INVESTIGATION OF THE EFFECT OF BORAX AND HYDROGEN PEROXIDE ON PERLITE BASED GEOPOLYMER


Çelik A. İ., Tunç U.

16th INTERNATIONAL ISTANBUL CONGRESS ON LIFE, ENGINEERING, ARCHITECTURE, AND MATHEMATICAL SCIENCES, İstanbul, Turkey, 28 - 29 February 2024, vol.9786256879508, pp.125-131

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 9786256879508
  • Doi Number: 10.5281/zenodo.10776102
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.125-131
  • Kayseri University Affiliated: Yes

Abstract

Perlite-based lightweight structural elements are particularly preferred in applications that require thermal insulation. Raw perlite, when expanded at high temperatures (200 °C), is transformed into expanded perlite, a lightweight aggregate material. Additionally, lightening raw perlite by swelling it with hydrogen peroxide (H2O2) is also possible. In this study, raw perlite and expanded perlite were used as binders by utilizing sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) to produce geopolymer building materials. The obtained samples were examined in two groups: the first group containing only borax, while the second group containing both borax and H2O2. The samples were cured in an oven at 85 °C for 24 hours and then subjected to compression and flexural tests after 28 days of waiting to determine their mechanical properties. Compression and flexural test results were compared at all mixing ratios, and the densities after curing were also determined. The sample densities were compared with the flexural test results. Test results regarding mechanical properties showed a positive effect of borax. However, as the percentage of H2O2 increased, it negatively affected the strength of the samples. Nevertheless, the increase in the percentage of H2O2 caused a decrease in density, resulting in a positive effect. Microstructural analysis results indicate the presence of geopolymer formation in the samples. Additionally, the remarkable air entrapment property was observed along with the formation of microstructural voids in the samples. SEM (Scanning Electron Microscope) and EDX (Energy Dispersive X-ray) analyses were employed to observe the microstructural characteristics of the obtained samples.

 

Keywords: Geopolymer, Perlite, Borax, Hydrogen Peroxide, Sustainable building materials

 

Perlit esaslı hafif yapı elemanları, özellikle ısı yalıtımı gerektiren uygulamalarda tercih edilmektedir. Ham perlit, yüksek sıcaklıklarda (200 °C) genleştirilerek, agrega boyutunda hafif bir yapı malzemesine dönüştürülerek genleştirilmiş perlit olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca, ham perlitin hidrojen peroksit (H2O2) ile şişirilerek hafifletilmesi de mümkündür. Bu çalışmada, ham perlit ve genleştirilmiş perlit, sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum silikat (Na2SiO3) kullanılarak bağlayıcı malzeme olarak kullanılarak geopolimer yapı malzemesi üretilmiştir. Elde edilen numuneler iki grupta incelenmiştir: birinci grup sadece boraks içermekteyken, ikinci grup boraks ve H2O2 içermektedir. Numuneler, 24 saat boyunca 85 °C'lik etüvde kürlenmiş ve ardından 28 gün bekletildikten sonra mekanik özelliklerini belirlemek için basınç ve eğilme testlerine tabi tutulmuştur. Basınç ve eğilme test sonuçları tüm karışım oranlarında karşılaştırılmış ve ayrıca karışım oranlarının kürleme sonrası yoğunlukları belirlenmiştir. Numune yoğunlukları ile eğilme test sonuçları karşılaştırılmıştır. Mekanik özellikler bakımından yapılan test sonuçları, boraksın pozitif bir etkisi olduğunu göstermiştir. Ancak, H2O2 yüzdesi arttıkça numunenin dayanımına negatif bir etki yapmıştır. Bununla birlikte, H2O2'nin yüzdesinin artması yoğunluktaki azalmaya neden olarak pozitif bir etki oluşturmuştur. Mikroyapısal analiz sonuçları, numunelerde geopolimer oluşumunun gözlendiğini göstermektedir. Ayrıca, numunelerde mikroyapısal boşluk oluşumuyla birlikte hava tutma özelliğinin dikkat çekici olduğu görülmektedir. SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve EDX (Enerji Dağılımı X-ışını) analizleri, elde edilen numunelerin mikroyapısal özelliklerini gözlemlemek için kullanılmıştır. 

Keywords: Geopolimer, Perlit, Boraks, Hidrojen Peroksit, Sürdürülebilir yapı malzemeleri