez. 2016. “Experimental Study of Concrete Made with Granite and Iron Powders as Partial Replacement of Sand.” Sustainable Materials and Technologies 9: 1–9. http://dx.doi.org/10.1016/j.susmat.2016.06.001.
  • Kaya, Mehmet et al. 2020. “Mechanical Properties of Class C and F Fly Ash Geopolymer Mortars.” Journal of the Croatian Association of Civil Engineers 72(04).
  • Kim, Jeong Jin, Young Sun Heo, and Takafumi Noguchi. 2015. “Effect of Iron Powder on Inhibition of Carbonation Process in Cementitious Materials.” ISIJ International 55(7): 1522–30.
  • Neville, Adam M. 2011. London: Pitman Publishing Properties of Concrete, 4th.
  • Özodabaş, Aylin. 2014. “Alkalilerle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cüruflu Harçların Performansının Geliştirilmesi.” Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
  • Provis, J. L. 2014. “Green Concrete or Red Herring? - Future of Alkali-Activated Materials.” In Advances in Applied Ceramics,.
  • Provis, John L., and Jannie S J Van Deventer. 2009. Geopolymers: Structures, Processing, Properties and Industrial Applications Geopolymers: Structures, Processing, Properties and Industrial Applications.
  • Şimşek, Osman. 2004. Beton ve Beton Teknolojisi. Ankara, Turkey: Seçkin Yayıncılık.
  • Taş, H. Hüseyin, Ömer Çoban, and Bülent Topbaşlı. 2013. “ENDÜSTRİYEL DEMİR TALAŞI ATIĞININ BETONUN BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ.” Constructional Technologies 5(1): 1–11.
  • TS 2824 EN 1338. 2005. Concrete Paving Blocks-Requirements and Test Methods. Ankara, Turkey.
  • TS EN 1015-11. 2000. Mortar Testing Method, Part 11. Measurement of Compressive and Flexural Tensile Strength of Mortar. Ankara, Turkey: TSE.
  • TS EN 1015-3. 2000. Methods of Test for Mortar for Masonry: Part 3. Determination of Consistence of Fresh Mortar (by Flow Table). Ankara, Turkey: TSE.
  • YURT, Ümit, Behçet DÜNDAR, and Emriye ÇINAR. 2020. “Jeopolimer Betonlarda Sülfürik Asit Etkisinin Araştırılması.” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi.

Investigation of the use of waste iron powder instead of aggregate in fly ash and blast furnace slag based geopolymer systems

Year 2022, Volume: 5 Issue: 2, 812 - 828, 18.07.2022
https://doi.org/10.47495/okufbed.987742

Abstract

In this study, the use of waste iron powder in geopolymer mortar samples produced by using fly ash and blast furnace slag was investigated. In the study, waste iron powders were used by replacing the aggregate with 10%, 20% and 30% by weight. The mortar samples produced with fly ash were activated by using sodium hydroxide as an activator and samples were heat cured at 75⁰C and 100⁰C for 24-48 hours. The mortar samples produced with blast furnace slag were activated by using sodium metasilicate as an activator and samples were cured at room temperature in air for 3, 7, 28, and 90 days. After the curing periods the unit weight, flexural and compressive strengths of all mortar samples were determined. In addition, the water absorption and porosity, and abrasion resistance of the samples that gave the best results in both mixing systems were measured. The obtained results showed that while the waste iron powder, which was used as a substitute for aggregate, did not give positive results in blast furnace slag systems, it could contribute positively to abrasion, flexural and compressive strengths in systems produced with fly ash.

Project Number

2209

References

  • Abraham, Anu C, and P K Sindhu. 2017. “Optimization of Granite and Iron Powder as Partial Replacement of Fine Aggregate in Concrete.” International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology 6: 7973–81.
  • ASTM C618. 2012. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use. merican Society for Testing and Material.
  • Atabey, İsmail İsa, Okan Karahan, Cahit Bilim, and Cengiz Duran Atiş. 2020. “Very High Strength Na2sio3 and Naoh Activated Fly Ash Based Geopolymer Mortar.” Cement, Wapno, Beton 2020(4): 292–305.
  • Atiş, C. D. et al. 2015. “Very High Strength (120 MPa) Class F Fly Ash Geopolymer Mortar Activated at Different NaOH Amount, Heat Curing Temperature and Heat Curing Duration.” Construction and Building Materials 96: 673–78.
  • Aydın, Serdar. 2010. “Alkalilerle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cürufu Bağlayıcılı Lifli Kompozit Geliştirilmesi.” Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
  • Bingöl, Şinasi, Cahit Bilim, Cengiz Duran Atiş, and Uğur Durak. 2020. “Durability Properties of Geopolymer Mortars Containing Slag.” Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering 44(S1).
  • Binici, Hanifi, Ahmet H Sevinç, and Hanifi Geçkil. 2015. “ATIK DEMİR TOZU KATKILI HARÇ VE BETONLARIN DURABİLİTE ÖZELLİKLERİ.” Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 30(June): 1–16.
  • BS EN 450-1: 2012. “Fly Ash for Concrete, Part 1: Definition, Specifications and Conformity Criteria.” British Standard.
  • Durak, Ugur et al. 2021. “A New Parameter Influencing the Reaction Kinetics and Properties of Fly Ash Based Geopolymers: A Pre-Rest Period before Heat Curing.” Journal of Building Engineering 35(November 2020).
  • Durak, Uğur et al. 2020. “Influence of Nano SiO2 and Nano CaCO3 Particles on Strength, Workability, and Microstructural Properties of Fly Ash-Based Geopolymer.” Structural Concrete (April 2020): 352–67.
  • Erdoğan, Turhan. 2015. Beton. 5th ed. Ankara, Turkey: Odtü Yayıncılık.
  • Ghannam, Shehdeh, Husam Najm, and Rosa Vasconez. 2016. “Experimental Study of Concrete Made with Granite and Iron Powders as Partial Replacement of Sand.” Sustainable Materials and Technologies 9: 1–9. http://dx.doi.org/10.1016/j.susmat.2016.06.001.
  • Kaya, Mehmet et al. 2020. “Mechanical Properties of Class C and F Fly Ash Geopolymer Mortars.” Journal of the Croatian Association of Civil Engineers 72(04).
  • Kim, Jeong Jin, Young Sun Heo, and Takafumi Noguchi. 2015. “Effect of Iron Powder on Inhibition of Carbonation Process in Cementitious Materials.” ISIJ International 55(7): 1522–30.
  • Neville, Adam M. 2011. London: Pitman Publishing Properties of Concrete, 4th.
  • Özodabaş, Aylin. 2014. “Alkalilerle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cüruflu Harçların Performansının Geliştirilmesi.” Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
  • Provis, J. L. 2014. “Green Concrete or Red Herring? - Future of Alkali-Activated Materials.” In Advances in Applied Ceramics,.
  • Provis, John L., and Jannie S J Van Deventer. 2009. Geopolymers: Structures, Processing, Properties and Industrial Applications Geopolymers: Structures, Processing, Properties and Industrial Applications.
  • Şimşek, Osman. 2004. Beton ve Beton Teknolojisi. Ankara, Turkey: Seçkin Yayıncılık.
  • Taş, H. Hüseyin, Ömer Çoban, and Bülent Topbaşlı. 2013. “ENDÜSTRİYEL DEMİR TALAŞI ATIĞININ BETONUN BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ.” Constructional Technologies 5(1): 1–11.
  • TS 2824 EN 1338. 2005. Concrete Paving Blocks-Requirements and Test Methods. Ankara, Turkey.
  • TS EN 1015-11. 2000. Mortar Testing Method, Part 11. Measurement of Compressive and Flexural Tensile Strength of Mortar. Ankara, Turkey: TSE.
  • TS EN 1015-3. 2000. Methods of Test for Mortar for Masonry: Part 3. Determination of Consistence of Fresh Mortar (by Flow Table). Ankara, Turkey: TSE.
  • YURT, Ümit, Behçet DÜNDAR, and Emriye ÇINAR. 2020. “Jeopolimer Betonlarda Sülfürik Asit Etkisinin Araştırılması.” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi.
There are 24 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Civil Engineering
Journal Section RESEARCH ARTICLES
Authors

Uğur Durak

Ahmet Ayberk Şimşek 0000-0003-2871-2619

Project Number 2209
Publication Date July 18, 2022
Submission Date August 27, 2021
Acceptance Date October 14, 2021
Published in Issue Year 2022 Volume: 5 Issue: 2

Cite

APA Durak, U., & Şimşek, A. A. (2022). Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5(2), 812-828. https://doi.org/10.47495/okufbed.987742
AMA Durak U, Şimşek AA. Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması. Osmaniye Korkut Ata University Journal of Natural and Applied Sciences. July 2022;5(2):812-828. doi:10.47495/okufbed.987742
Chicago Durak, Uğur, and Ahmet Ayberk Şimşek. “Uçucu kül Ve yüksek fırın cürufu Temelli Geopolimer Sistemlerde atık Demir Tozunun Agrega Yerine kullanımının araştırılması”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 5, no. 2 (July 2022): 812-28. https://doi.org/10.47495/okufbed.987742.
EndNote Durak U, Şimşek AA (July 1, 2022) Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 5 2 812–828.
IEEE U. Durak and A. A. Şimşek, “Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması”, Osmaniye Korkut Ata University Journal of Natural and Applied Sciences, vol. 5, no. 2, pp. 812–828, 2022, doi: 10.47495/okufbed.987742.
ISNAD Durak, Uğur - Şimşek, Ahmet Ayberk. “Uçucu kül Ve yüksek fırın cürufu Temelli Geopolimer Sistemlerde atık Demir Tozunun Agrega Yerine kullanımının araştırılması”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 5/2 (July 2022), 812-828. https://doi.org/10.47495/okufbed.987742.
JAMA Durak U, Şimşek AA. Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması. Osmaniye Korkut Ata University Journal of Natural and Applied Sciences. 2022;5:812–828.
MLA Durak, Uğur and Ahmet Ayberk Şimşek. “Uçucu kül Ve yüksek fırın cürufu Temelli Geopolimer Sistemlerde atık Demir Tozunun Agrega Yerine kullanımının araştırılması”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 5, no. 2, 2022, pp. 812-28, doi:10.47495/okufbed.987742.
Vancouver Durak U, Şimşek AA. Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu temelli geopolimer sistemlerde atık demir tozunun agrega yerine kullanımının araştırılması. Osmaniye Korkut Ata University Journal of Natural and Applied Sciences. 2022;5(2):812-28.

23487


196541947019414

19433194341943519436 1960219721 197842261021238 23877

*This journal is an international refereed journal 

*Our journal does not charge any article processing fees over publication process.

* This journal is online publishes 5 issues per year (January, March, June, September, December)

*This journal published in Turkish and English as open access. 

19450 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.