Dergiler / Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi / 2026 / Cilt: 17 Sayı: 3

Kolemanit ve Alüminyum Talaşı İkamesinin Geopolimer Harçlarda Taze, Mekanik ve Termal Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Effect of Colemanite Replacement and Aluminium Shavings on the Fresh, Mechanical, and Thermal Properties of Geopolymer Mortars

Merve Şahin Yön(MUNZUR ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-2954-0003
Sayfa
—
Yayın Tarihi
2026-10-18
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Çalışmanın sonuçları, en yüksek basınç dayanımı değerlerinin %10 K ikamesi ve %2 alüminyum talaşı içeriğinde elde edildiğini, tüm karışımların yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında kütle kaybı yaşadığını, ancak bu kaybın K20 serisinde sınırlı olduğunu göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Son yıllarda, geleneksel Portland çimentosu bazlı sistemlerin çevresel etkisini azaltma ihtiyacından kaynaklanan sürdürülebilir ve yüksek performanslı inşaat malzemelerinin geliştirilmesi önemli bir ivme kazanmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışmada, bağlayıcı bileşenler olarak yüksek fırın cürufu (BFS) ve 45 mikronluk kolemanit (K) kullanılarak, agrega olarak alüminyum talaşı, demir tozu ve kırılmış taş ile jeopolimer harç (GM) üretilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Çalışmanın sonuçları, en yüksek basınç dayanımı değerlerinin %10 K ikamesi ve %2 alüminyum talaşı içeriğinde elde edildiğini, tüm karışımların yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında kütle kaybı yaşadığını, ancak bu kaybın K20 serisinde sınırlı olduğunu göstermektedir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Geopolimer harç · kolemanit · alüminyum talaşı

Özet

Son yıllarda, geleneksel Portland çimentosu bazlı sistemlerin çevresel etkisini azaltma ihtiyacından kaynaklanan sürdürülebilir ve yüksek performanslı inşaat malzemelerinin geliştirilmesi önemli bir ivme kazanmıştır. Bu çalışmada, bağlayıcı bileşenler olarak yüksek fırın cürufu (BFS) ve 45 mikronluk kolemanit (K) kullanılarak, agrega olarak alüminyum talaşı, demir tozu ve kırılmış taş ile jeopolimer harç (GM) üretilmiştir. K ikame oranının (%0, %10 ve %20) ve alüminyum talaşı içeriğinin (%2 ve %4) harçların taze ve sertleşmiş özelliklerine etkilerini araştırmak için altı karışım serisi tasarlanmıştır. Tüm seriler için su/bağlayıcı oranı, alkali/bağlayıcı oranı, sodyum silikat/sodyum hidroksit (NS/NH) oranı ve NaOH konsantrasyonu sırasıyla 0,30, 0,50, 2 ve 10 M'de sabit tutulmuştur. Numuneler 50 mm küp kalıplara döküldü, plastik filmle sarıldı ve 60°C'de 48 saat fırın kürleme işlemine tabi tutuldu. Deneysel program, yayılma (akış), basınç dayanımı, su emme, gözeneklilik ve 800°C'de yüksek sıcaklık dayanımı testlerini içeriyordu. Çalışmanın sonuçları, en yüksek basınç dayanımı değerlerinin %10 K ikamesi ve %2 alüminyum talaşı içeriğinde elde edildiğini, tüm karışımların yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında kütle kaybı yaşadığını, ancak bu kaybın K20 serisinde sınırlı olduğunu göstermektedir.

Abstract

In recent years, the need to reduce the environmental impact of conventional Portland cement-based systems has accelerated research into the development of sustainable and high-performance construction materials. In this study, geopolymer mortars (GMs) were produced using blast furnace slag (BFS) and colemanite (K) with a fineness of 45 µm as binder components, while aluminum machining chips, iron powder, and crushed stone were used as aggregates. Six different mixture series were designed to investigate the effects of the colemanite replacement ratio (0%, 10%, and 20%) and aluminum machining chip content (2% and 4%) on the fresh and hardened properties of the mortars. For all mixtures, the water-to-binder ratio, alkali activator-to-binder ratio, sodium silicate-to-sodium hydroxide (NS/NH) ratio, and NaOH concentration were kept constant at 0.30, 0.50, 2.0, and 10 M, respectively. The specimens were cast into 50 mm cubic molds, wrapped with plastic film, and subsequently subjected to oven curing at 60°C for 48 h. The experimental program included flow, compressive strength, water absorption, porosity, and high-temperature resistance tests at 800°C. The results showed that the highest compressive strength, approximately 12 MPa, was obtained for the mixture containing 10% K and 2% aluminum machining chips. The water absorption and porosity values ranged from approximately 14–18% and 26–33%, respectively, and both properties increased with an increase in the colemanite content from 10% to 20%. Following exposure to 800°C, all mixtures exhibited a mass loss ranging from 7% to 10%. The lowest mass loss, 7.37%, was recorded for the K204A series, whereas the highest mass loss, approximately 10%, was observed for the S1004A series.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Yön, M. Ş. (2026). Kolemanit ve Alüminyum Talaşı İkamesinin Geopolimer Harçlarda Taze, Mekanik ve Termal Özellikleri Üzerindeki Etkisi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, Cilt: 17 Sayı: 3. https://doi.org/10.24012/dumf.1991522

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (21)

  1. O. A. Mohamed, “Effects of the Curing Regime, Acid Exposure, Alkaline Activator Dosage, and Precursor Content on the Strength Development of Mortar with Alkali-Activated Slag and Fly Ash Binder: A Critical Review,” Mar. 01, 2023, MDPI. doi: 10.3390/polym15051248.
  2. M. Ş. Yön, B. Yön, M. Karataş, and A. Benli, “Sustainable use of boron waste and volcanic scoria in slag-based self-compacting alkali-activated mortars: fresh, mechanical and durability properties,” Sustain. Chem. Pharm., vol. 41, Oct. 2024, doi: 10.1016/j.scp.2024.101664.
  3. M. Şahin Yön, “Mechanical, durability and microstructure properties of eco-friendly self-compacting mortars with addition of volcanic scoria, silica fume and boron waste as cement replacement,” Constr. Build. Mater., vol. 462, Feb. 2025, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2025.139894.
  4. M. Uysal, M. M. Al-mashhadani, Y. Aygörmez, and O. Canpolat, “Effect of using colemanite waste and silica fume as partial replacement on the performance of metakaolin-based geopolymer mortars,” Constr. Build. Mater., vol. 176, pp. 271–282, 2018, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.034.
  5. N. U. Guner, S. Kutuk, and T. Kutuk-Sert, “Role of calcination process of natural colemanite powder on compressive strength property of concrete,” Heliyon, vol. 11, no. 1, Jan. 2025, doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e41264.
  6. S. İlkentapar and A. Özsoy, “Investigation of mechanical properties, high-temperature resistance and microstructural properties of diatomite-containing geopolymer mortars,” Arabian Journal of Geosciences, vol. 15, no. 6, Mar. 2022, doi: 10.1007/s12517-022-09824-7.
  7. C. Karakurt, A. F. Şenol, and N. Ç. Demiral, “Effects of curing temperatures and waste marble aggregates on the properties of geopolymer mortars produced with industrial by-products and waste baked clay powders,” Advanced Powder Technology, vol. 36, no. 7, Jul. 2025, doi: 10.1016/j.apt.2025.104946.
  8. A. İ. Çelik, U. Tunç, R. Kayabaşı, M. C. Acar, A. Şener, and Y. O. Özkiliç, “Influence of aluminum waste, hydrogen peroxide, and silica fume ratios on the mechanical and thermal characteristics of alkali-activated sustainable raw perlite based geopolymer paste,” Sustain. Chem. Pharm., vol. 41, Oct. 2024, doi: 10.1016/j.scp.2024.101727.
  9. A. Y. F. Ali, S. A. Ahmed, Y. H. Helal, and M. S. El-Feky, “Thermo-mechanical behavior and spalling resistance of alkali-activated slag versus cement mortars under rapid high-temperature exposure,” Sci. Rep., vol. 15, no. 1, Dec. 2025, doi: 10.1038/s41598-025-19301-2.
  10. Ö. Topal, M. B. Karakoç, and A. Özcan, “Effects of elevated temperatures on the properties of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) based geopolymer concretes containing recycled concrete aggregate,” European Journal of Environmental and Civil Engineering, vol. 26, no. 10, pp. 4847–4862, 2022, doi: 10.1080/19648189.2021.1871658.
  11. Z. Bayer Öztürk, A. Eser, S. Çelikten, and İ. İ. Atabey, “High-temperature performance of geopolymer mortars containing ceramic filter press cake and pottery waste powders,” Advanced Powder Technology, vol. 36, no. 1, Jan. 2025, doi: 10.1016/j.apt.2024.104732.
  12. ASTM C349, “Standard test method for compressive strength of hydraulic-cement mortars (Using portions of prisms broken in flexure),” ASTM International, pp. 1–6, 2002.
  13. ASTM International, “ASTM C 1585 04: Standard Test Method for Measurement of Rate of Absorption of Water by Hydraulic-Cement Concretes,” American Society for Testing and Materials., pp. 1–6, 2007, [Online]. Available: www.astm.org
  14. M. Uysal, M. M. Al-mashhadani, Y. Aygörmez, and O. Canpolat, “Effect of using colemanite waste and silica fume as partial replacement on the performance of metakaolin-based geopolymer mortars,” Constr. Build. Mater., vol. 176, pp. 271–282, 2018, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.034.
  15. O. Şeker and M. Y. Durgun, “Investigation of the effects of colemanite and colemanite concentrator wastes on the rheological and hardened properties of self-compacting concrete,” Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 23, no. 1, Mar. 2023, doi: 10.1007/s43452-022-00584-5.
  16. E. Örklemez et al., “Characterizing boron-enhanced one-part alkaline-activated mortars: Mechanical properties, microstructure and environmental impacts,” Constr. Build. Mater., vol. 426, May 2024, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136078.
  17. H. G. Alcan, A. Benli, A. Öz, B. Bayrak, G. Kaplan, and A. C. Aydın, “Effective utilization of silica fume and waste colemanite in eco-sustainable prepacked geopolymers,” Constr. Build. Mater., vol. 457, Dec. 2024, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139438.
  18. L. Vickers, Z. Pan, Z. Tao, and A. van Riessen, “In situ elevated temperature testing of fly ash based geopolymer composites,” Materials, vol. 9, no. 6, Jun. 2016, doi: 10.3390/ma9060445.
  19. A. Rezzoug, K. Ayed, and N. Leklou, “Thermal, mechanical and microstructural properties of geopolymer mortars derived from ceramic sanitary-ware wastes: Pathway to net zero emission,” Ceram. Int., vol. 50, no. 24, pp. 55535–55545, Dec. 2024, doi: 10.1016/j.ceramint.2024.10.414.
  20. R. L. Frost, R. Scholz, X. Ruan, and R. M. F. Lima, “Thermal analysis and infrared emission spectroscopy of the borate mineral colemanite (CaB3O4(OH)3·H2O): Implications for thermal stability,” J. Therm. Anal. Calorim., vol. 124, no. 1, pp. 131–135, Apr. 2016, doi: 10.1007/s10973-015-5128-5.
  21. ASTM International, “ASTM C 1585 04: Standard Test Method for Measurement of Rate of Absorption of Water by Hydraulic-Cement Concretes,” American Society for Testing and Materials., pp. 1–6, 2007, [Online]. Available: www.astm.org