A laboratory study was carried out to prepare and evaluate the properties of Portland cement equivalent geopolymer mixture made with fly ash and metakaolin cured in air conditions at ambient temperature. Fly ash was used as main binding material for geopolymer mortar mixture, and metakaolin was used as a replacement material at different ratios. Properties of mortars, including unit weight and density, flow workability, flexural strength, compressive strength, ultrasonic pulse velocity, water absorption and porosity, sorptivity, wetting-drying, freezing-thawing, rapid choloride ion penetration, drying shrinkage, abrasion resistance, high temperature resistance and accelerated corrosion tests were conducted. Metakaolin was replaced with fly ash in mass basis, replacement dosages of 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%. Geopolymer mortars were produced with river sand, class F fly ash, metakaolin, metasilicate, and water. Metasilicate was used at 10% Na+ concentration as an alkali activator. Also, standard Portland cement mortar was produced for comparison. Water-binder and sand-binder ratios were 0.50 and 3.0, respectively. Prismatic, cubic and cylinders samples were prepared in dimension of 40×40×160 mm3, 71×71×71 mm3, Ø100× 200mm respectively. Geopolymer samples were cast and cured at 20±1°C with 50±10% relative humidity in air curing until testing. Compressive and flexural strengths were measured at 3, 7, 28, 90, and 180 days, other tests were examined at 28 days of age. Drying shrinkage was measured until 360 days. The results showed that the compressive and flexural strengths of geopolymer mortar were improved with metakaolin replacement. Only fly ash geopolymer mixture developed 15.1 MPa compressive strength, while a mixture containing highest (50% replacement ratio) amount of metakaolin gave highest (60.2 MPa) compressive strength at 28 days under air curing. Similarly, metakaolin replacement with fly ash improved other properties of geopolymer like: ultrasonic pulse velocity, abrasion and high temperature resistance, and drying shrinkage and other properties. Based on laboratory results, utilization of metakaolin in fly ash based geopolymer eliminated the necessity of heat curing for geopolymer synthesis. Key words; Fly ash, metakaolin, air curing, geopolymer, strength.

Uçucu kül ve metakaolin ile hazırlanan Portland çimentosuna eşdeğer dayanıma sahip geopolimer karışımların oda sıcaklığı kür koşullarındaki özelliklerinin belirlenmesi için laboratuvar çalışması gerçekleştirilmiştir. Geopolimer harç karışımında uçucu kül bağlayıcı olarak seçilmiş ve farklı oranlarda metakaolin ile yer değişimi yaparak kullanılmıştır. Harçların özelliklerini belirlemek için birim ağırlık ve yoğunluk, işlenebilirlik, eğilme dayanımı, basınç dayanımı, ultrasonik ses hızı, su emme ve boşluk oranı, kılcal su emme, ıslanma-kuruma, donma-çözülme, hızlı klor geçirimliliği, kuruma büzülmesi, aşınma direnci, yüksek sıcaklığa dayanıklılık ve hızlandırılmış korozyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Metakaolin uçucu kül ile ağırlıkça 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, ve 50% oranlarında yer değiştirerek kullanılmıştır. Geopolimer harçlar kum, F sınıfı uçucu kül, metakaolin, sodyum metasilikat ve su ile üretilmiştir. Metasilikat alkali aktivatör olarak %10 Na oranında kullanılmıştır. Aynı zamanda Portland çimentolu harçlar kontrol numunesi olarak üretilmiştir. Su-bağlayıcı oranı 0.50 ve kum-bağlayıcı oranı 3.0 seçilmiştir. Numuneler 40×40×160 mm3 prizmatik, 71×71×71 mm3 küp ve Ø100× 200 mm silindir kalıplarda hazırlanmıştır. Geopolimer numuneler 20±1°C ortam sıcaklığında ve 50±10% bağıl nemde hazırlanıp test zamanına kadar havada kür edilmiştir. Basınç ve eğilme dayanımı deneyleri 3, 7, 28, 90 ve 180 günlük, durabilite deneyleri ise 28 günlük numunelere uygulanmıştır. Kuruma büzülmesi numunlerine 360 günlük okuma yapıldı. Elde edilen sonuçlara göre, metakaolinin uçucu kül ile yer değişimi yapması basınç ve eğilme dayanımı özelliklerini iyileştirmiştir. 28 gün havada kür sonucu, uçucu küllü geopolimer harçları 15.1 MPa basınç dayanıma ulaşırken en fazla ağırlıkça metakaolin değişiminde (%50 oranında) en yüksek basınç dayanıma (60.2 MPa) ulaşılmıştır. Benzer şekilde uçucu külün metakaolin ile yer değişimi ultrases hızı, aşınma direnci, yüksek sıcaklığa dayanıklılık ve kuruma büzülmesi gibi diğer özellikleri de iyileştirmiştir. Laboratuvarda elde edilen sonuçlara göre uçucu külün metakaolin ile yer değiştirmesi sonucu uçucu küllü geopolimer sentezi için ısıl kül ihtiyacını ortadan kaldırmıştır.Anahtar kelimeler: Uçucu kül, metakaolin, hava kürü, geopolimer, dayanım.