EFFECT OF CALCINED BENTONITE ON THE ABRASION BEHAVIOR OF CONCRETE

Abstract

The use of concrete as a building material in civil engineering applications is quite common in our country. In particular, the ease of production and supply of concrete plays an important role in this fact. Abrasion problems are encountered especially in concrete that will be exposed to external conditions and dynamic effects. In this study; mechanical behavior and abrasion resistance of calcined bentonite used concretes were investigated. In concrete mixtures, 4 different specimen series were produced by using bentonite calcined for 90 minutes at 900 ˚C at 5%, 10% and 15% by weight against of cement. The workability of the fresh concrete was determined by the slump test. Two different types of specimens are prepared in dimension with 150x150x150 mm for compressive strength test and 70x70x70 mm for abrasion test. The compressive strength and Bohme abrasion resistance of the mixtures were determined at 7, 28, 56, and 180 days cured specimens. The most suitable calcined bentonite content to be used in the concrete mixture is determined as 10% according to the compressive and abrasion resistance test results. Consequently; it has been observed that B10 specimen showed benefits on concrete with 3.7 % strength increase and 10.6 % less abrasion loss than R specimen. 

Keywords

• Bentonite
• Calcination
• Concrete
• Compressive strength
• Abrasion resistance

KALSİNE EDİLMİŞ BENTONİTİN BETON AŞINMA DAVRANIŞI ÜZERİNE ETKİSİ

Öz

İnşaat mühendisliği uygulamalarında yapı malzemesi olarak betonun kullanımı ülkemizde oldukça yaygındır. Özellikle beton üretiminin ve malzeme temininin kolaylığı bu husus üzerinde etkili rol oynamaktadır. Genellikle dış ortam koşullarında ve dinamik etkiler altında kalacak olan betonlarda aşınma problemleri ile karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada; kalsine bentonit katkılı betonların mekanik davranışı ve aşınma dirençleri incelenmiştir. Beton karışımlarında çimento yerine ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında 900 ˚C de 90 dk süreyle kalsine edilmiş bentonit kullanılarak 4 farklı numune serisi üretilmiştir. Taze betonun işlenebilirliği çökme deneyi ile belirlenmiştir. Basınç dayanımları için 150x150x150 mm ve aşınma deneyleri için 70x70x70 mm boyutlarında küp beton numuneleri üretilmiştir. Numunelerin 7, 28, 56 ve 180 günlük basınç dayanım değerleri ve Böhme aşınma dirençleri tespit edilmiştir. Beton karışımında kullanılabilecek en uygun kalsine bentonit oranının % 10 olduğu basınç ve aşınma deneyi sonuçlarına göre belirlenmiştir. Sonuç olarak; B10 numunesinin R numunesine oranla % 3,7 dayanım artışı ve aşınma direnci davranışı üzerinde % 10.6 daha az aşınma kaybı ile betona olumlu kazanımlar sağladığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Bentonit
• Kalsinasyon
• Beton
• Basınç dayanımı
• Aşınma direnci

Kaynakça

1. S. Pyo, S. Y. Abate, H. K. Kim, “Abrasion resistance of ultra high performance concrete incorporating coarser aggregate,” Construction and Building Materials, vol. 165, pp. 11-16, 2018.
2. C. Bilim, “Zeolit katkısının harçların aşınma direncine etkisi”, in 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 2011, pp. 55-58.
3. A. A. Ramezanianpour, A. Haghollahi, “Investigation and modelling of abrasion in industrial concrete floors,” Amirkabir Journal of Science and Technology, vol. 115, pp. 55–61, 2004.
4. C. D Atiş, O. Karahan, K. Arı, Ö. Çelik, C. Bilim, “Relation between strength properties (flexural and compressive) and abrasion resistance of fiber (steel and polypropylene) reinforced fly ash concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 21, pp. 402-408, 2009.
5. S. Oymael, A. Yeğinobalı, “Bitümlü şist külü katkısının betonda aşınma dayanımına etkisi”, in Proc. 4th National Concrete Conference, 1996, pp. 359–367.
6. A. Tironi, M. A. Trezza, A. N. Scian, E. F. Irassar, “Assessment of pozzolanic activity of different calcined clays,” Cement and Concrete Composites, vol. 37, pp. 319-327, 2013.
7. R. E. Rodriguez-Camacho, R. Uribe-Afif, “Importance of using the natural pozzolans on concrete durability,” Cement and Concrete Research, vol. 32, pp. 1851-1858, 2002.
8. V. G. Papadakis, S. Tsimas, “Supplementary cementing materials in concrete: Part I: efficiency and design,” Cement and Concrete Research, vol. 32, pp. 1525-1532, 2002.

9. S. C. Taylor-Lange, E. L. Lamon, K. A. Riding, M. C. G. Juenger, “Calcined kaolinite–bentonite clay blends as supplementary cementitious materials,” Applied Clay Science, vol. 108, pp. 84-93, 2015.
10. T. Kaya, S. Yazıcıoğlu, “Kalsine bentonit katkılı harçların fiziksel ve mekanik özelliklerine yüksek sıcaklık etkisi,” Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 4, no. 2, pp. 150-160, 2015.
11. B. İpekoğlu, İ. Kurşun, Y. Bilge, A. Barut, “Türkiye bentonit potansiyeline genel bir bakış,” in 2nd Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 1997, pp. 51-57.
12. T. Kaya, C. Karakurt, Y. Bayazıt, “Kalsine edilmiş bentonitin çimento harçlarında puzolanik katkı maddesi olarak kullanılabilirliği,” in 2nd International Sustainable Buildings Symposium, 2015, pp 98-103.
13. Çimento-genel çimentolar-bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri, TS EN 197-1, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2012.
14. H. H. M. Darweesh, Z. A. Nagieb, “Hydration of calcined bentonite Portland blended cement pastes,” Indian Journal of Chemical Technology, vol. 14, pp. 301-307, 2007.
15. A. Trümer, H. M. Ludwig, M. Schellhorn, R. Diedel, “Effect of calcined Westerwald bentonite as supplemantary cementitious material on the long-term performance of concrete,” Applied Clay Science, vol. 168, pp. 36-42, 2019.
16. Beton-sertleşmiş beton deneyleri-deney numunelerinde basınç dayanımının tayini, TS EN 12390-3, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2010.
17. Doğal taşlar-aşınma direncinin tayini, TS EN 14157, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2005.
18. Doğal taş deney yöntemleri-Knoop sertliğinin tayini, TS EN 14205, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2004.
19. E. Güneyisi, M. Gesoğlu, T. Özturan, K. Mermerdaş, “Microstructural properties and pozzolanic activity of calcined kaolins as supplemantary cementing materials,” Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 39, pp. 1274-1284, 2012.
20. Beton- taze beton deneyleri: Çökme deneyi, TS EN 12350-2, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2019.
21. M. S. J. Gani, Fiber Reinforced Cement and Concrete, Cement and Concrete, London: Chapman & Hall, 1997.
22. O. Şimşek, Beton ve Beton Teknolojisi, Ankara: Seçkin Yay. San. ve Tic. A.Ş, 2004.
23. H. Yaprak, O. Şimşek, A. Öneş, “Cam ve çelik lifin bazı beton özelliklerine etkisi”, Politeknik Dergisi, vol. 7, no. 4, pp. 353-358, 2004.
24. B. Felekoğlu, M. Y. Yardımcı, B. Baradan, “Uçucu külün ve taş tozunun kendiliğinden yerleşen betonda aşınma direncine etkileri”, Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 19, no. 1, pp. 11-22, 2006.