MECHANICAL PROPERTIES OF FLY ASH AND BLAST FURNACE SLAG BASED ALKALI ACTIVATED CONCRETE

Abstract

Cement is one of the commonly used materials in constructionprojects. In manufacture of Portland cement, clinker, which is the essentialcomponent of cement, is ground into smaller particles. During the formation of clinker, limestone(CaCO3) is converted to lime (CaO) and carbon dioxide is emitted asa by-product of this chemical reaction. Cementproduction is an environmentally hazardous process due to high carbon dioxideemission during clinker production and fossil-fuel consumption in production. Alternativeconstruction materials which are more energy efficient and environmentallyfriendly can be preferred for sustainability. In order to use alternativematerials and production methods, mechanical and physical properties of thesematerials should be examined thoroughly. In concrete production, strength,durability and workability should be in proper limits as well as considering economicalfactors. In this study, geopolymeric materials were used as an alternative toconventional concrete, and alkali activated concrete was produced. In thisprocess, no cement was used. Pozzolanic materials such as fly ash and blastfurnace slag were activated with alkaline liquids and gained bindingproperty. In production of geopolymerconcrete, pozzolanic materials, aggregates and alkaline activators were used.Mechanical properties of fly ash and blast furnace slag based geopolymerconcrete were investigated. Compressive strength of the cubic concretespecimens at the ages of 7 and 28 days was determined and the effect of ambientconditions on geopolymer concrete was examined. As a result, it was found thatthe increase in the amount of blast furnace slag resulted in higher compressivestrength values.

Çimento, inşaat projelerinde en çok kullanılan yapı malzemelerindenbiridir. Portland çimentosunun üretiminde, çimentonun temel bileşenlerindenbiri olan klinker öğütülerek daha ince parçacıklar haline getirilir. Klinkeroluşumu esnasında kireçtaşı (CaCO3), kirece (CaO) dönüştürülür ve bukimyasal reaksiyonun yan ürünü olarak karbondioksit açığa çıkar. Klinker üretimi sırasında açığa çıkankarbondioksitin yanı sıra üretim aşamasında kullanılan fosil yakıtlarıntüketimiyle de yüksek miktarda karbondioksit salımı gerçekleştiğinden, çimentoüretimi çevreye zarar veren bir süreçtir. Sürdürülebilirlik açısından bakıldığında, enerji verimliliği daha fazlave çevreye dost alternatif yapı malzemeleri tercih edilebilir. Alternatifmalzemelerin ve üretim yöntemlerinin kullanılabilmesi için, bu malzemelerinmekanik ve fiziksel özellikleri kapsamlı olarak incelenmelidir. Betonüretiminde dayanım, dayanıklılık ve işlenebilirlik özelliklerinin uygunsınırlarda olması gerekirken ekonomik faktörler de göz önündebulundurulmalıdır. Bu çalışmada, geleneksel beton üretimine alternatif olarakgeopolimer malzemeler kullanılmış ve alkali ile aktive edilmiş beton üretimigerçekleştirilmiştir. Bu üretim sırasında çimento kullanılmamıştır. Uçucu külve yüksek fırın cürufu gibi puzolanik malzemeler, alkaliler ile aktive edilerekbu malzemelere bağlayıcı özellik kazandırılmıştır. Geopolimer beton üretimisırasında, puzolanik malzemeler, agregalar ve alkali aktifleştiricilerkullanılmıştır. Üretilen uçucu kül ve yüksek fırın cürufu esaslı geopolimerbetonların mekanik özellikleri incelenmiştir. Küp şeklinde dökülmüş betonnumunelerin 7 ve 28 günlük basınç dayanımları belirlenmiş ve ortam koşullarınıngeopolimer beton üzerindeki etkisi gözlenmiştir. Çalışma sonucunda, yüksekfırın cürufu miktarındaki artışın beton basınç dayanımını arttırdığıgörülmüştür.