Taguchi Yöntemi Kullanılarak Hafif Genleşmiş Kil Üretiminin Optimizasyonu

Abstract

Genleşmiş kil agrega üretiminde, hangi parametrelerin etkili olduğunu bilmek ve bu parametrelerin genleşme üzerinde ne kadar etkili olduğunu belirlemek önemlidir. Bu çalışmada, hafif genleşmiş kil bilyelerinin üretiminin optimum şartlarının Taguchi yöntemi ile belirlenmesi incelenmiş olup, performans değeri olarak genleşme oranı ve pişme kaybı dikkate alınmıştır. Ayırca bulunan optimum şartlarda su emme oranı ve tane yoğunluğu da analiz edilmiştir. Çalışmada, parametre olarak organik madde yüzdesi (0, 1, 2, 3 ve 4), ön ısıtma sıcaklığı (150, 200, 300, 400 ve 500oC), ön ısıtma süresi (1, 3, 5, 7 ve 9 dakika), sinterleme sıcaklığı (1050, 1100, 1150, 1175 ve 1200oC) ve sinterleme süresi (5, 7, 9, 1 ve 13 dakika) seçilmiş ve deneylerin tümünde tane boyutu 250 µm altı olarak sabit alınmıştır. Buna göre optimum şartlar, organik madde yüzdesi %3, ön ısıtma sıcaklığı 150oC, ön ısıtma süresi 1 dakika, sinterleme sıcaklığı 1200oC ve sinterleme süresi 13 dakika olarak bulunmuştur. Bu şartlarda, tahmin edilen genleşme oranı %4,34 olup, yapılan deneylerde %4,32’lik bir değer, pişirme kaybı için ise tahmin edilen değer %30,30 olup, yapılan deneylerde %31,63’lük bir değer elde edilmiştir. Ayrıca parametrelerin çıktılar üzerindeki yüzde etkileri de hesaplanmıştır.

Keywords

• Hafif Genleşmiş Kil
• Taguchi Metodu
• Optimizasyon
• Kil Bilyesi

Optimizing of Lightweight Expanded Clay Production By Using the Taguchi Method

Abstract

In the production of lightweight expanded clay, it is important to know which parameters are effective and to determine the effect of these parameters on the expansion. In this study, the optimum conditions for the production of slightly expanded clay balls by the Taguchi method were investigated, and the expansion ratio and firing loss were taken into account as performance values. In addition, the water absorption rate and grain density were analyzed under optimum conditions. In the study, organic matter percentage (0, 1, 2, 3 and 4), preheating temperature (150, 200, 300, 400 and 500oC), preheating time (1, 3, 5, 7 and 9 minutes), The sintering temperature (1050, 1100, 1150, 1175 and 1200oC) and sintering time (5, 7, 9, 1 and 13 minutes) were chosen and the grain size was fixed as below 250 µm in all of the experiments. Accordingly, the optimum conditions were found to be organic matter percentage 3%, preheating temperature 150oC, preheating time 1 minute, sintering temperature 1200oC and sintering time 13 minutes. Under these conditions, the estimated expansion rate is 4.34%, a value of 4.32% in the experiments, the estimated value for the cooking loss is 30.30%, and a value of 31.63% was obtained in the experiments. In addition, the percentage effects of the parameters on the outputs were calculated.

Keywords

• Lightly Expanded Clay
• Taguchi Method
• Optimization
• Clay Ball

References

1. Ahmad, M. R., Chen, B., & Farasat Ali Shah, S. (2019). Investigate the influence of expanded clay aggregate and silica fume on the properties of lightweight concrete. Construction and Building Materials, 220, 253-266. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.171
2. Arıöz, Karasu, B., Kılınç, K., Kaya, G., Arslan, G., Tuncan, M., Tuncan, A. & Kıvrak, S. (2007). Production of Expanded Clay Aggregate by The Use of Coal. Paper presented at the The IV. Ceramic, Glass, Enamel, Glaze and Pigment Seminar with International Participation (SERES 2007), 1054-1062, Eskisehir, Turkey.
3. Bogas, J. A., Gomes, A., & Pereira, M. F. C. (2012). Self-compacting lightweight concrete produced with expanded clay aggregate. Construction and Building Materials, 35, 1013-1022. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.111
4. Devecioğlu, A. G. (2012). Kitre Katkılı Genleştirilmiş Kil Agregalı Betonların Isıl Ve Mekanik Özelliklerinin Analizi. (Doktora Tezi), Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, Türkiye.
5. Dilli, M. E., Atahan, H. N., & Şengül, C. (2015). A comparison of strength and elastic properties between conventional and lightweight structural concretes designed with expanded clay aggregates. Construction and Building Materials, 101, 260-267. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.080
6. Gündüz, L., Kalkan, Ş. O. & Özgüven, A. . (2020). Genleşmiş Kil Agregaların Teknik Özelliklerinin Karşılaştırılması Üzerine Bir Çalışma Ankara Kalecik Bölgesi Örneği. HAZIR BETON, 157, 65-72.
7. Gündüz, L., Şapçı, N., Bekar, M. (2006). Utilization of expanded clay as lightweight aggregate. Journal of Clay Science and Technology, 1(2), 43-49.
8. Güneş, O. (2019). Genleştirilmiş Kil Agregası İle Taşıyıcı Hafif Beton Üretimi. (Yüksek Lisans Tezi), Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Kütahya.

9. Küçük, Ö., Kocakerim, M.M., Çopur, M. & Yartaşı, A. (2005). OPTIMIZATION OF DISSOLUTION OF ULEXITE IN (NH4)2SO4 SOLUTIONS. Canadian Metallurgical Quarterly, 44(1), 53-58. doi:https://doi.org/10.1179/cmq.2005.44.1.53
10. LECAT. (2021). Söğüt Toprak Madencilik A.Ş. Retrieved from https://lecat.com.tr/lecat-nedir
11. Levent, M., Kaya, Ö., Kocakerim, M., Yiğit, V., & Küçük, Ö. (2007). Optimization of desulphurization of Artvin–Yusufeli lignite with acidic hydrogen peroxide solutions. Fuel, 86(7), 983-992. doi:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.10.010
12. Montgomery, D. C. (1991). Design and Analysis of Experiments, . ABD: John Wiley & Sons Inc.
13. Nkansah, M. A., Christy, A. A., Barth, T., & Francis, G. W. (2012). The use of lightweight expanded clay aggregate (LECA) as sorbent for PAHs removal from water. Journal of Hazardous Materials, 217-218, 360-365. doi:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.03.038
14. Onatskiy, S. P. (1987). Expanded Clay Production: 3rd ed., rev. and add, M., Stroyizdat Publ., 1987, p. 333 (in Russian).
15. Ozguven, A., & Gunduz, L. (2012). Examination of effective parameters for the production of expanded clay aggregate. Cement and Concrete Composites, 34(6), 781-787. doi:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.02.007
16. Özgüven, A. (2009). Genleşen Kil Agrega Üretimi Ve Endüstriyel Olarak Değerlendirilmesi. (Doktora), Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Maden Mühendisliği. (237301)
17. Phadke, M. S. (1989). Quality engineering using robust design, . Prentice Hall, New Jersey, 61-292.
18. Phadke, M. S., Kackar, R. N., Speeney, D. V., & Grieco, M. J. (1983). Off-line quality control in integrated circuit fabrication using experimental design. The Bell System Technical Journal, 62(5), 1273-1309. doi:10.1002/j.1538-7305.1983.tb02298.x
19. Pioro, L. S., & Pioro, I. L. (2004). Production of expanded-clay aggregate for lightweight concrete from non-selfbloating clays. Cement and Concrete Composites, 26(6), 639-643. doi:https://doi.org/10.1016/S0958-9465(03)00103-3
20. Rashad, A. M. (2018). Lightweight expanded clay aggregate as a building material – An overview. Construction and Building Materials, 170, 757-775. doi:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.009
21. Subaşı, S. (2009). Productıon of structural lightweight concrete with expanded clay aggregate. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ, 24(3), 559-567.
22. Şirvancı, M. (1997). Kalite için deney tasarımı “Taguchi Yaklaşımı”. İstanbul: Literatür Yayıncılık.
23. Taguchi, G. (1987). System of Experimental Design, Quality Resources: (Vol. 1). New York.
24. Vašina, M., Hughes, D. C., Horoshenkov, K. V., & Lapčík, L. (2006). The acoustical properties of consolidated expanded clay granulates. Applied Acoustics, 67(8), 787-796. doi:https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2005.08.003