Effects of Elazig region waste brick and limestone powder on engineering properties of self-compacting mortar

Abstract

The aim of this study is to investigate the effects of using mineral additives on Self compacting Mortar's (SCM) strength and viscosity properties. As Self-compacting concrete (SCC) contains less coarse aggregate than conventional concrete, mortar forms the basis of the design of SCC. Therefore, this study was found to be appropriate to use mortar. In addition, the properties of SCC such as required strength, durability and workability makes a good production of concrete inevitable. While Providing this properties, it has been presented in many studies that mineral additive (silica fume, fly ash, limestone powder, blast furnace slag etc.) and certain amount of powder material requirement is essential especially in terms of workability and consistency of SCC. Furthermore, it was aimed to prevent environmental health threats by wastes released disorderly and to add new powder material to be used in SCC and finally to reduce the cost of both transport and cement by using limestone and waste brick powder. For this purpose, 23 types of mortars, in which cement was partially replaced of limestone and waste brick powder, were produced. The mini slump flow and V-funnel tests were used to assess the workability and the self compactivity properties of the fresh mortars, and the viscosity of mortars were also measured. The hardened properties of SCM specimens including the compressive strength and tensile strength in bending were investigated and all tests were performed for 3, 7, 28 and 91 days. Moreover, capillary water absorption test were performed and, total water absorption and porosity rates of all specimens were measured.

Keywords

• Self compacting mortar; Limestone powder; Waste brick powder; Viscosity; Mechanical properties.

Elazığ yöresine ait atık tuğla ve kireç taşı tozunun kendiliğinden yerleşen harcın mühendislik özelliklerine etkisi

Öz

Bu çalışmanın amacı, kendiliğinden yerleşen harçta (KYH) mineral katkı kullanımının harcın dayanım ve viskozite özelliklerine etkisinin araştırılmasıdır. Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), geleneksel betona göre daha az iri agrega içerdiğinden KYB tasarımının temelini harç oluşturur. Bu nedenle bu çalışmada harç kullanmak uygun bulunmuştur. Bunun yanı sıra KYB' da gerekli dayanım, dayanıklılık ve uygun bir işlenebilirlik gibi özellikler, iyi bir beton üretimini kaçınılmaz kılmaktadır. Bu özelliklerin sağlanmasında mineral katkı maddelerinin (Silis dumanı, Uçucu kul, kireçtaşı tozu, yüksek fırın cürufu vb.) gerekliliği ve belirli miktarda toz malzemenin sağlanmasının, özellikle KYB' da işlenebilirlik ve kıvam açısından şart olduğu yapılan birçok çalışmada ortaya konulmuştur. Ayrıca, düzensiz bir biçimde çevreye bırakılan atıkların çevre sağlığını tehdit etmesini önlemek ve KYB' da kullanılacak toz maddelere yöresel anlamda yenilerini ekleyerek, böylece hem nakliye maliyetinin hem de kireç taşı ve tuğla tozunun çimento azaltılarak kullanımıyla malzeme maliyetin düşürülmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, çimento yerine ikame yöntemiyle Elazığ Yöresi Kireçtaşı Tozu ve Atık Tuğla Tozu birlikte ve ayrı ayrı kullanılarak, toplamda 23 adet harç karışımı oluşturulmuştur. Bu harçların, işlenebilirlik özelliklerini belirlemek ve kendiliğinden yerleşebilirliklerini incelemek amacıyla, mini çökme-yayılma ve mini V-hunisi deneyleri yapılmış, ayrıca harçların viskoziteleri saptanmıştır. Mekanik özellikler için numunelerin 3, 7, 28 ve 91 günlük periyotlarında üç noktalı eğilme ve basınç deneyi yapılmıştır. Ayrıca numuneler üzerinde kapiler su emme deneyi yapılmış ve daha sonra numunelerin toplam su emme, porozite oranları ve yoğunlukları belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kendiliğinden yerleşen harç; Kireçtaşı tozu; Atık tuğla tozu; Viskozite; Mekanik özellikler.

Kaynakça

1. Felekoğlu, B., “Kendiliğinden Yerleşen Betonun Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2003.
2. Açıkgenç, M., “Tuğla ve Kiremit Atıklarının Kendiliğinden Yerleşen Harcın Mühendislik Özelliklerine Etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2009.
3. EFNARC, 2002. “Specifications and Guidelines for Self- Compacting Concrete”. EFNARC, Association House, 99 West Street, Farnham, UK, www.efnarc.org, ISBN 0 953973344, 32 p, February 2002.
4. EFNARC, 2005. “European Guidelines for Self-Compacting Concrete, Specification and Production and Use”, EFNARC, May 2005, Association House, UK, (www.efnarc.org), 68p, May 2005.
5. ASTM C1611/C1611M, 2009. “Standard Test Method for Slump Flow of Self-Consolidating Concrete”, Annual book of ASTM standards, USA.
6. ASTM C1621/C1621M, 2009. “Standard Test Method for Passing Ability of Self-Consolidating Concrete by J-Ring”, Annual book of ASTM standards, USA.
7. ASTM C1610/C1610M, 2010. “Standard Test Method for Static Segregation of Self-Consolidating Concrete Using Column Technique”, Annual book of ASTM standards, USA.
8. EN 12350-8, 2010. “Testing Fresh Concrete - Part 8: Self- Compacting Concrete – Slump-Flow Test”, European Committee For Standardization (CSN), ICS 91.100.30, Austrian Standards Institute.

9. Şahmaran, M., Christianto, H.A. and Yaman, İ.Ö., “The Effect of Chemical Admixtures and Mineral Additives on The Properties of Self-Compacting Mortars”, Cement & Concrete Composites, Vol. 28, pp. 432–440, 2006.
10. Turk K., Karatas, M. ve Ulucan, ZC., “Farklı Oranlarda Silis Dumanı İkameli Kendiliginden Sıkısan Betonun Mühendislik Özellikleri”, Science and Engineering Journal of Fırat University, Cilt No. 20, s. 165-174, 2008.
11. Felekoğlu, B., “Utilisation of High Volumes of Limestone Quarry Wastes In Concrete Industry (Self-Compacting Concrete Case)”, Resources, Conversation and Recycling, Vol. 51, p. 770-791, 2007.
12. Ulucan, ZC., Turk, K., and Karatas, M., “Effect of mineral admixtures on correlation between ultrasonic velocity and compressive strength for self-compacting concrete”, Russian Journal of Non-Destructive Testing, Vol. 44, pp. 367-374, 2008.
13. Güneyisi, E., Gesoğlu, M. and Özbay, E., “Strength and Drying Shrinkage Properties of Self-Compacting Concretes Incorporating Multi-System Blended Mineral Admixtures”, Construction and Building Materials, Vol. 24, p. 1878–1887, 2010.
14. Domone, P.L., and Jin, J., “Properties of Mortar for Self- Compacting Concrete. In: Skarendahl A, Petersson O, editors”, Proceedings of the 1st international RILEM symposium on self-compacting concrete, 109–120, 1999.
15. ASTM C109/C 109M–99 (1999) “Standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortar”, Annual book of ASTM standards, 04.01 Cement, Lime, Gypsum, USA.
16. Topcu, İ.B., Unal, O. ve Uygunoğlu, T., “Kendiliğinden Yerleşen Betonda Mineral Katkıların Taze Beton Özeliklerine Etkilerinin Araştırılması”, 2. Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu, 2007, s. 181-193.
17. ASTM C348, (2002) “Standard test method for flexural strength of hydraulic cement mortars”, Annual book of ASTM standards, USA.
18. ASTM C349, 2002. “Standard test method for compressive strength of hydraulic-cement mortars (Using portions of prisms broken in flexure)”, Annual book of ASTM standards, USA.