The Effect of Pyrogenic Silica Addition on Fired Brick Clay Properties of Afyonkarahisar Region

Abstract

In this study, pyrogenic silica addition clay bricks were produced under a constant pressure and in a hydraulic hand press. Brick clay obtained from Afyonkarahisar region was used as raw material in the production of clay bricks. In the preparation of brick mixtures, 0.1% - 0.3% by weight of HDK-N20 pyrogenic silica additions were added to the clay raw material. Brick mixtures were prepared for a total of 12 series, including the reference mixes. In the preparation of the samples, metal cylinder molds with a diameter of 25 mm were used and the shapes were made under the pressure of 70 bar, with the slenderness ratio of the samples being two (2). Then, the samples were sintered at 700, 800 and 900 °C in the laboratory type oven. The samples were kept for 1 hour at final temperatures. When the findings obtained were evaluated, it was observed that the pyrogenic silica additions used in the production of bricks didn’t show significant changes in the physical properties of the samples, and in terms of compressive strength values, pyrogenic silica additions have been observed to be effective in small proportions in the samples sintering at 700 °C. However, it was determined that compressive strength values varied between 5.7 - 24.6 MPa and the addition of pyrogenic silica (0.3%) added to the structures didn’t cause a significant phase development according to XRD findings.

Keywords

• Brick,Clay,Pyrogenic silica,XRD,Compressive strength

Pirojenik Silis İlavesinin Afyonkarahisar Bölgesi Pişmiş Tuğla Kili Özelliklerine Etkisi

Öz

Bu çalışmada, sabit bir basınç altında ve hidrolik el presinde pirojenik silis ilaveli kil tuğlaları üretilmiştir. Kil tuğlaların üretiminde hammadde olarak Afyonkarahisar bölgesinden temin edilen tuğla kili kullanılmıştır. Tuğla karışımlarının hazırlanmasında kilin ağırlıkça % 0.1 - % 0.3’ü oranında HDK-N20 pirojenik silis ilaveleri kil hammaddesine eklenmiştir. Referans karışımlarda dâhil olmak üzere toplam 12 seri için tuğla karışımı hazırlanmıştır. Örneklerin hazırlanmasında 25 mm çaplı metal silindir kalıplar kullanılmış olup numunelerin narinlik oranları iki (2) olacak şekilde şekillendirmeler 70 bar basınç altında yapılmıştır. Akabinde örnekler laboratuvar tipi fırında; 700, 800 ve 900 °C’de ve son sıcaklıklarda 1 saat bekletilmek üzere üç farklı sıcaklıkta sinterlenmiştir. Elde edilen bulgular değerlendirildiğinde tuğla üretiminde kullanılan pirojenik silisin örneklerin fiziksel özelliklerinde önemli değişimler göstermediği, basınç dayanım değerleri açısından ise 700 °C’de sinterlenen örneklerde pirojenik silis ilavelerinin küçük oranlarda etkili olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte basınç dayanım değerlerinin 5.7 - 24.6 MPa arasında değişkenlik gösterdiği ve XRD bulgularına göre pirojenik silis ilavesinin (%0.3) önemli bir faz gelişimine sebep olmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Tuğla,Kil,Pirojenik silis,XRD,Basınç dayanımı

References

1. Bideci, A., & Bideci, Ö. S. (2008). Diatomit Hammaddesinin Tuğla Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 69-76.
2. Demir, İ., Kıbıci, Y., & Yıldız, A. (2005). Bazik Pomzanın (Osmaniye-Ceyhan Yöresi) Yapı Tuğlası Üretiminde Kullanılması. 5 Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 13-14 Mayıs 2004, İzmir. Türkiye.
3. Era, A. C. (2013). Geleneksel harman tuğlası ve üretimi. Mesleki Bilimler Dergisi (MBD), 2(2).
4. Khavryuchenko, V. D., Khavryuchenko, O. V., & Lisnyak, V. V. (2011). Formation of pyrogenic silica: spectroscopic and quantum chemical insight. Critical reviews in solid state and materials sciences, 36(2), 47-65.
5. Liu, H., Jin, J., Yu, Y., Liu, H., Liu, S., Shen, J., Xia, X., Ji, H. (2020). Influence of halloysite nanotube on hydration products and mechanical properties of oil well cement slurries with nano-silica. Construction and Building Materials, 247, 118545.
6. Ma, C., He, J., Qin, T., Long, G., Du, Y., & Xie, Y. (2020). A comparison of the influence of micro-and nano-silica on hydration kinetics of Portland cement under different temperatures. Construction and Building Materials, 248, 118670.
7. Müdüroğlu, M., & Atak, S. (1999). Tuğla Kiremit Yapımında Kullanılan Kil Hammaddelerinin Özelliklerinin İncelenmesi. 3. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 56-66.
8. Saravanan, K., Yuvakkumar, R., Rajendran, V., & Paramasivam, P. (2012). Influence of sintering temperature and pH on the phase transformation, particle size and anti-reflective properties of RHA nano silica powders. Phase Transitions, 85(12), 1109-1124.

9. Snehal, K., Das, B. B., & Akanksha, M. (2020). Early age, hydration, mechanical and microstructure properties of nano-silica blended cementitious composites. Construction and Building Materials, 233, 117212.
10. Söylemez, M., & Yıldırım, A. (2016). Termik Santral Uçucu Külünün Tuğla Dayanımına Etkisi. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(4), 19-31.
11. Sütçü, M., & Akkurt, S. (2014). Alternatif Hammadde Olarak Kağıt Sanayi Üretim Atığı Kullanılarak Hafif Refrakter İzolasyon Tuğlası Geliştirilmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(3), 505-512.
12. Şişman, C. B., Kocaman, İ., & Gezer, E. (2006). Tekirdağ yöresinde üretilen ve tarımsal yapılarda yaygın olarak kullanılan tuğlanın fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine bir araştırma. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 3(1), 32-40.
13. Tobón, J. I., Mendoza Reales, O., Restrepo, O. J., Borrachero, M. V., & Payá, J. (2018). Effect of Pyrogenic Silica and Nanosilica on Portland Cement Matrices. Journal of Materials in Civil Engineering, 30(10), 04018266.
14. TS EN 771-1. (2005). Kagir Birimler, Özellikler- Bölüm 1: Kil kâgir birimler (Tuğlalar), TSE, Ankara.
15. TS EN 772-4. (2000). Kagir Birimler, deney metotları- Bölüm 4: Tabii taş kâgir birimlerin toplam ve görünen porozitesi ile boşluksuz ve boşluklu birim hacim kütlesinin tayini, TSE, Ankara.
16. Wang, J., Cheng, Y., Yuan, L., Xu, D., Du, P., Hou, P., Zhou, Z., Cheng, X., Liu, S. & Wang, Y. (2020). Effect of nano-silica on chemical and volume shrinkage of cement-based composites. Construction and Building Materials, 247, 118529.
17. Yu, J., Zhang, M., Li, G., Meng, J., & Leung, C. K. (2020). Using nano-silica to improve mechanical and fracture properties of fiber-reinforced high-volume fly ash cement mortar. Construction and Building Materials, 239, 117853.