Investigation of Pozzolanic Activity Indexes of Pasinler Obsidian and Zinc Slag

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 507 - 521, 15.12.2021

Metehan Ardahanlı , Meral Oltulu

https://doi.org/10.31466/kfbd.933875

Cited By: 2

Abstract

Pozzolanes are mineral additives that have been widely used in concrete production recently. The main purposes of pozzolana additives used in concrete are to provide economy and improve various properties of concrete. In this study, obsidian mineral which located in Pasinler District of Erzurum Province and has high amount of reserves in the world with high silica content, and zinc slag which occurring during the production of zinc metal, in the metal industry mainly in Turkey and high production capacity in the world, pozzolanic properties has been investigated. For the pozzolanic activity test, mortar samples were produced by using 5, 10, 15, 20 and 25% obsidian; 2.5, 5, 7.5 and 10% zinc slag instead of cement. Samples produced for the determination of pozzolanic activity index were kept at 7 and 28-days standard cure. At the end of the curing period, pozzolanic activity indexes were determined on the basis of compressive strength. As a result of the pozzolanic activity test, the highest pozzolanic activity value was obtained at the rate of 15% for obsidian and 5% for zinc slag. When the results are examined, it is determined that both materials can be used as pozzolan instead of cement.

Keywords

Obsidian, Zing Slag, Pozzolanic Activity Index, Compressive Strength

Pasinler Obsidiyeni ve Çinko Cürufunun Puzolanik Aktivite İndekslerinin İncelenmesi

Abstract

Puzolanlar son zamanlarda beton üretiminde yaygın bir şekilde kullanılan mineral katkı maddeleridir. Betonda kullanılan puzolan katkılarının temel amaçları; ekonomiklik sağlamak ve betonun çeşitli özelliklerini iyileştirmektir. Bu çalışmada yüksek silis içerikli dünyada yüksek miktarda rezervi olan ve Erzurum İli Pasinler İlçesi’nde de bulunan obsidiyen minerali ile metal endüstrisinde başta Türkiye olmak üzere tüm dünyada üretim kapasitesinin yüksek olduğu çinko metalinin üretimi sırasında meydana gelen çinko cürufunun, puzolanik özellikleri incelenmiştir. Puzolanik aktivite deneyi için çimento yerine %5, 10, 15, 20 ve 25 oranlarında obsidiyen; %2.5, 5, 7.5 ve 10 oranlarında çinko cürufu kullanılarak harç numuneler üretilmiştir. Puzolanik aktivite indeksinin belirlenmesi için üretilen numuneler 7 ve 28 gün standart kürde tutulmuştur. Kür süresi sonunda basınç dayanımını esasına göre puzolanik aktivite indeksleri belirlenmiştir. Puzolanik aktivite deneyi sonucunda en yüksek puzolanik aktivite değeri obsidiyen için %15 ve çinko cürufu için %5 oranında elde edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde her iki malzemeninde çimento yerine puzolan olarak kullanılabileceği belirlenmiştir.

Keywords

Obsidiyen, Çinko Cürufu, Puzolanik Aktivite İndeksi, Basınç Dayanımı

References

• Akköprü, E., Mouralıs, D., Robın, A.K., Kuzucuoğlu, C., ve Erturaç, M.K., (2017). Doğu Anadolu’daki obsidiyen kaynak alanlarının belirlenmesinde jeomorfolojik ve volkanolojik göstergelerin önemi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 60(1), 49-61.
• Alameri I., Oltulu M., and Ardahanlı M., (2020). Influence of preheating on the mechanical properties of high strength concrete with micro silica filler. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(2): 1084-1093.
• Alameri, I., Oltulu M., and Ardahanlı, M., (2019). Effect of early-age temperature on the behavior of concrete containing silica fume. 3rd International Conference on Advanced Engineering Technologies, Bayburt, Turkey.
• Ardahanlı, M., Oltulu, M., and Alameri, I., (2021). Uçucu küllü kendiliğinden yerleşen betonun özellikleri üzerine ön ısıtmanın etkisi. Black Sea Journal of Engineering and Science, 4(3), 81-88.
• Ardahanlı, M., Oltulu, M., and Alameri, I., (2019). Evaluation of the mechanical properties of self-compacting concrete containing fly ash subjected to early-age temperature. Hoca Ahmet Yesevi 2. Uluslararası Bilimsel Araştırmalar Kongresi, Erzurum, Turkey.
• Aslan, İ., Oltulu, M., and Karakurt C., (2019). Investigation of the waste zinc slag on the workability and mechanical properties of cement based mortars. 3rd International Conference on Advanced Engineering Technologies, Bayburt.
• Bakar, D. (2005). Demir ve çelik tesislerinin yüksek demir ve karbon içeren atıklarını değerlendirme teknolojileri ve erdemir için önerilen yöntemin tanıtımı. III. Demir Çelik Kongresi ve Sergisi, Zonguldak.
• Bascetin, A., Adiguzel, D., and Eker, H., (2021). Effects of puzzolanic materials in surface paste disposal by pilot-scale tests: observation of physical changes. Int. J. Environ. Sci. Technol, 18, 949–964.
• Başçetin, A., Eker, H., Adıgüzel, D., ve Tüylü, S., (2020). Çimentolu Macun Dolgu Yönteminin Uygulanmasında Bazı Katkı Malzemelerinin Puzolanik Özelliklerinin Araştırılması . Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2), 415-424.
• Bigazzi, G., Yeğingil, Zehra., Ercan, T., Öddöne, M., ve Özdoğan, M., (1997). Doğu Anadolu'daki obsidiyen içeren volkaniklerin "Fizyon Track" yöntemiyle yaş tayini. Türkiye Jeoloji Bülteni, 40(2), 57-72.
• Bilgin, A., Polat, S., Bilgin, N., ve Arslan, S., (2012). Erciş obsidyenlerinin mineralojik-petrografik, jeokimyasal özellikleri ve süs taşı olarak değerlendirilmesi üzerinde ön çalışma. Iğdır Univ. J. Inst. Sci. & Tech, 2 (2), 85-92.
• Ercan, T., Yeğingil, Z., Bigazzi, G., Öddöne, M., ve Özdoğan, M., (1990). Kuzeybatı anadolu obsidiyen buluntularının kaynak belirleme çalışmaları. Jeoloji Mühendisliği, 36, 19-32.
• Erdoğan, S., ve Erdoğan, T., (2007). Puzolanik mineral katkılar ve tarihi geçmişleri. Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu, Ankara.
• Kaya, A., and Ustabaş, İ., (2018). Comparing the pozzolanic activity properties of obsidian to those of fly ash and blast furnace slag. Construction and Building Materials, 164, 297-307.
• Moropoulou, A., Bakolas, A., and Aggelakopoulou, E., (2004). Evaluation of pozzolanic activity of natural and artificial pozzolans by thermal analysis. Thermochimica Acta, 420(1), 135-140.
• Mouli, M., and Khelafi, H., (2008). Performance characteristics of lightweight aggregate concrete containing natural pozzolan. Building and Environment, 43(1), 31-36.
• Nowak, A. (2014). Influence of fly ash on abrasion resistance of concretes with their additions. Key Engineering Materials, 592-593.
• Öztürk, Z., Bağiran, M., Sağlar, B., Arslan, L., ve Aycan, Ş., (2018). Agrega olarak çinko madeni cürufu kullanımının beton basınç dayanımına etkisi. International Journal of Engineering Research and Development, 10 (2), 144-152.
• Siddique, R. (2004). Performance characteristics of high-volume Class F fly ash concrete. Cement and Concrete Research, 34, 487-493.
• Şahin, D. D., Çullu, M., ve Eker, H., (2019). Betonların Aşındırma ve Karbonatlaşma Performanslarına Kireçsi Uçucu Küllerin Farklı İncelik ve İkame Oranlarının Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 17, 1150-1163.
• Tohumcu İ., ve Bingöl A.F., (2013). Silis dumanı ve uçucu kül katkılı kendiliğinden yerleşen betonların taze beton özellikleri ve basınç dayanımları. Deü Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(2), 31-44.
• TS EN 15167-1 (2006). Öğütülmüş yüksek fırın curufu - Beton, harç ve şerbette kullanım için - Bölüm 1: Tarifler, özellikler ve uygunluk kriterleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Turkey.
• TS EN 196-2 (2013). Çimento deney yöntemleri - Bölüm 2: Çimentonun kimyasal analizi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Turkey.
• TS EN 196-5 (2012). Çimento deney yöntemleri - Bölüm 5: Puzolanik çimentolarda puzolanik özellik deneyi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Turkey.
• TS EN 197-1 (2012). Çimento - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Turkey.
• TS EN 450-1 (2013). Uçucu Kül - Betonda kullanılan - Bölüm 1: Tarif, özellikler ve uygunluk kriterleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Turkey.
• Türkiye Mühendisler ve Mimarlar Odası Birliği Jeoloji Mühendisleri Odası, URL-1: https://www.jmo.org.tr, (Date Accessed: 15 Nisan 2021).
• Ustabaş, İ., ve Ömür, İ., (2019). Rize yöresi obsidyeninin çimentonun hidratasyon ısısına etkisi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(1), 78-87.
• Wang, L., Zhouy, H., Shi, W., and Tang, E., (2017). Effect of silica fume and PVA fiber on the abrasion resistance and volume stability of concrete. Composites Part B: Engineering, 130, 28-37.
• Wong, H.S., and Razak, H.A., (2005). Efficiency of calcined kaolin and silica fume as cement replacement material for strength performance. Cement and Concrete Research, 35, 696–702.