Doğal ve kalsine pilekinin karakterizasyonu, puzolanik aktivitesi ve çimento harçlarının mekanik özelliklerine etkisi

Yıl 2022, Cilt: 37 Sayı: 1, 555 - 570, 10.11.2021

İlknur Bekem Kara

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.903255

Cited By: 1

Öz

Çimentoda puzolan kullanılması fiziksel ve mekanik özellikleri iyileştirmekte, ekonomik olarak fayda sağlamaktadır. Ayrıca daha az çimento kullanımı sonucu çevresel etkiler azaltılmaktadır. Bu çalışmada Pileki taşının (İyidere/Rize) öğütülmüş halde doğal ve kalsine olarak çimento harçlarının içinde puzolan olarak değerlendirilebilirliğine odaklanılmıştır. Pileki taşı petrografik açıdan incelenmiştir. Öğütülmüş pileki ise doğal ve kalsine edilmiş halde fiziksel, kimyasal, minerolojik, termal gravimetrik ve morfolojik açıdan analiz edilmiştir. Doğal pileki ve kalsine pilekinin puzolanik aktivitesi belirlenmiştir. Harç üretiminde %0, %5, %10 ve %20 oranlarında çimento yerine kullanılmıştır. Doğal ve kalsine pileki SiO2+Al2O3+Fe2O3 toplamının sırasıyla %69.78 ve %71.91 olduğu, kalsine işlemi ile doğal pileki bünyesindeki suyun dehidratasyona uğradığı, kalsine pilekide kızdırma kaybı ve 900 °C’de ağırlık kaybının böylelikle azaldığı belirlenmiştir. Sonuç olarak pileki taşının öğütülerek kalsine halde çimento harçlarında doğal puzolan olarak %5 ikame ile başarıyla kullanılabileceğini kanaatine varılmıştır. Puzolan olarak kalsine pileki kullanımı çimento üretimi için gerekli olan enerji miktarının dolayısıyla CO2 salınımının azalmasına destek olabilecektir.

Anahtar Kelimeler

pileki, kalsine pileki, puzolan, harç, dayanım

Kaynakça

• 1. Black, L., Low Clinker Cement as a Sustainable Construction Material, Sustainability of Construction Materials, Editör: Jamal M. Khatib, Woodhead Publishing, Cambridge, United Kingdom, 415-457, 2016.
• 2. Korkmaz, A.V., Perlit ve traverten atiklari ile üretilen puzolanik çimentolarin mühendislik özelliklerinin incelenmesi, MT Bilimsel, 17, 32-50, 2020.
• 3. Khatib, J.M., Baalbaki, O., ElKordi, A.A., Metakaolin, Waste and Supplementary Cementitious Materials in Concrete, Editör: Rafat Siddique and Paulo Cachim, Woodhead Publishing, Cambridge, United Kingdom, 493-511, 2018.
• 4. Kasaniya, M., Thomas, M.D.A., Moffatt, E.G., Pozzolanic reactivity of natural pozzolans, ground glasses and coal bottom ashes and implication of their incorporation nn the chloride permeability of concrete, Cem. Concr. Res., 139, 106259 (2021)
• 5. Davraz, M., Gunduz, L., Engineering properties of amorphous silica as a new natural pozzolan for use in concrete, Cem. Concr. Res., 35, 1251-1261, 2005.
• 6. Küçükyildirim, E., Uzal, B., Characteristics of calcined natural zeolites for use in high-performance pozzolan blended cements, Constr. Build. Mater., 73, 229-234, 2014.
• 7. Dizman, S., Natural radioactivity levels in pileki stone and soil samples taken from pileki cave in rize province, Adıyaman University Journal of Science, 6 (2), 217-232, 2016,
• 8. Özen, S., Pileki taşı’nın (İyidere, Rize) geopolimer üretiminde kullanim potansiyelinin araştirilmasi, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9, 388-392, 2019.
• 9. Kazancı, N., Gürbüz, A., Jeolojik miras nitelikli türkiye doğal taşlari, Türkiye Jeoloji Bülteni, 57 (1), 19-44, 2014.
• 10. Nazik, L., Savaş, F., Kahraman, İ., Acar, C., Pikeli Mağarası (Taşhane) İyidere-Rize Araştırma Raporu, Jeoloji Etütleri Dairesi Başkanliği, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye, 2008.
• 11. TS 25, Doğal Puzolan (Tras)-Çimento ve Betonda Kullanılan Tarifler, Gerekler ve Uygunluk Kriterleri, Türk Standardları Enstitüsü, Yapı Malzemeleri Teknik Komitesi, Ankara, Türkiye, 2008.
• 12. TS EN 196-1, Çimento Deney Metotları-Bölüm 1: Dayanım Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Teknik Kurul, Ankara, Türkiye, 2016.
• 13. TS EN 196-3, Çimento Deney Yöntemleri-Bölüm 3: Priz Süreleri ve Genleşme Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Teknik Kurul, Ankara, Türkiye, 2017.
• 14. TS EN 14579, Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri-Ses Hızı İlerlemesinin Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Maden Teknik Komitesi, Ankara, Türkiye, 2006.
• 15. Tryba, B., Piszcz, M., Morawski, A.W., Photocatalytic activity of TiO2-WO3 composites, Int. J. Photoenergy, 2009, 1-7, 2009.
• 16. Zhu, Y., Wu, S., Wang, X., Nano CaO grain characteristics and growth model under calcination, Chem. Eng. J., 175, 512-518, 2011.
• 17. Shah, A.H., Rather, M.A., Effect of calcination temperature on the crystallite size, particle size and zeta potential of TiO2 nanoparticles synthesized via polyol-mediated method, Mater. Today: Proc., In Press, 2020.
• 18. Zhou, D., Developing Supplementary Cementitious Materials From Waste London Clay, Phd Thesis, Imperial College London, Department of Civil and Environmental Engineering Faculty of Engineering, Londra, 2016.
• 19. Erdoğan, T., Türkiye'de üretilen çimentolar, özellikleri ve kullanimlari, Çimento Sempozyumu, Ankara-Türkiye, 67-80, 16-17 Kasım, 1995.
• 20. TS EN 197-1, Çimento-Bölüm 1: Genel çimentolar-Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri, Türk Standardları Enstitüsü, Teknik Kurul, Ankara, Türkiye, 2012.
• 21. Akgün, Y., Yazıcıoğlu, Ö.F., Analsimin puzolanik akti̇vi̇tesi̇ ve pri̇z süreleri̇ni̇ beli̇rlenmesi̇, Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7, 135-147, 2017.
• 22. Sakızcı, M., Investigation of thermal and structural properties of natural and ion-exchanged analcime, Anadolu University Journal of Science and Technology. A : Applied Sciences and Engineering, 17, 724-724, 2016.
• 23. Johnson, G. K., Flotow, H. E., O'hare, P. A. G., Thermodynamic studies of zeolites: analcime and dehydrated analcime, Am. Mineral., 67, 736-748, 1982.
• 24. Bentz, D.P., Garboczi, E.J., Haecker, C.J., Jensen, O.M., Effects of cement particle size distribution on performance properties of Portland cement-based materials, Cem. Concr. Res., 29 (10), 1663-1671, 1999.
• 25. Jawed, I., Skalny, J., Alkalies in cement: A review: II. Effects of alkalies on hydration and performance of Portland cement, Cem. Concr. Res., 8 (1), 37-51 (1978)
• 26. Ginebra, M.P., Driessens, F.C.M., Planell, J.A., Effect of the particle size on the micro and nanostructural features of a calcium phosphate cement: A kinetic analysis, Biomaterials, 25 (17), 3453-3462, 2004.
• 27. Chatterji, S., Mechanism of expansion of concrete due to the presence of dead-burnt CaO and MgO, Cem. Concr. Res., 25, 51-56, 1996.
• 28. Esmaeili, J., Aslani, H., Use of copper mine tailing in concrete: strength characteristics and durability performance, J. Mater. Cycles Waste Manage., 21, 729-741, 2019.
• 29. Kundu, S., Aggarwal, A., Mazumdar, S., Dutt, K.B., Stabilization characteristics of copper mine tailings through its utilization as a partial substitute for cement in concrete: preliminary investigations, Environ. Earth Sci., 75 (227), 1-9, 2016.
• 30. Targan, Ş., Erdoğan, Y., Olgun, A., Zeybek, B., Sevinç, V., Kula cürufu, bentonit ve kolemanit atiklarinin çimento üretiminde değerlendirilmesi, I. Uluslararası Bor Sempozyumu, Kütahya-Ankara, 259-266, 3-4 Ekim, 2002.
• 31. Nasr, M.S., Shubbar, A.A., Abed, Z.A.A.R., Ibrahim, M.S., Properties of eco-friendly cement mortar contained recycled materials from different sources, J. Build. Eng., 31, 101444, 2020.
• 32. Zhang, H., Ji, T., He, B., He, L., Performance of ultra-high performance concrete (UHPC) with cement partially replaced by ground granite powder (GGP) under different curing conditions, Constr. Build. Mater., 213, 469-482, 2019.
• 33. Rehman, A., Kim, J.H., Kim, H.G., Qudoos, A., Ryou, J.S., Effect of leaching on the hardened, microstructural and self-cleaning characteristics of titanium dioxide containing cement mortars, Constr. Build. Mater., 207, 640-650, 2019.
• 34. Huang, G., Pudasainee, D., Gupta, R., Liu, W.V., Thermal properties of calcium sulfoaluminate cement-based mortars incorporated with expanded perlite cured at cold temperatures, Constr. Build. Mater., 274, 122082, 2021.
• 35. Polat, R., Demirboğa, R., Karagöl, F., The effect of nano-MgO on the setting time, autogenous shrinkage, microstructure and mechanical properties of high performance cement paste and mortar, Constr. Build. Mater., 156, 208-218, 2017.
• 36. Kara, C., Kütük-Sert, T., Kütük, S., Öğütülmüş kolemanit içeren betonlarda sodyum klorür etkisi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8, 499-510, 2020.
• 37. Omer, S.A., Demirboga, R., Khushefati, W.H., Relationship between compressive strength and UPV of GGBFS based geopolymer mortars exposed to elevated temperatures, Constr. Build. Mater., 94, 189-195, 2015.