Çimentoya mineral katkı olarak Kütahya Çayca Tüfünün kullanımı

Year 2023, Volume: 13 Issue: 2, 432 - 443, 15.04.2023

İbrahim Kecek Ahmet Özcan Mehmet Uğur Toprak Mehmet Demirbilek

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1202254

Abstract

Bu çalışmada Çayca/Kütahya’dan alınan tüflerin çimentoda mineral katkı maddesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çayca tüfünün toplam SiO2+Al2O3+Fe2O3 içeriği %85.34’dür. Çayca tüfünün volkanik birimleri riyodasitik tüf, dasitik tüf, andezitik tüf bileşimleridir. Kirli beyaz, sarımsı, grimsi, pembemsi ve bej renkler gösteren Çayca tüflerinin çok hızlı (10 saniyede 4476 cm2/g) öğütülebildiği görülmüştür. Farklı tane boyutlarında öğütülen tüfler (4476, 5017 ve 5175 cm2/g) Portland çimentosu yerine ağırlıkça %25 oranında ikame edilerek hazırlanan katkılı çimento pastalarının kıvam ve priz süreleri incelenmiş, katkılı harçların 2, 7, 28 ve 56 günlük fiziksel ve mekanik özelikleri belirlenmiştir. Harçlara standart su kürü ve otojen kür uygulanmıştır. Çayca tüfünün tane boyutu küçüldükçe priz başlangıç ve bitiş süreleri uzamış, basınç dayanımları artmıştır. En yüksek basınç dayanımı otojen kür uygulanan katkısız harçlarda elde edilmiştir. Çayca tüfü içeren harç numunelerinin 2 ve 28 günlük basınç dayanımları TS EN 197-1 (2012)’de belirtilen seviyeye ulaşamamışlardır.

Keywords

Çayca tüfü, Mekanik özellikler, Otojen kür, Portland çimentosu

Use of Kütahya Çayca Tuff as a mineral additive to cement

Abstract

In this study, the evaluation of tuffs taken from Çayca/Kütahya as a mineral additive in cement was investigated. The total SiO2+Al2O3+Fe2O3 content of Çayca tuff was 85.34%. The volcanic units of the Çayca tuff were rhyodacitic tuff, dacitic tuff and andesitic tuff compositions. It was observed that the Çayca tuffs, which show off-white, yellowish, grayish, pinkish and beige colors, could be milled very quickly (4476 cm2/g in 10 seconds). The consistency and setting times of the cement pastes prepared by substituting 25% by weight tuff milled in different grain sizes (4476, 5017 and 5175 cm2/g) by Portland cement were examined and the 2, 7, 28 and 56-day physical and mechanical properties of these mortars were determined. Standard water curing and autogenous curing were applied to the mortars. As the grain size of Çayca tuff decreased, the setting times of the pastes extended and the strength of the mortars increased. The highest compressive strength was obtained in autogenously cured additive-free mortars. The 2 and 28-day compressive strengths of the mortar samples containing Çayca tuff could not reach the level specified in TS EN 197-1 (2012).

Keywords

Çayca tuff, Mechanical properties, Autogenous curing, Portland cement

References

• Araújo, R. A., de Menezes, A. L. R., Cabral, K. C., Nóbrega, A. K. C., Martinelli, A. E., & Dantas, K. G. M. (2019). Evaluation of the pozzolanic activity of red ceramic waste using mechanical and physicochemical methods. Cerâmica, 65, 461-469. https://doi.org/10.1590/0366-69132019653752649
• ASTM C597 (2002). Standart test method for pulse velocity through concrete. ASTM International, West Conshohocken, PA. https://doi.org/10.1520/C0597-02
• ASTM C618-12a (2012). Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete. ASTM International, West Conshohocken, PA. https://doi.org/10.1520/C0618-12A
• Bayırlı, M., & Pekı̇n, A. (2013). Volkanik tüf yüzeyi gözeneklerinin özeliklerinin birikinti geometrisi kullanarak incelenmesi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15(2), 66-72.
• Cordeiro, G. C., Filho, R. D. T., Tavares, L. M., Fairbairn, E. M. R., & Hempel, S. (2011). Influence of particle size and specific surface area on the pozzolanic activity of residual rice husk ash. Cement and Concrete Composites, 33 (5), 529-534. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.02.005
• Çullu, M., Bolat, H., Vural, A., & Tuncer, E. (2016). Investigation of pozzolanic activity of volcanic rocks from the northeast of the Black Sea. Science and Engineering of Composite Materials, 23(3), 315-323. https://doi.org/10.1515/secm-2014-0092
• Demir, İ., Başpınar, M. S., Görhan, G., & Kahraman, E. (2016). Seyitömer Uçucu Külü ve Afyonkarahisar Yöresi Volkanik Tüflerinin puzolanik özelliklerinin belirlenmesi. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4(1), 39-46.
• dos Santos, A. A. M., & Cordeiro, G. C. (2021). Investigation of particle characteristics and enhancing the pozzolanic activity of diatomite by grinding. Materials Chemistry and Physics, 270, 124799. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124799
• Erdoğan, T. Y. (2016). Beton. ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A.Ş.
• Helvacı C., & Alaca O. (1991). Bigadiç borat yatakları ve çevresinin jeolojisi ve mineralojisi. Bulletin of The Mineral Research and Exploration, 113, 61-92.
• Kara, İ. B. (2022). Doğal ve kalsine pilekinin karakterizasyonu, puzolanik aktivitesi ve çimento harçlarının mekanik özelliklerine etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(1), 555-570. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.903255
• Kavas, T., & Çelik, M. Y. (2001). Ayazını (Afyon) Tüflerinin çimento sanayiinde tras olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi. Madencilik Dergisi, 40(2-3-4), 39-46.
• Keçek, İ. (2022). Kütahya Çayca tüfünün çimentoda mineral katkı olarak kullanımının araştırılması [Yüksek Lisans Tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü].
• Kı̇bı̇cı̇, Y., Dı̇nç, D., & Uçar, A. (2012). Afyonkarahisar yöresi volkanik kayaçlarının mineralojik ve petrografik özellikleri. Journal of Science and Technology of Dumlupınar University, 29, 53-70.
• Kubiliute, R., Kaminskas, R., & Kazlauskaite, A. (2018). Mineral wool production waste as an additive for Portland cement. Cement and Concrete Composites, 88, 130-138. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.02.003
• Nagrockienė, D., Girskas, G., & Skripkiūnas, G. (2017). Properties of concrete modified with mineral additives. Construction and Building Materials, 135, 37-42. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.215
• Pereira-de-Oliveira, L. A., Castro-Gomes, J. P., & Santos, P. M. S (2012). The potential pozzolanic activity of glass and red-clay ceramic waste as cement mortars components. Construction and Building Materials, 31, 197-203. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.110
• Rodier, L. Bilba, K., Onésippe, C., & Arsène, M. A. (2016). Study of pozzolanic activity of bamboo stem ashes for use as partial replacement of cement. Materials and Structures, 50(87), 1-14. https://doi.org/10.1617/s11527-016-0958-6
• Shi, Y., Chen, H., Wang, J., & Feng, Q. (2015). Preliminary investigation on the pozzolanic activity of superfine steel slag. Construction and Building Materials, 82, 227-234. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.062
• TS EN 196-1 (2016). Çimento deney metotları- Bölüm 1: dayanım tayini. T.S.E., Ankara.
• TS EN 196-3 (2017). Çimento deney yöntemleri-Bölüm 3: priz süreleri ve genleşme tayini. T.S.E., Ankara.
• TS EN 197-1 (2012). Çimento- Bölüm 1: Genel çimentolar- Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri. T.S.E., Ankara.
• Tseng, Y. S., Huang, C. L., & Hsu, K. C. (2005). The pozzolanic activity of a calcined waste FCC catalyst and its effect on the compressive strength of cementitious materials. Cement and Concrete Research, 35(4), 782-787. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.04.026
• Yu, L., Li, L., & Zhou, S. (2017). Evaluation of pozzolanic activity of volcanic tuffs from Tibet, China. Advances in Cement Research, 29 (4), 137-146. https://doi.org/10.1680/jadcr.15.00075
• Zhao, Y., Gao, J., Liu, C., Chen, X., & Xu, Z. (2020). The particle-size effect of waste clay brick powder on its pozzolanic activity and properties of blended cement. Journal of Cleaner Production, 242, 118521. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118521