SavedAdd your journal

Journals / Uluslararası Batı Karadeniz Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi / 2026 / Cilt: 8 Sayı: 1

Effect of Block Geometry on Carbon Emissions of Pumice Masonry Elements

Blok Geometrisinin Pomza Agregasıyla Üretilen Duvar Elemanlarının Karbon Emisyonları Üzerindeki Etkisi

Lütfullah Gündüz(İZMİR KATİP ÇELEBİ ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-2487-467X
Şevket Onur Kalkan(İZMİR KATİP ÇELEBİ ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-0250-8134
Pages
—
Publication Date
2026-07-15
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Among all configurations, the 5-row hollow block design exhibited the lowest carbon footprint, while solid block designs showed the highest emissions, demonstrating the significant influence of block geometry on embodied carbon performance.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:This study investigates the sources of CO2 emission differences among lightweight aggregate masonry blocks with varying geometries and configurations, evaluated from an environmental sustainability perspective.
📊
Key Findings & Data:Two dry-mix (zero-slump) mortar designs were considered: a pumice-only mixture (LWC-P) and a fly ash–modified mixture (LWC-PF) with 2.90% cement replacement by volume.
💡
Conclusion & Impact:Among all configurations, the 5-row hollow block design exhibited the lowest carbon footprint, while solid block designs showed the highest emissions, demonstrating the significant influence of block geometry on embodied carbon performance.
🔬Design:Araştırma Makalesi
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Sürdürülebilirlik · Karbon ayak izi · pomza

Abstract

This study investigates the sources of CO2 emission differences among lightweight aggregate masonry blocks with varying geometries and configurations, evaluated from an environmental sustainability perspective. Two dry-mix (zero-slump) mortar designs were considered: a pumice-only mixture (LWC-P) and a fly ash–modified mixture (LWC-PF) with 2.90% cement replacement by volume. To quantify embodied carbon, four different masonry block configurations were analyzed for each mortar type using literature-based emission factors. The CO2e emissions of 1 m³ of LWC-P and LWC-PF mortars were found to be 128.2 and 88.66 kgCO2e/m3, respectively, indicating lower emissions for the fly ash–containing mixture. On a product basis, emissions ranged from 0.879–1.757 kgCO2e for LWC-P blocks and 0.608–1.215 kgCO2e for LWC-PF blocks. Among all configurations, the 5-row hollow block design exhibited the lowest carbon footprint, while solid block designs showed the highest emissions, demonstrating the significant influence of block geometry on embodied carbon performance.

Özet

Bu çalışma, farklı geometrilere ve konfigürasyonlara sahip hafif agregalı kagir bloklarda CO2 emisyon farklılıklarının kaynaklarını çevresel sürdürülebilirlik açısından incelemektedir. Çalışmada iki farklı kuru karışım (sıfır çökme) harç tasarımı ele alınmıştır. Bunlar, yalnızca pomza agregası içeren (LWC-P) karışımı ve %2.90 oranında hacimsel çimento ikameli uçucu kül içeren (LWC-PF) karışımdır. CO2 emisyon değerlerini belirlemek amacıyla, literatürde tanımlanan emisyon faktörlerine dayalı olarak her iki harç türü için dört farklı duvar bloğu konfigürasyonu analiz edilmiştir. LWC-P ve LWC-PF harçlarının 1 m³ başına CO2e emisyon değerleri sırasıyla 128.2 ve 88.66 kgCO2e/m3 olarak belirlenmiş olup, uçucu kül içeren karışımın daha düşük emisyona sahip olduğu görülmüştür. Ürün bazında CO₂ emisyonları LWC-P blokları için 0.879–1.757 kgCO2e, LWC-PF blokları için ise 0.608–1.215 kgCO2e aralığında değişmiştir. Tüm konfigürasyonlar arasında en düşük karbon ayak izi 5 sıralı boşluklu blok tasarımında elde edilirken, en yüksek emisyonlar dolu blok tasarımlarında belirlenmiş ve blok geometrisinin karbon performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ortaya konmuştur.

🔖

Cite This Article

Gündüz, L., Kalkan, Ş. O. (2026). Effect of Block Geometry on Carbon Emissions of Pumice Masonry Elements. Uluslararası Batı Karadeniz Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 8 Sayı: 1. https://doi.org/10.55440/umufed.1892419

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (40)

  1. Ali Çüçen, Adem Solak, “Sürdürülebilir Yapı Malzemeleri Üzerine Bir Araştırma”, Teknik Bilimler Dergisi, 13(1), pp.1–8, 2023.
  2. Muhammed Zakir Tufan, Cengiz Özel, “Sürdürülebilirlik Kavramı ve Yapı Malzemeleri İçin Sürdürülebilirlik Kriterleri”, Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi, 2(1), pp.9–13, 2018.
  3. Philipp Rode, Ricky Burdett, Joana Carla Soares Gonçalves, “Buildings: Investing in Energy and Resource Efficiency”, United Nations Environment Programme, Towards a Green Economy, pp.331–373, 2011.
  4. Betül Köksal, “Yapı Malzemelerinin Gömülü Karbon Miktarına Etkisi: Örnek Bir Yapı Üzerinden İnceleme”, Yapı Bilgi Modelleme, 5(1), pp.14–25, 2023.
  5. Rasime Pamuk, Murat Kuruoğlu, “İnşaat Sektöründe Sürdürülebilirlik ve Bina İnşaatlarında Evrensel Uygulama Örnekleri”, Beykent University Journal of Science and Engineering, 9(1), pp.161–177, 2016.
  6. Özlem Aydın, Didem Bayraktar Marangoz, “Mimaride Sürdürülebilir Malzeme: Bambu”, Bodrum Journal of Art and Design, 1(1), pp.77–94, 2022.
  7. Luke A. Nicholson, “Integrating Sustainable Building Design and Construction Principles into Engineering Technology and Construction Management Curricula”, ASEE Annual Conference, 2004.
  8. Zübeyde Sayar, Arzuhan Burcu Gültekin, Çiğdem Belgin Dikmen, “Sürdürülebilir Mimarlık Kapsamında Ahşap ve PVC Doğramaların Değerlendirilmesi”, 5. Uluslararası İleri Teknoloji Sempozyumu (İATS’09), pp.2067–2072, Karabük, 2009.
  9. Kun Lu, Xiaoyan Jiang, Vivian W.Y. Tam, Mengyun Li, Hongyu Wang, Bo Xia, Qing Chen, “Development of a Carbon Emissions Analysis Framework Using Building Information Modeling and Life Cycle Assessment for the Construction of Hospital Projects”, Sustainability, 11(22), pp.6274, 2019.
  10. Huijun J. Wu, Zengwei W. Yuan, Ling Zhang, Jun Bi, “Life Cycle Energy Consumption and CO₂ Emission of an Office Building in China”, The International Journal of Life Cycle Assessment, 17, pp.105–118, 2012.
  11. Global Comission On Adaption, Global Commission on “Adapt Now: A Global Call For Leadership on Climate Resilience”, Report, https://gca.org/reports/adapt-now-a-global-call-for-leadership-on-climate-resilience/, 2019.
  12. UN, Causes and Effects of Climate Change, United Nations, https://www-un-org.translate.goog/en/climatechange/science/causes-effects-climate-change?, 2025.
  13. Global Status Report, UN Environment Programme, https://www.unep.org/resources/report/global-status-report-buildings-and-construction (Access Date: 16.03.2025), UN Environment Programme, “Global Status Report for Buildings and Construction”, Report, 2024.
  14. Hatice Sena Azkur, Fatih Canan, “Farklı Taşıyıcı Sistemlerin Gömülü Enerji ve Gömülü Karbon Değerlerinin Müstakil Konutlar Bağlamında Karşılaştırılması”, Süleyman Demirel University Journal of Natural and Applied Sciences, 26(1), pp.35–46, 2022.
  15. Fahriza, F., Saputra, D. S., Mislina, M., Afdhal, A., & Ramadhini, M. (2026). Lightweight Hollow Block Production Using Recycled Expanded Polystyrene and Coconut Coir: An Experimental Assessment. CIRCULIZER: Journal of Circular Systems, Innovation, and Technology, 1(1), 74-87.
  16. Hanuseac, L. G., Bejan, G., Mihai, P., Bărbuță, M., Panțiru, A., & Mihai, R. G. (2023, November). Lightweight Concrete with Wastes Used for Hollow Concrete Blocks. In International Scientific Conference Civil Engineering and Buildings Services (pp. 37-49). Cham: Springer Nature Switzerland.
  17. Gündüz, L., & Kalkan, Ş. O. (2020). Lightweight cellular hollow concrete blocks containing volcanic tuff powder, expanded clay and diatomite for non-load bearing walls. Teknik Dergi, 31(6), 10291-10313.
  18. TS EN ISO 14040, “Environmental Management-Life Cycle Assestment-Principles and Framework”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2007.
  19. TS EN ISO 14044, “Environmental management — Life cycle assessment — Requirements and guidelines”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2007.
  20. DIN EN 15978, “Sustainability of construction works - Assessment of environmental performance of buildings - Calculation method”, Almanya.
  21. Lütfullah Gündüz, “İnşaat Sektöründe Bimsblok”, Süleyman Demirel Üniversitesi Pomza Araştırma ve Uygulama Merkezi Yayını, Isparta, 2005.
  22. H. Ásgeirsson, “Léttsteypur úr vikri (Lightweight Pumice Concrete)”, IBRI, 1984.
  23. Lütfullah Gündüz (Ed.), “Pomza Teknolojisi (Pomza Karakterizasyonu)”, Cilt I, Isparta, 1998.
  24. O. Berge, “Lätt Isolerande Konstruktionsbeton med Isländsk Pimpsten som Ballast”, Västra Frölunda, 1983.
  25. Gökhan Görhan, Erhan Kahraman, M. Serhat Başpınar, İsmail Demir, “Uçucu Kül Bölüm I: Oluşumu, Sınıflandırılması ve Kullanım Alanları”, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4(2), pp.85–94, 2016.
  26. ASTM C618, “Standart Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Concrete”, ASTM Standards, 2000.
  27. Osman Ünal, Tayfun Uygunoğlu, “Soma Termik Santral Atığı Uçucu Külün İnşaat Sektöründe Değerlendirilmesi”, Türkiye 14. Kömür Kongresi Bildiriler Kitabı, pp.311–321, Zonguldak, 2004.
  28. Pelin Türker, Bahadır Erdoğan, Fehime Katnaş, Asım Yeğinobalı, “Türkiye'deki Uçucu Küllerin Sınıflandırılması ve Özellikleri”, TÇMB / AR-GE / Y03.03, Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği, Ankara, 2009.
  29. Ali Abbas, Mathura Mahadevan, Saru Prajapati, Bamdad Ayati, Fragkouils Kanavaris, “Development of Low-Carbon Lightweight Concrete Using Pumice as Aggregate and Cement Replacement”, International RILEM Conference on Synergising expertise towards sustainability and robustness of CBMs and concrete structures. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023.
  30. Lava Mining & Quarrying SA: Pumice Stone Environmental Product Declaration No. S-P-02521, 2021.
  31. Concrete 4Change, Barriers To Net-Zero Concrete – Fly Ash And GGBS Shortage. By C4C, October 23, 2022, https://www.concrete4change.com/post/barriers-to-net-zero-concrete-fly-ash-and-ggbs-shortage, Access date: 16.03.2025, 2022.
  32. Theradej Litsomboon, Pichai Nimityongskul, Naveed Anwar, “Development of Lightweight Aggregate Concrete Containing Pulverized Fly Ash and Bottom Ash”, Key Engineering Materials, 400–402, pp.379–384, 2008.
  33. Rawaz Kurda, José D. Silvestre, Jorge de Brito, “Life Cycle Assessment of Concrete Made with High Volume of Recycled Concrete Aggregates and Fly Ash”, Resources, Conservation and Recycling, 139, pp.407–417, 2018.
  34. Fragkoulis Kanavaris, Orlando Gibbons, Emily Walport, Ed Shearer, Ali Abbas, John Orr, Bryan Marsh, “Reducing Embodied Carbon Dioxide of Structural Concrete with Lightweight Aggregate”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Engineering Sustainability, 175(2), pp.75–83, 2022.
  35. UN Environment, Scrivener, K. L, John, V. M. & Gartner, E. M., “Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry”, Cement and Concrete Research, 114, 2-26, 2018.
  36. Fragkoulis Kanavaris, Nuno Mesquita Ferreira, Bryan Kenneth Marsh, “Low Carbon Concrete: Specification and Practical Recommendations”, Concrete (London), pp.35–37, 2021.
  37. Mohammadi, M., Atsbha, T. G., & Chen, Y. (2025). Comparison and Design of Dry-Stack Blocks with High Thermal Resistance for Exterior Walls of Sustainable Buildings in Cold Climates. Sustainability, 17(4), 1393.
  38. Asman, N. S. A., Bolong, N., Mirasa, A. K., Asrah, H., & Saad, I. (2020, April). Interlocking compressed earth bricks as low carbon footprint building material. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 476, No. 1, p. 012086). IOP Publishing.
  39. Global Comission On Adaption, Global Commission on “Adapt Now: A Global Call For Leadership on Climate Resilience”, Report, https://gca.org/reports/adapt-now-a-global-call-for-leadership-on-climate-resilience/, 2019.
  40. UN, Causes and Effects of Climate Change, United Nations, https://www-un-org.translate.goog/en/climatechange/science/causes-effects-climate-change?, 2025.