ELECTROMAGNETIC RADIATION PROPERTIES OF CEMENTLESS ALKALI ACTIVATED MATERIALS REINFORCED WITH POLYPROPYLENE AND STEEL FIBERS

Abstract

ABSTRACT

Concrete production can increase carbon dioxide emission into the atmosphere remarkably. This emission is caused mainly by Portland cement production, which is one of the main concrete components. Increasing the carbon dioxide emissions in the atmosphere is related directly to global warming and could accelerate it. Thus, researchers have been trying to develop new environmental-friendly binding materials have a similar mechanical and physical properties to Portland cement, and alkali activated material is one of the promising materials.

Currently, pollution caused by Electromagnetic Fields (EMFs) is increasing day after day. Bluetooth devices, mobile phones, microwave devices, and other wave generators widespread increases this pollution. This pollution can affect the health of humankind as well as other creatures. Thus, researchers nowadays tried to reduce this risk by attenuating the waves using construction materials. And alkali-activated materials could be one of these effective construction materials for this process.

In this study, white and green volcanic tuffs collected from the Bayburt region in Turkey were used as silica and alumina sources to produce an Alkali Activated Pastes (AAPs). Calcite was used as calcium sources. And as alkali activators, Sodium Hydroxide (NaOH) and Sodium Silicate (Na2SiO3) in combination were used. Besides, two types of fibers are used in this study (polypropylene and steel fibers) with different percentages of friction of volume to enhance the AAPs' electromagnet, mechanical, and physical properties that will be produced. The new composite materials' electromagnet absorption and reflection features are determined in the range of 100 MHz - 6000 MHz between the 28th and 56th days of production. In addition, the mechanical and physical properties of the pastes were examined at 2, 28, and 90 days of production. The results of this study showed that the maximum 90 days flexural and compressive strengths were 11.70 MPa and 30.72 MPa, respectively. And the maximum electromagnetic wave’s absorption and reflection peaks for the AAP batches from the frequencies of 900 MHz, 1800 MHz, 2400 MHz, and 5000 MHz were -35.45 dB (at 5000 MHz) and -12.15 dB (at 5000 MHz), respectively.

ÖZET

Beton üretimi, atmosferde karbondioksit emisyonlarını önemli ölçüde artırabilir. Bu emisyon, ana beton bileşenlerinden biri olan Portland çimentosunun üretiminden kaynaklanmaktadır. Atmosferdeki karbondioksit salınımının artması küresel ısınma ile doğrudan ilişkilidir ve onu hızlandırabilir. Bu nedenle araştırmacılar, Portland çimentosuna benzer mekanik ve fiziksel özelliklere sahip çevre dostu yeni bağlayıcı malzemeler geliştirmeye çalışmaktadırlar. Alkali ile aktifleştirilmiş malzeme de gelecek vaat eden malzemelerden birisi olarak kabul görmektedir.

Şu anda Elektromanyetik Alanların (EMF'ler) neden olduğu kirlilik her geçen gün artmaktadır. Bluetooth cihazlarının, cep telefonlarının, mikrodalga cihazlarının ve diğer dalga jeneratörlerinin yaygınlığı bu kirliliği artırmaktadır. Bu kirlilik insan sağlığını etkilediği gibi diğer canlıları da etkileyebilir. Böylece günümüzde araştırmacılar, inşaat malzemeleri kullanıp dalgaları sönümleyerek bu riski azaltmaya çalışmışlardır. Alkali ile aktive olan malzemeler, bu süreç için etkili yapı malzemelerinden biri olabilir.

Bu çalışmada, Türkiye'nin Bayburt bölgesinden toplanan beyaz ve yeşil volkanik tüfler, Alkali Aktifleştirilmiş Pastalar (AAP'ler) üretmek için silika ve alümina kaynağı olarak kullanılmıştır. Kalsiyum kaynağı olarak da kalsit kullanılmıştır. Alkali aktivatör olarak Sodyum Hidroksit (NaOH) ile birlikte Sodyum Silikat (Na2SiO3) kullanılmıştır. Ayrıca bu çalışmada üretilecek AAP'lerin elektromıknatıs, mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için farklı hacim sürtünme yüzdelerine sahip iki tip fiber (polipropilen ve çelik fiber) kullanılmıştır. Yeni kompozit malzemelerin elektromıknatıs soğurma ve yansıtma özellikleri, üretimin 28. ve 56. günleri arasında 100 MHz - 6000 MHz aralığında belirlenir. Ayrıca hamurların mekanik ve fiziksel özellikleri, üretimin 2, 28 ve 90. günlerinde incelenmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, maksimum 90 günlük eğilme ve basınç dayanımlarının sırasıyla 11.70 MPa ve 30.72 MPa olduğunu göstermiştir. Ve 900 MHz, 1800 MHz, 2400 MHz ve 5000 MHz frekanslarından AAP grupları için maksimum elektromanyetik dalga absorpsiyon ve yansıma zirveleri sırasıyla -35.45 dB (5000 MHz'de) ve -12.15 dB (5000 MHz'de) idi.