Evaluation of some mechanical and physical properties of sodium hydroxide (NaOH) activated tile waste geopolymer mortars

Abstract

In this study, first of all, defective tile wastes obtained from Bien Ceramic Factory were ground and sieved through a 212 μm sieve. Mortar samples were prepared with the obtained tile waste powders, crushed sand and NaOH solution at concentrations of 10M, 12M, 14M. Geopolymer mortar samples were produced by keeping the obtained mortar samples in an oven environment at 90°C for 24 hours in order to set them while fresh. The samples were subjected to air curing for 3, 7 and 28 days. Unit weight, density, water absorption, apparent porosity, ultrasound penetration rate and compressive strength tests were applied to the geopolymer mortar samples. As a result of the experiments, it was determined that the water absorption values and the apparent porosity values decreased with the increase in the NaOH concentration, the unit weight, ultrasound and pressure strength values increased, and the density did not undergo a significant change.

Keywords

• Industrial Waste
• Geopolymer Mortars
• Sustainability
• Tile waste

Sodyum hidroksit (NaOH) ile aktive edilmiş karo atıklı geopolimer harçların bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinin değerlendirilmesi

Öz

Bu çalışmada öncelikle Bien Seramik Fabrikası’ndan temin edilen kusurlu karo atıkları öğütülerek 212 μm elekten elenmiştir. Elde edilen karo atık tozları, kırma kum ve 10M, 12M, 14M’lık derişimlerde NaOH çözeltisi ile harç numuneleri hazırlanmıştır. Elde edile harç numuneleri taze haldeyken prizini alması için 90 °C’de 24 sa. süreyle etüv ortamında bekletilerek geopolimer harç numuneleri üretilmiştir. Numuneler 3, 7 ve 28 günlük hava kürüne tabi tutulmuştur. Geopolimer harç numunelerine birim ağırlık, yoğunluk, su emme, görünür porozite, ultrases geçiş hızı ve basınç mukavemeti deneyleri uygulanmıştır. Deneyler sonucunda, su emme değerleri, görünür porozite değerlerinin NaOH derişiminin artmasıyla azaldığı, birim ağırlık, ultrases ve basınç mukavemeti değerlerinin arttığı, yoğunluğun ise belirgin bir değişikliğe uğramadığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Endüstriyel atıklar
• Geopolimer harçlar
• Sürdürülebilirlik
• Karo atığı

Kaynakça

1. [1] Malhotra VM. “Introduction: sustainable development and concrete technology”. American Concrete Instutite Concrete International, 24(7), 1-22, 2002.
2. [2] Guo X, Shi H, Dick WA. “Compressive strength and microstructural characteristics of class C fly ash geopolymer”. Cement and Concrete Composites, 32(2), 142-147, 2010.
3. [3] İlkentapar S, Eren H. “EPS ile İkame Edilmiş Uçucu Küllü Geopolimer Hafif Harcın Fiziksel, Mekanik ve Isıl Geçirimlilik Özelliklerinin İncelenmesi”. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 9(1), 28-38, 2021.
4. [4] Olawale MD. “Syntheses, characterization and binding strength of geopolymers: A review”. International Journal of Materials Science and Applications, 2(6), 185-193, 2013.
5. [5] Çelikten S, Atabey İİ. “Su İçeriği ve Isıl Kür Süresinin Atık Bazalt Tozu Esaslı Geopolimer Harçların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerine Etkisi”. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(1), 328-332, 2021.
6. [6] Genç BS, Balçıkanlı Bankir M, Sevim UK. “Süper emici polimer katkılı alkalilerle aktive edilen geopolimer harçların özellikleri”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(2), 335-347, 2022.
7. [7] Açıkbaş G, Göçmez H. “Polyester matrisli kompozit özeliklerine vitrifiye seramik sağlik gereci atik miktarinin etkisi”. Academic Platform Journal of Engineering and Smart Systems, 5(3), 138-145, 2017.
8. [8] Kaur M, Singh J, Kaur M. “Synthesis of fly ash based geopolymer mortar considering different concentrations and combinations of alkaline activator solution”. Ceramics International, 44, 1534-1537, 2018.

9. [9] Saeli M, Senff L, Tobaldi DM, Carvalheiras J, Seabra MP, Labrincha JA. “Unexplored alternative use of calcareous sludge from the paper-pulp industry in green geopolymer construction materials”. Construction and Building Materials, 246, 1-9, 2020.
10. [10] Mahmut O, Emiroğlu M. “Elazığ ferrokrom cürufunun alkali aktive edilmiş harç üretiminde kullanim potansiyelinin araştirilması”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28(1), 23-34, 2016.
11. [11] Atabey İİ, Öztürk BZ. “Seramik sağlik gereci atiklarinin geopolimer harç üretiminde kullanilabilirliğinin araştirilması”. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 13(1), 212-219, 2021.
12. [12] Chen Y, Zhao M, Lv Y, Ting Z J, Zhao S, Liu Z, Yuan W. “Utilization of municipal solid waste incineration fly ash as construction materials based on geopolymerization”. Resources, Conservation & Recycling Advances, 19, 1-12, 2023.
13. [13] Kumar V, Kutty SRM, Abd Razak SN, Shafiq N, Adebanjo A, Baloo L, Azougagh AA, Iseni R. “Exploring the untapped potentials of oily sludge ash blended with fly ash for geopolymer binder via waste valorisation approach”. Journal of Hazardous Materials Letters, 4, 2-6, 2023.
14. [14] Öztürk ZB, Çam T. “Performance of eco-friendly fly ash-based geopolymer mortars with stone-cutting waste”. Materials Chemistry and Physics, 307, 1-13, 2023.
15. [15] Çelik Aİ. “Mechanical Performance of Geopolymer Concrete Based on Basalt and Marble Powder”. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 47, 2173-2187, 2023.
16. [16] Poyraz S, Ural N. “Atık porselen karonun (APK) kil zeminlerin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi”. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9(2), 771-782, 2022.
17. [17] Türk Standartları Enstitüsü. “Çimento Deney Metotları - Bölüm 1: Dayanım Tayini”. Ankara, Türkiye, 196-1, 2016.
18. [18] Durak U. “Ön bekleme süresi ve mikrodalga kürünün geopolimer harç numunelerin mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi”. Ankara Internatıonal Conference on Scientific Research- IV, Ankara, Türkiye, 10-11 April 2021.
19. [19] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 7: Sertleşmiş Beton Yoğunluğunun Tayini”. Ankara, Türkiye, 12390-7, 2010.
20. [20] Uygunoğlu T. Hafif Agregalı Kendiliğinden Yerleşen Betonların Özellikleri. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2008.
21. [21] Şimşek O. Yapı Malzemesi I. 6. Baskı. Ankara, Türkiye, Seçkin, 2016.
22. [22] American Society for Testing and Material. “Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete”. USA, C 597, 1998.
23. [23] Şimşek, O. Beton Bileşenleri ve Beton Deneyleri. 4. Baskı. Ankara, Türkiye, Şeçkin, 2010.
24. [24] Sevinç AH. “Farklı tane boyutuna sahip afşin-elbistan uçucu külünün geopolimer hammaddesi olarak kullanimı”. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2), 751-765, 2021.
25. [25] Türk Standartları Enstitüsü. “Kâgir Harcı-Özellikler-Bölüm 1: Kaba ve İnce Sıva Harcı”. Ankara, Türkiye, 998-4, 2006.
26. [26] Şapcı, N. “Çimento esasli diş cephe kaplama malzemelerinin üretiminde kompozit bileşenli harçlarin teknik değerlendirilmesi”. El-Cezer Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(2), 981-993, 2021.