Investigation of the Usability of Ground Perlite Powder as an Alternative Pozzolan

Year 2024, Volume: 26 Issue: 78, 364 - 372, 27.09.2024

Beyza Erkek , Halit Yazıcı , Bayram Tutkun

https://doi.org/10.21205/deufmd.2024267802

Abstract

Considering the high cost and negative environmental effects of cement, which is widely used in buildings, it is necessary to investigate the possibility of using alternative pozzolanic materials. In addition to reducing the cost of concrete, the use of alternative components improves many properties of concrete such as mechanical, physical, and microstructure. Since concrete is the main and most expensive component of concrete, reducing the consumption of cement in concrete design provides both economic and environmental advantages. In this study, expanded perlite from Pomza Export company was used by grinding in a ball mill. Perlite powder was sieved with a 45 µm sieve to get an idea of the fineness. Portland cement was replaced with 10%, 20%, 30%, and 40% by weight of ground perlite powder, and perlite substituted mortars were prepared. The usability of perlite powder as pozzolan was observed. The pozzolanic activity was investigated by strength tests. Mortar mixtures were prepared for the control sample and four different replacement rates. Flexural strength test and compressive strength test after flexural strength test were applied for each sample at the end of water curing for 7, 28, and 90 days. In addition, unit weight test was applied to the samples with 90 days of curing time. It seems possible to reduce the cost of CEM I cement and reduce the CO2 emissions from cement production by replacing ground perlite up to 40% by weight instead of cement.

Keywords

Pozzolan, Perlite, Pozzolanic activity

Öğütülmüş Perlit Tozunun Alternatif Puzolan Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Abstract

Yapı üretiminde yaygın olarak kullanılan çimentonun, yüksek maliyeti ve çevreye olumsuz etkileri dikkate alındığında alternatif puzolanik malzemelerin kullanılabilirliğinin araştırılması gerektiği ortaya çıkmaktadır. Alternatif bileşenlerin kullanımı, betonun maliyetini düşürmesine ek olarak mekanik, fiziksel ve mikro yapısı gibi birçok özelliğini geliştirmektedir. Betonun temel ve en pahalı bileşeni olan çimentonun, beton tasarımında tüketiminin azaltılması hem ekonomik hem de çevresel kazanımlar sağlamaktadır. Bu çalışmada Pomza Export firmasına ait genleştirilmiş perlit, bilyalı değirmende öğütülerek kullanılmıştır. Perlit tozu 45 µm elekten elenerek incelik hakkında fikir sahibi olunmuştur. Çimento yerine ağırlıkça %10, %20, %30 ve %40 oranlarında perlit tozu ikame edilerek puzolan olarak kullanılabilirliği gözlemlenmiştir. Puzolanik aktivite, mukavemet deneyleriyle incelenmiştir. Kontrol numunesi ve dört farklı ikame oranı için harç karışımları hazırlanmıştır. Her bir numune için 7, 28 ve 90 günlük su kürü sonunda eğilme dayanımı deneyi ve eğilme dayanımı deneyi sonrası basınç dayanımı deneyi yapılmıştır. Ek olarak, 90 gün kür süreli numunelere birim hacim ağırlık deneyi yapılmıştır. Çimento yerine, ağırlıkça %40 oranına kadar öğütülmüş perlit ikamesiyle CEM I çimentosunun maliyetini düşürmek ve çimento üretiminden kaynaklı CO2 salınımını azaltmak mümkün gözükmektedir.

Keywords

Puzolan, Perlit, Puzolanik aktivite

References

• [1] Alqarni, A.S. 2022. A Comprehensive Review on Properties of Sustainable Concrete Using Volcanic Pumice Powder Ash as a Supplementary Cementitious Material, Construction and Building Materials, Cilt. 323. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126533
• [2] Ulusu, H., Aruntas, H.Y., Gencel, O. 2016. Investigation on Characteristics of Blended Cements Containing Pumice, Construction and Building Materials, Cilt. 118, s. 11-19. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.030
• [3] Karein, S.M.M, Vosoughi, P., Isapour, S., Karakouzian, M. 2018. Pretreatment of Natural Perlite Powder by Further Milling to Use as a Supplementary Cementitious Material, Construction and Building Materials, Cilt. 186, s. 782-789. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.012
• [4] Bulut, Ü. 2007. Perlitin Puzolanik Aktivitesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 162s, İstanbul.
• [5] Karein, S.M.M, Joshaghani, A., Ramezanianpour, A.A., Isapour, S. 2018. Effects of the Mechanical Milling Method on Transport Properties of Self-Compacting Concrete Containing Perlite Powder as a Supplementary Cementitious Material, Construction and Building Materials, Cilt. 172, s. 677-684. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.03.205
• [6] Aslan, M.G. 2015. Mikronize Filtre Perlitin Betonda Mineral Katkı Malzemesi Olarak Kullanımı. Avrasya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 75s, Trabzon.
• [7] Erdoğan, T.Y. 2003. Beton. ODTÜ Geliştirme Vakfı ve Yayıncılık A.Ş., Ankara, 757s.
• [8] Yeğinobalı, A. 2011. Çimentoda Standartlar ve Mineral Katkılar. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği, Ankara, 48s.
• [9] Erdem, T.K., Meral, Ç., Tokyay, M., Erdoğan, T.Y. 2007. Use of Perlite as a Pozzolanic Addition in Producing Blended Cements, Cement & Concrete Composites, Cilt. 29, s. 13-21. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2006.07.018
• [10] Páez-Flor, N.M., Rubio-Hernández, F.J., Velázquez-Navarro, J.F. 2019. Microstructure-at-rest Evolution and Steady Viscous Flow Behavior of Fresh Natural Pozzolanic Cement Pastes, Construction and Building Materials, Cilt. 194, s. 360-371. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.009
• [11] Dolğun, O. 2010. Kendiliğinden Yerleşen Betonlarda Öğütülmüş Pomza Kullanabilirliğinin Araştırılması. Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 88s, Niğde.
• [12] Çoban, Ö., Sancak, E. 2013. Krom Atığı Katkılı Harçların Puzolanik Aktivite ve Kılcallıklarına Farklı Kür Sularının Etkisi. Beton 2013 Kongresi Bildirileri, 21-23 Şubat, İstanbul, 313-323.
• [13] Singh, M. 2018. Coal Bottom Ash. ss 3-50. Siddique, R., Cachim, P. 2018. Waste and Supplementary Cementitious Materials in Concrete, Woodhead Publishing, GB, 640s.
• [14] Davraz, M., Koru, M., Akdağ, A.E., Kılınçarslan, Ş., Delikanlı, Y.E., Çabuk, M. 2020. Investigating the Use of Raw Perlite to Produce Monolithic Thermal Insulation Material, Construction and Building Materials, Cilt. 263. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120674
• [15] Maden Tetkik ve Arama. Perlit. https://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/perlit (Erişim Tarihi: 12.02.2023)
• [16] Xu, F., Peng, C., Zhu, J., Chen, J. 2016. Design and Evaluation of Polyester Fiber and SBR Latex, Construction and Building Materials, Cilt. 127, s. 751-761. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.10.060
• [17] Ramazanoğlu, B. 2020. Yalıtım Şaplarında Bitlis Yöresi Pomza Taşının Perlit ile Birlikte Kullanımının İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 66s, Bitlis.
• [18] Kaya, E. S. 2019. Ham Perlit ve Genleştirilmiş Perlitin Puzolanik Malzeme Olarak Kullanılabilirliği. Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 80s, Balıkesir.
• [19] Fodil, D., Mohamed, M. 2018. Compressive Strength and Corrosion Evaluation of Concretes Containing Pozzolana and Perlite Immersed in Aggressive Environments, Construction and Building Materials, Cilt. 179, s. 25-34. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.190