Fatma Karagöl | Atatürk Universty (original) (raw)

Papers by Fatma Karagöl

Structural Concrete, Mar 26, 2018

This paper investigates the effects of expanded perlite aggregate (EPA) on the properties of mort... more This paper investigates the effects of expanded perlite aggregate (EPA) on the properties of mortar and concrete. A volume of 10, 20, and 30% EPA were used instead of 0-2 mm fine aggregate. Water/binder ratio of 0.30 was constant for all the mortar and concrete mixtures. The compressive strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), and linear autogenous shrinkage tests were performed on both mortar and concrete mixtures. Furthermore, the heat of hydration test was only made for mortar mixtures and restrained shrinkage test was only employed to measure cracking time and strain for concrete mixtures. For both mortar and concrete mixtures, the experiments show that the compressive strength, UPV, and linear autogenous shrinkage were generally decreased with increasing the amount of EPA according to control sample, while the heat of hydration is generally increased. However, the reduction ratios in the compressive strength of mortar and concrete samples gradually decreased with increasing the curing time. In addition, the increases in the heat of hydration for EPA10, EPA20, and EPA30 were 5, 7, and 8%, compared with the control. K E Y W O R D S compressive strength, expanded perlite aggregate, heat of hydration, linear autogenous shrinkage, restrained shrinkage 1 | INTRODUCTION Lightweight aggregates are used in mortar and concrete instead of cement (as geopolymer) or with cement. The weight loss, thermal isolation, fire endurance, and workability properties of cement-based materials may be developed by using the aggregates such as expanded perlite. Thus, many lightweight materials are used to improve these characteristics. 1 Perlite is derived from pumice, that is a glassy form of rhyolitic or dacitic magma and it includes 2-5% water. 2,3 Perlite can be used in different fields, for instance, farming, medicinal, chemical science and industry, and building construction materials. 4 Especially in structural elements such as brick slip, parget, tube, wall, and floor, expanded perlite aggregate (EPA) is used. 5 Turkey is one of the countries that has the largest perlite reserve in the world. It is predicted that the total amount of perlite in the country is roughly 4.5 billion tons. The annual manufacture of perlite in Turkey is close to 150.000 tons. Besides, other reserves are found in Greece, United States, Japan, Philippines, Russia, Hungary, Mexico, and Italy. 6 Perlite is a volcanic glass containing silica and its volume can expand considerably under the influence of heat. The chemical water inside the perlite boils at the temperatures of 900-1,100C, as a result of that, the released steam creates bubbles in this rock to generate a foamy-like Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discussion will then be published in print, along with the authors' closure, if any, approximately nine months after the print publication.

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Sep 1, 2022

ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç d... more ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C'de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak uçucu kül esaslı geopolimer üretiminde cüruf eklenmesi ile betonun mekanik ve durabilite özellikleri gelişmiş ve daha yoğun bir mikroyapı elde edilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisinden sonra tüm karışımlar içinde en yüksek basınç dayanım sonuçları %50 cüruf içeren karışıma aittir.

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Mar 1, 2023

Europan journal of science and technology, Dec 16, 2020

Öz Nano boyutlu malzemeler çok büyük özgül yüzey alanlarına sahip oldukları için kimyasal aktivit... more Öz Nano boyutlu malzemeler çok büyük özgül yüzey alanlarına sahip oldukları için kimyasal aktiviteleri oldukça yüksektir. Bu yüksek reaktivite özelliği, çimento esaslı malzemelerin farklı özelliklerinin geliştirilmesinde dikkate değer bir rol oynamaktadır. Ayrıca bu malzemelerin filler etkisi ile gözenekleri doldurma mekanizmaları sayesinde yüksek mikro-yapı yoğunluğu elde edilmektedir. Bu sebeple nano parçacıkların kısmen de olsa çimento ile yer değiştirmesi mekanik ve durabilite özelliklerini geliştirmektedir. Bu amaçla, çimento yerine toplam bağlayıcı ağırlığının %1, %3 ve %5'i oranlarında halloysit nano-kil, nano-SiO2 ve nano-CaO, tekli ve ikili kullanılarak harç karışımları üretilmiştir. Tüm karışımlarda su/bağlayıcı oranı ise 0.38 olarak seçilmiştir. Üretilen harç numunelerin, 7, 28 ve 60 günlük basınç dayanımları, 28 ve 60 günlük ultrases geçiş hızları ve Langavant yöntemi ile hidratasyon ısısı değerleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, nano malzeme kullanılması durumunda tüm karışımların hem erken yaş hem de ileri yaş basınç dayanımları artmıştır. En yüksek basınç dayanımı %3 halloysit nano-kil ve %5 nano-CaO içeren karışımlarda elde edilmiştir. Nano malzemelerin ikili kullanımının, basınç dayanımında tekli kullanım kadar etkili olmadığı tespit edilmiştir. Ultrases geçiş hızları sonuçları, dayanım sonuçları ile paralellik göstermektedir. Nano malzeme kullanılması durumunda hidratasyon ısılarında, nano-CaO içeren numunelerde CaO'in aktivitesinden dolayı artış gözlenmiştir fakat diğer tüm karışımlarda çok önemli bir değişiklik elde edilmemiştir.

Construction and Building Materials, Aug 1, 2021

Abstract In this paper, the singular and binary nanomaterials (halloysite nano-clay, nano-CaO and... more Abstract In this paper, the singular and binary nanomaterials (halloysite nano-clay, nano-CaO and nano-SiO2) as a part replacement of cement were used to enhance the properties of mortars subjected to the elevated temperatures and freeze–thaw cycles. The mechanical and physical tests of the mortar were examined. Moreover, the microstructures and pore volume of samples after freeze–thaw cycles were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) technique. As a result, the highest compressive strength has been obtained with 3% halloysite nano-clay after durability effects. For the binary mixtures, the highest compressive strength is related to nano-CaO (2.5%) + halloysite nano-clay (2.5%) after freeze–thaw cycles. At elevated temperatures, the strength loss of mortar with nanomaterials are usually lower than control samples. The strength loss of the combination of nano-CaO and nano-SiO2 after durability effects is lower than the others.

Structural Concrete, Feb 5, 2018

Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discus... more Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discussion will then be published in print, along with the authors' closure, if any, approximately nine months after the print publication.

Türk doğa ve fen dergisi, Jun 25, 2021

Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 ... more Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 'dir. Bu gazın salınımının önemli bir miktarı (%6-8), çimento üretiminden kaynaklanmaktadır. Bu sebeple yaklaşık yirmi yıldır araştırmacılar, çimentoya alternatif sürdürülebilir bağlayıcı malzeme olan geopolimer üzerinde yoğun olarak çalışmaktadırlar. Geopolimer üretimi temel olarak, atık yan ürünler (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vb.) veya doğal mineral malzemeler (volkanik kül, kil, pomza vb.) gibi bir alümino-silikat kaynağı ve NaOH, Na 2 SiO 3 vb. aktivatörlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, Erzurum Pasinler bölgesinde önemli miktarda bulunan ve alümino silikat içeren perlit, bağlayıcı olarak kullanılıp geopolimer üretimi araştırılmıştır. Karışımlarda alkali aktivatör olarak yalnızca NaOH kullanılmıştır ve üretilen numunelere yapılan ön deneyler sonucunda 90°C'de 72 saat ısıl kür uygulanmıştır. Üretilen numunelerin su emme oranları, birim hacim ağırlıkları ve 3, 7, 28 ve 150 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca numuneler %5 konsantrasyonlu HCl ve MgSO 4 çözeltilerine, 50 çevrimlik donma-çözünme etkisine ve 300°C, 500°C ve 700°C yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmıştır ve numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, perlit esaslı geopolimer üretiminde NaOH tek başına kullanılarak maksimum 21,14 MPa basınç dayanımı elde edilmiştir.

Journal of the Institute of Science and Technology

Çevresel bozulmalar, artan sera gazları, hammaddelerin bilinçsizce ve hızla tüketilmesi gibi soru... more Çevresel bozulmalar, artan sera gazları, hammaddelerin bilinçsizce ve hızla tüketilmesi gibi sorunlar toplumları sürdürülebilir yeşil bina ve inşaat malzemeleri üretmeye zorlamaktadır. Sürdürülebilir kalkınma ve döngüsel ekonominin çevresel ve finansal faydaları büyük ölçüde atıkların yeniden kullanılması, geri dönüştürülmesi veya bertaraf edilmesine bağlıdır. Bu bağlamda geopolimer beton üstün mekanik ve durabilite özellikleri ve birçok atığı öncül olarak kullanma yetenekleri nedeniyle çevre dostu bir malzeme olarak son yıllarda ilgi görmüştür. Düşük karbon ayak izine sahip olması ve uçucu kül, öğütülmüş granül yüksek fırın cürufu gibi endüstriyel yan ürünlerin ve volkanik esaslı küllerin kullanılması, geopolimer betonun (GPC) geleneksel betona sürdürülebilir bir alternatif olmasını sağlar. Katı atık tesislerinde artan inşaat yıkım atıkları ve doğal kaynakların aşırı kullanımı ekolojik denge için endişe verici seviyeye ulaşmıştır. Bu nedenle beton atıkların geri dönüşümü; katı atık...

Iğdır üniversitesi fen bilimleri enstitüsü dergisi, Sep 1, 2022

ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç d... more ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C'de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak uçucu kül esaslı geopolimer üretiminde cüruf eklenmesi ile betonun mekanik ve durabilite özellikleri gelişmiş ve daha yoğun bir mikroyapı elde edilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisinden sonra tüm karışımlar içinde en yüksek basınç dayanım sonuçları %50 cüruf içeren karışıma aittir.

Journal of the Institute of Science and Technology

Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanım... more Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C’de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak u...

Construction and Building Materials, 2015

ABSTRACT This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate... more ABSTRACT This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-freeze admixtures and cured in different low deep-freeze temperatures and exterior winter conditions in Erzurum, Turkey. Four different mixtures were prepared and they are control, 9% calcium nitrate, 9% urea and combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate. Antifreeze admixtures were used by weight of cement dosage. After casting, one group of samples from each batch were immediately cured in four different low deep-freeze temperatures (−5, −10, −15 and −20 °C) for 7, 28, 90 and 365 days (90 days deepfreeze curing + 275 days laboratory condition). Another group of samples was cured in water (23 ± 2) °C for 7, 28, 90 and 365 (90 days water curing + 275 days laboratory condition) days, according to ASTM C 192. The others were exposed to exterior winter conditions of Erzurum, Turkey, for 90 and 365 days. Ultrasonic pulse velocity (UPV) and compressive strength were evaluated for 7, 28, 90 and 365 days. Both compressive strength and UPV were very low for −15 and −20 °C at 7 and 28 days of curing durations, especially for control and samples containing 9% urea. However, with the increase of curing period, both compressive strength and UPV values of samples with the combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate increased. Adding 4.5% calcium nitrate and 4.5% urea caused an increment in the compressive strength of about 108% and 82% for 90 and 365 days in exterior winter conditions, respectively, when compared to the compressive strength of control sample that was exposed to the same conditions.

Türk Doğa ve Fen Dergisi, 2021

Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 ... more Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 'dir. Bu gazın salınımının önemli bir miktarı (%6-8), çimento üretiminden kaynaklanmaktadır. Bu sebeple yaklaşık yirmi yıldır araştırmacılar, çimentoya alternatif sürdürülebilir bağlayıcı malzeme olan geopolimer üzerinde yoğun olarak çalışmaktadırlar. Geopolimer üretimi temel olarak, atık yan ürünler (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vb.) veya doğal mineral malzemeler (volkanik kül, kil, pomza vb.) gibi bir alümino-silikat kaynağı ve NaOH, Na 2 SiO 3 vb. aktivatörlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, Erzurum Pasinler bölgesinde önemli miktarda bulunan ve alümino silikat içeren perlit, bağlayıcı olarak kullanılıp geopolimer üretimi araştırılmıştır. Karışımlarda alkali aktivatör olarak yalnızca NaOH kullanılmıştır ve üretilen numunelere yapılan ön deneyler sonucunda 90°C'de 72 saat ısıl kür uygulanmıştır. Üretilen numunelerin su emme oranları, birim hacim ağırlıkları ve 3, 7, 28 ve 150 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca numuneler %5 konsantrasyonlu HCl ve MgSO 4 çözeltilerine, 50 çevrimlik donma-çözünme etkisine ve 300°C, 500°C ve 700°C yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmıştır ve numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, perlit esaslı geopolimer üretiminde NaOH tek başına kullanılarak maksimum 21,14 MPa basınç dayanımı elde edilmiştir.

Construction and Building Materials, 2015

This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-fre... more This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-freeze admixtures and cured in different low deep-freeze temperatures and exterior winter conditions in Erzurum, Turkey. Four different mixtures were prepared and they are control, 9% calcium nitrate, 9% urea and combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate. Antifreeze admixtures were used by weight of cement dosage. After casting, one group of samples from each batch were immediately cured in four different low deep-freeze temperatures (−5, −10, −15 and −20 °C) for 7, 28, 90 and 365 days (90 days deepfreeze curing + 275 days laboratory condition). Another group of samples was cured in water (23 ± 2) °C for 7, 28, 90 and 365 (90 days water curing + 275 days laboratory condition) days, according to ASTM C 192. The others were exposed to exterior winter conditions of Erzurum, Turkey, for 90 and 365 days. Ultrasonic pulse velocity (UPV) and compressive strength were evaluated for 7, 28, 90 ...

Construction and Building Materials

Objective: The study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One of th... more Objective: The study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One of the advantages of this method is to simplify curing after concrete placement at low temperatures; only an anti-evaporation sheet is necessary to keep fresh concrete wet until finishing of concrete curing. Method: Urea is used at level of 6% by weight of cement dosage in the mixtures. After casting, one group of concrete samples were cured in the different deep freezes at -5, -10, -15, -20 °C for 7, 14 and 28 days and then the same samples were cured in water for 7, 14 and 28 days in accordance with ASTM C 192. Compressive strength of hardened concrete was determined according to ASTM C 39. Results: At -5 °C and -10 °C the admixture’s positive effect is evident but at -15 °C and -20 °C the same effect was not achieved when compared to mixes without antifreeze admixtures. As a result at cold weather concreting, urea can be an effective alternative to the other precautions up to -5 °C without...

Geopolymer, Perlite, Red Mud, Elevated temperature, Acid effect, Sulfate effect, Freeze-thaw, Sus... more Geopolymer, Perlite, Red Mud, Elevated temperature, Acid effect, Sulfate effect, Freeze-thaw, Sustainability, Global warm Due to the increasing CO2 emission resulting from cement production in recent years, researchs on the use of alternative binders to cement have increased and one of the most important binders have become geopolymer binders. Many different natural or waste materials are used as alumino-silicate sources in geopolymer production. In this study, the production of geopolymer concrete with perlite (a natural source of alumino-silicate) and red mud (a waste material) were investigated. Red mud was utilized at 10%, 20%, and 30% of the total mass of binder. In the mixtures, the solution/binder and NaOH/Na2SO3 ratios were selected as 0.50 and 1/1, and the produced samples were cured at 90°C for 72 hours. After heat curing, 3, 7, 28, and 90 days’ compressive strengths of all mixtures were determined. In addition, the samples from each mixture were exposed to 5% HCl and 5% M...

Common methods of concrete placing in freeze and cold weather have not beenchanged for ages. The ... more Common methods of concrete placing in freeze and cold weather have not beenchanged for ages. The methods are heating materials, melting ice and curing fresh concrete byinsulation devices and applying heating systems until finishing concrete curing. Utilizingchemical compounds in fresh concrete in order to decrease freezing temperature andcontinuation of hydration process at low temperatures are very limited. In addition, the studiesrelated to the behavior of the chemical admixture and the effects of them on the properties ofthe concrete are very scarce in technical literature. There are not any standards related to theapplication of antifreeze admixture to the concrete neither in Europe nor in U.S. Because ofthe reasons the study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One ofthe advantages of this method is having an easy curing condition after concrete placing, inwhich, only one anti-evaporation sheet is used to keep fresh concrete wet until finishing ofc...

Nano boyutlu malzemeler cok buyuk ozgul yuzey alanlarina sahip olduklari icin kimyasal aktivitele... more Nano boyutlu malzemeler cok buyuk ozgul yuzey alanlarina sahip olduklari icin kimyasal aktiviteleri oldukca yuksektir. Bu yuksek reaktivite ozelligi, cimento esasli malzemelerin farkli ozelliklerinin gelistirilmesinde dikkate deger bir rol oynamaktadir. Ayrica bu malzemelerin filler etkisi ile gozenekleri doldurma mekanizmalari sayesinde yuksek mikro-yapi yogunlugu elde edilmektedir. Bu sebeple nano parcaciklarin kismen de olsa cimento ile yer degistirmesi mekanik ve durabilite ozelliklerini gelistirmektedir. Bu amacla, cimento yerine toplam baglayici agirliginin %1, %3 ve %5’i oranlarinda halloysit nano-kil, nano-SiO2 ve nano-CaO, tekli ve ikili kullanilarak harc karisimlari uretilmistir. Tum karisimlarda su/baglayici orani ise 0.38 olarak secilmistir. Uretilen harc numunelerin, 7, 28 ve 60 gunluk basinc dayanimlari, 28 ve 60 gunluk ultrases gecis hizlari ve Langavant yontemi ile hidratasyon isisi degerleri tespit edilmistir. Sonuc olarak, nano malzeme kullanilmasi durumunda tum ka...

Science and Engineering of Composite Materials, 2013

Determining a feasible safety factor for space trusses is an important phase in structural analys... more Determining a feasible safety factor for space trusses is an important phase in structural analysis that could have economic benefits. We know there are many kinds of imperfections in structural elements, which include both material and geometric flaws. Predicting factual behavior of structures is very difficult and occasionally impossible. Elements with initial geometric imperfections in space trusses are a common phenomenon, in addition, equivalent initial geometric imperfections can be applied for modeling of residual stresses or eccentric loading effect. The number of members in the space structures is usually high as is the diversity in the kind of initial imperfection. Therefore, there is a high likelihood that models must be analyzed. The structure must be analyzed with non-linear methods, making these approaches time consuming, and potentially uneconomical. In this study, we selected 30 cases for random analysis based on Monte Carlo methods to find the bearing capacity of th...

Structural Concrete, Mar 26, 2018

This paper investigates the effects of expanded perlite aggregate (EPA) on the properties of mort... more This paper investigates the effects of expanded perlite aggregate (EPA) on the properties of mortar and concrete. A volume of 10, 20, and 30% EPA were used instead of 0-2 mm fine aggregate. Water/binder ratio of 0.30 was constant for all the mortar and concrete mixtures. The compressive strength, ultrasonic pulse velocity (UPV), and linear autogenous shrinkage tests were performed on both mortar and concrete mixtures. Furthermore, the heat of hydration test was only made for mortar mixtures and restrained shrinkage test was only employed to measure cracking time and strain for concrete mixtures. For both mortar and concrete mixtures, the experiments show that the compressive strength, UPV, and linear autogenous shrinkage were generally decreased with increasing the amount of EPA according to control sample, while the heat of hydration is generally increased. However, the reduction ratios in the compressive strength of mortar and concrete samples gradually decreased with increasing the curing time. In addition, the increases in the heat of hydration for EPA10, EPA20, and EPA30 were 5, 7, and 8%, compared with the control. K E Y W O R D S compressive strength, expanded perlite aggregate, heat of hydration, linear autogenous shrinkage, restrained shrinkage 1 | INTRODUCTION Lightweight aggregates are used in mortar and concrete instead of cement (as geopolymer) or with cement. The weight loss, thermal isolation, fire endurance, and workability properties of cement-based materials may be developed by using the aggregates such as expanded perlite. Thus, many lightweight materials are used to improve these characteristics. 1 Perlite is derived from pumice, that is a glassy form of rhyolitic or dacitic magma and it includes 2-5% water. 2,3 Perlite can be used in different fields, for instance, farming, medicinal, chemical science and industry, and building construction materials. 4 Especially in structural elements such as brick slip, parget, tube, wall, and floor, expanded perlite aggregate (EPA) is used. 5 Turkey is one of the countries that has the largest perlite reserve in the world. It is predicted that the total amount of perlite in the country is roughly 4.5 billion tons. The annual manufacture of perlite in Turkey is close to 150.000 tons. Besides, other reserves are found in Greece, United States, Japan, Philippines, Russia, Hungary, Mexico, and Italy. 6 Perlite is a volcanic glass containing silica and its volume can expand considerably under the influence of heat. The chemical water inside the perlite boils at the temperatures of 900-1,100C, as a result of that, the released steam creates bubbles in this rock to generate a foamy-like Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discussion will then be published in print, along with the authors' closure, if any, approximately nine months after the print publication.

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Sep 1, 2022

ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç d... more ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C'de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak uçucu kül esaslı geopolimer üretiminde cüruf eklenmesi ile betonun mekanik ve durabilite özellikleri gelişmiş ve daha yoğun bir mikroyapı elde edilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisinden sonra tüm karışımlar içinde en yüksek basınç dayanım sonuçları %50 cüruf içeren karışıma aittir.

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Mar 1, 2023

Europan journal of science and technology, Dec 16, 2020

Öz Nano boyutlu malzemeler çok büyük özgül yüzey alanlarına sahip oldukları için kimyasal aktivit... more Öz Nano boyutlu malzemeler çok büyük özgül yüzey alanlarına sahip oldukları için kimyasal aktiviteleri oldukça yüksektir. Bu yüksek reaktivite özelliği, çimento esaslı malzemelerin farklı özelliklerinin geliştirilmesinde dikkate değer bir rol oynamaktadır. Ayrıca bu malzemelerin filler etkisi ile gözenekleri doldurma mekanizmaları sayesinde yüksek mikro-yapı yoğunluğu elde edilmektedir. Bu sebeple nano parçacıkların kısmen de olsa çimento ile yer değiştirmesi mekanik ve durabilite özelliklerini geliştirmektedir. Bu amaçla, çimento yerine toplam bağlayıcı ağırlığının %1, %3 ve %5'i oranlarında halloysit nano-kil, nano-SiO2 ve nano-CaO, tekli ve ikili kullanılarak harç karışımları üretilmiştir. Tüm karışımlarda su/bağlayıcı oranı ise 0.38 olarak seçilmiştir. Üretilen harç numunelerin, 7, 28 ve 60 günlük basınç dayanımları, 28 ve 60 günlük ultrases geçiş hızları ve Langavant yöntemi ile hidratasyon ısısı değerleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, nano malzeme kullanılması durumunda tüm karışımların hem erken yaş hem de ileri yaş basınç dayanımları artmıştır. En yüksek basınç dayanımı %3 halloysit nano-kil ve %5 nano-CaO içeren karışımlarda elde edilmiştir. Nano malzemelerin ikili kullanımının, basınç dayanımında tekli kullanım kadar etkili olmadığı tespit edilmiştir. Ultrases geçiş hızları sonuçları, dayanım sonuçları ile paralellik göstermektedir. Nano malzeme kullanılması durumunda hidratasyon ısılarında, nano-CaO içeren numunelerde CaO'in aktivitesinden dolayı artış gözlenmiştir fakat diğer tüm karışımlarda çok önemli bir değişiklik elde edilmemiştir.

Construction and Building Materials, Aug 1, 2021

Abstract In this paper, the singular and binary nanomaterials (halloysite nano-clay, nano-CaO and... more Abstract In this paper, the singular and binary nanomaterials (halloysite nano-clay, nano-CaO and nano-SiO2) as a part replacement of cement were used to enhance the properties of mortars subjected to the elevated temperatures and freeze–thaw cycles. The mechanical and physical tests of the mortar were examined. Moreover, the microstructures and pore volume of samples after freeze–thaw cycles were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) technique. As a result, the highest compressive strength has been obtained with 3% halloysite nano-clay after durability effects. For the binary mixtures, the highest compressive strength is related to nano-CaO (2.5%) + halloysite nano-clay (2.5%) after freeze–thaw cycles. At elevated temperatures, the strength loss of mortar with nanomaterials are usually lower than control samples. The strength loss of the combination of nano-CaO and nano-SiO2 after durability effects is lower than the others.

Structural Concrete, Feb 5, 2018

Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discus... more Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discussion will then be published in print, along with the authors' closure, if any, approximately nine months after the print publication.

Türk doğa ve fen dergisi, Jun 25, 2021

Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 ... more Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 'dir. Bu gazın salınımının önemli bir miktarı (%6-8), çimento üretiminden kaynaklanmaktadır. Bu sebeple yaklaşık yirmi yıldır araştırmacılar, çimentoya alternatif sürdürülebilir bağlayıcı malzeme olan geopolimer üzerinde yoğun olarak çalışmaktadırlar. Geopolimer üretimi temel olarak, atık yan ürünler (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vb.) veya doğal mineral malzemeler (volkanik kül, kil, pomza vb.) gibi bir alümino-silikat kaynağı ve NaOH, Na 2 SiO 3 vb. aktivatörlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, Erzurum Pasinler bölgesinde önemli miktarda bulunan ve alümino silikat içeren perlit, bağlayıcı olarak kullanılıp geopolimer üretimi araştırılmıştır. Karışımlarda alkali aktivatör olarak yalnızca NaOH kullanılmıştır ve üretilen numunelere yapılan ön deneyler sonucunda 90°C'de 72 saat ısıl kür uygulanmıştır. Üretilen numunelerin su emme oranları, birim hacim ağırlıkları ve 3, 7, 28 ve 150 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca numuneler %5 konsantrasyonlu HCl ve MgSO 4 çözeltilerine, 50 çevrimlik donma-çözünme etkisine ve 300°C, 500°C ve 700°C yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmıştır ve numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, perlit esaslı geopolimer üretiminde NaOH tek başına kullanılarak maksimum 21,14 MPa basınç dayanımı elde edilmiştir.

Journal of the Institute of Science and Technology

Çevresel bozulmalar, artan sera gazları, hammaddelerin bilinçsizce ve hızla tüketilmesi gibi soru... more Çevresel bozulmalar, artan sera gazları, hammaddelerin bilinçsizce ve hızla tüketilmesi gibi sorunlar toplumları sürdürülebilir yeşil bina ve inşaat malzemeleri üretmeye zorlamaktadır. Sürdürülebilir kalkınma ve döngüsel ekonominin çevresel ve finansal faydaları büyük ölçüde atıkların yeniden kullanılması, geri dönüştürülmesi veya bertaraf edilmesine bağlıdır. Bu bağlamda geopolimer beton üstün mekanik ve durabilite özellikleri ve birçok atığı öncül olarak kullanma yetenekleri nedeniyle çevre dostu bir malzeme olarak son yıllarda ilgi görmüştür. Düşük karbon ayak izine sahip olması ve uçucu kül, öğütülmüş granül yüksek fırın cürufu gibi endüstriyel yan ürünlerin ve volkanik esaslı küllerin kullanılması, geopolimer betonun (GPC) geleneksel betona sürdürülebilir bir alternatif olmasını sağlar. Katı atık tesislerinde artan inşaat yıkım atıkları ve doğal kaynakların aşırı kullanımı ekolojik denge için endişe verici seviyeye ulaşmıştır. Bu nedenle beton atıkların geri dönüşümü; katı atık...

Iğdır üniversitesi fen bilimleri enstitüsü dergisi, Sep 1, 2022

ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç d... more ÖZET: Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C'de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak uçucu kül esaslı geopolimer üretiminde cüruf eklenmesi ile betonun mekanik ve durabilite özellikleri gelişmiş ve daha yoğun bir mikroyapı elde edilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisinden sonra tüm karışımlar içinde en yüksek basınç dayanım sonuçları %50 cüruf içeren karışıma aittir.

Journal of the Institute of Science and Technology

Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanım... more Bu çalışmada, uçucu kül (UK) ve yüksek fırın cürufunun (YFC) geopolimer betonların basınç dayanımı ve durabilite özellikleri üzerindeki sinerjik etkisini araştırmak için alümino-silikat kaynağı olarak UK ve YFC ve aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3 seçilmiştir. Bağlayıcı olarak %100-0, %80-20, %70-30, %60-40 ve %50-50 oranlarında uçucu kül ve yüksek fırın cürufu kullanılarak 5 geopolimer farklı beton grubu üretilmiştir. Yapılan ön deneyler neticesinde, geopolimer beton numunelere 90°C’de 72 saat ısı kürü uygulanmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Durabilite deneyleri kapsamında 28 günlük numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 800°C olmak üzere 4 farklı yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Yüksek sıcaklıktan sonra numunelerin basınç dayanımı, kılcal su emme katsayıları, ağırlık değişimleri ve ultrasonik ses hızları tespit edilmiştir. İçyapı analizi kapsamında yüksek sıcaklık etkisinden sonra SEM analizi yapılmıştır. Sonuç olarak u...

Construction and Building Materials, 2015

ABSTRACT This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate... more ABSTRACT This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-freeze admixtures and cured in different low deep-freeze temperatures and exterior winter conditions in Erzurum, Turkey. Four different mixtures were prepared and they are control, 9% calcium nitrate, 9% urea and combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate. Antifreeze admixtures were used by weight of cement dosage. After casting, one group of samples from each batch were immediately cured in four different low deep-freeze temperatures (−5, −10, −15 and −20 °C) for 7, 28, 90 and 365 days (90 days deepfreeze curing + 275 days laboratory condition). Another group of samples was cured in water (23 ± 2) °C for 7, 28, 90 and 365 (90 days water curing + 275 days laboratory condition) days, according to ASTM C 192. The others were exposed to exterior winter conditions of Erzurum, Turkey, for 90 and 365 days. Ultrasonic pulse velocity (UPV) and compressive strength were evaluated for 7, 28, 90 and 365 days. Both compressive strength and UPV were very low for −15 and −20 °C at 7 and 28 days of curing durations, especially for control and samples containing 9% urea. However, with the increase of curing period, both compressive strength and UPV values of samples with the combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate increased. Adding 4.5% calcium nitrate and 4.5% urea caused an increment in the compressive strength of about 108% and 82% for 90 and 365 days in exterior winter conditions, respectively, when compared to the compressive strength of control sample that was exposed to the same conditions.

Türk Doğa ve Fen Dergisi, 2021

Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 ... more Öz: Küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebebiyet veren en önemli sera gazlarından birisi CO 2 'dir. Bu gazın salınımının önemli bir miktarı (%6-8), çimento üretiminden kaynaklanmaktadır. Bu sebeple yaklaşık yirmi yıldır araştırmacılar, çimentoya alternatif sürdürülebilir bağlayıcı malzeme olan geopolimer üzerinde yoğun olarak çalışmaktadırlar. Geopolimer üretimi temel olarak, atık yan ürünler (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vb.) veya doğal mineral malzemeler (volkanik kül, kil, pomza vb.) gibi bir alümino-silikat kaynağı ve NaOH, Na 2 SiO 3 vb. aktivatörlerden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, Erzurum Pasinler bölgesinde önemli miktarda bulunan ve alümino silikat içeren perlit, bağlayıcı olarak kullanılıp geopolimer üretimi araştırılmıştır. Karışımlarda alkali aktivatör olarak yalnızca NaOH kullanılmıştır ve üretilen numunelere yapılan ön deneyler sonucunda 90°C'de 72 saat ısıl kür uygulanmıştır. Üretilen numunelerin su emme oranları, birim hacim ağırlıkları ve 3, 7, 28 ve 150 günlük basınç dayanımları tespit edilmiştir. Ayrıca numuneler %5 konsantrasyonlu HCl ve MgSO 4 çözeltilerine, 50 çevrimlik donma-çözünme etkisine ve 300°C, 500°C ve 700°C yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmıştır ve numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, perlit esaslı geopolimer üretiminde NaOH tek başına kullanılarak maksimum 21,14 MPa basınç dayanımı elde edilmiştir.

Construction and Building Materials, 2015

This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-fre... more This research investigates properties of concrete prepared with urea and calcium nitrate anti-freeze admixtures and cured in different low deep-freeze temperatures and exterior winter conditions in Erzurum, Turkey. Four different mixtures were prepared and they are control, 9% calcium nitrate, 9% urea and combination of 4.5% urea + 4.5% calcium nitrate. Antifreeze admixtures were used by weight of cement dosage. After casting, one group of samples from each batch were immediately cured in four different low deep-freeze temperatures (−5, −10, −15 and −20 °C) for 7, 28, 90 and 365 days (90 days deepfreeze curing + 275 days laboratory condition). Another group of samples was cured in water (23 ± 2) °C for 7, 28, 90 and 365 (90 days water curing + 275 days laboratory condition) days, according to ASTM C 192. The others were exposed to exterior winter conditions of Erzurum, Turkey, for 90 and 365 days. Ultrasonic pulse velocity (UPV) and compressive strength were evaluated for 7, 28, 90 ...

Construction and Building Materials

Objective: The study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One of th... more Objective: The study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One of the advantages of this method is to simplify curing after concrete placement at low temperatures; only an anti-evaporation sheet is necessary to keep fresh concrete wet until finishing of concrete curing. Method: Urea is used at level of 6% by weight of cement dosage in the mixtures. After casting, one group of concrete samples were cured in the different deep freezes at -5, -10, -15, -20 °C for 7, 14 and 28 days and then the same samples were cured in water for 7, 14 and 28 days in accordance with ASTM C 192. Compressive strength of hardened concrete was determined according to ASTM C 39. Results: At -5 °C and -10 °C the admixture’s positive effect is evident but at -15 °C and -20 °C the same effect was not achieved when compared to mixes without antifreeze admixtures. As a result at cold weather concreting, urea can be an effective alternative to the other precautions up to -5 °C without...

Geopolymer, Perlite, Red Mud, Elevated temperature, Acid effect, Sulfate effect, Freeze-thaw, Sus... more Geopolymer, Perlite, Red Mud, Elevated temperature, Acid effect, Sulfate effect, Freeze-thaw, Sustainability, Global warm Due to the increasing CO2 emission resulting from cement production in recent years, researchs on the use of alternative binders to cement have increased and one of the most important binders have become geopolymer binders. Many different natural or waste materials are used as alumino-silicate sources in geopolymer production. In this study, the production of geopolymer concrete with perlite (a natural source of alumino-silicate) and red mud (a waste material) were investigated. Red mud was utilized at 10%, 20%, and 30% of the total mass of binder. In the mixtures, the solution/binder and NaOH/Na2SO3 ratios were selected as 0.50 and 1/1, and the produced samples were cured at 90°C for 72 hours. After heat curing, 3, 7, 28, and 90 days’ compressive strengths of all mixtures were determined. In addition, the samples from each mixture were exposed to 5% HCl and 5% M...

Common methods of concrete placing in freeze and cold weather have not beenchanged for ages. The ... more Common methods of concrete placing in freeze and cold weather have not beenchanged for ages. The methods are heating materials, melting ice and curing fresh concrete byinsulation devices and applying heating systems until finishing concrete curing. Utilizingchemical compounds in fresh concrete in order to decrease freezing temperature andcontinuation of hydration process at low temperatures are very limited. In addition, the studiesrelated to the behavior of the chemical admixture and the effects of them on the properties ofthe concrete are very scarce in technical literature. There are not any standards related to theapplication of antifreeze admixture to the concrete neither in Europe nor in U.S. Because ofthe reasons the study focused on the application of urea to the cold weather concreting. One ofthe advantages of this method is having an easy curing condition after concrete placing, inwhich, only one anti-evaporation sheet is used to keep fresh concrete wet until finishing ofc...

Nano boyutlu malzemeler cok buyuk ozgul yuzey alanlarina sahip olduklari icin kimyasal aktivitele... more Nano boyutlu malzemeler cok buyuk ozgul yuzey alanlarina sahip olduklari icin kimyasal aktiviteleri oldukca yuksektir. Bu yuksek reaktivite ozelligi, cimento esasli malzemelerin farkli ozelliklerinin gelistirilmesinde dikkate deger bir rol oynamaktadir. Ayrica bu malzemelerin filler etkisi ile gozenekleri doldurma mekanizmalari sayesinde yuksek mikro-yapi yogunlugu elde edilmektedir. Bu sebeple nano parcaciklarin kismen de olsa cimento ile yer degistirmesi mekanik ve durabilite ozelliklerini gelistirmektedir. Bu amacla, cimento yerine toplam baglayici agirliginin %1, %3 ve %5’i oranlarinda halloysit nano-kil, nano-SiO2 ve nano-CaO, tekli ve ikili kullanilarak harc karisimlari uretilmistir. Tum karisimlarda su/baglayici orani ise 0.38 olarak secilmistir. Uretilen harc numunelerin, 7, 28 ve 60 gunluk basinc dayanimlari, 28 ve 60 gunluk ultrases gecis hizlari ve Langavant yontemi ile hidratasyon isisi degerleri tespit edilmistir. Sonuc olarak, nano malzeme kullanilmasi durumunda tum ka...

Science and Engineering of Composite Materials, 2013

Determining a feasible safety factor for space trusses is an important phase in structural analys... more Determining a feasible safety factor for space trusses is an important phase in structural analysis that could have economic benefits. We know there are many kinds of imperfections in structural elements, which include both material and geometric flaws. Predicting factual behavior of structures is very difficult and occasionally impossible. Elements with initial geometric imperfections in space trusses are a common phenomenon, in addition, equivalent initial geometric imperfections can be applied for modeling of residual stresses or eccentric loading effect. The number of members in the space structures is usually high as is the diversity in the kind of initial imperfection. Therefore, there is a high likelihood that models must be analyzed. The structure must be analyzed with non-linear methods, making these approaches time consuming, and potentially uneconomical. In this study, we selected 30 cases for random analysis based on Monte Carlo methods to find the bearing capacity of th...