Effect of Raw Perlite aggregate on concrete mechanical and transport properties

Yıl 2024, Cilt: 30 Sayı: 3, 386 - 394, 29.06.2024

Cevdet Taha Acar Kambiz Ramyar

Öz

In this study, the mechanical and transport properties of concrete mixtures containing two raw perlite aggregates, obtained from two different quarries in Turkey, were compared with those of the concrete produced with crushed limestone aggregate. XRD analysis of the perlites showed that the aggregates contain roughly similar crystal components. However, Erzincan perlite was found to contain more amorphous phases. Moreover, water absorption of İzmir perlite ranged from 7.25 to 12.45% which was far above that of the Erzincan perlite with water absorption ranging from 5.08 to 7.45%. However, the 100 and 500 cycles Los Angeles weight losses revealed that the aggregates had a sufficient and uniform hardness. Within the scope of the study, 9 concrete mixtures with three different water/cement ratios (i.e., 0.69, 0.56 and 0.41) were prepared. It was found that the unit weights of the concretes produced with raw perlite aggregate remained within the limits of lightweight concrete and were 15-21% lighter than those of the control concretes. Moreover, the Erzincan perlite-bearing concretes showed 12-41% lower compressive strength that those of the control mixtures. The lowest performance in terms of either mechanical or transport properties were obtained in the İzmir perlite aggregate-bearing concrete mixtures.

Anahtar Kelimeler

Perlite aggregate, lightweight concrete, compressive strength, water treatment under pressure, capillary water absorption, chloride ion penetration

Ham Perlit agregasının betonun mekanik ve taşınım özelliklerine etkisi

Öz

Bu çalışmada, Türkiye'nin iki farklı ocağından temin edilen ham perlit agregası ile üretilen beton karışımlarının mekanik ve taşınım özellikleri, kırma kireçtaşı agregası içeren beton karışımları ile kıyaslamalı olarak incelenmiştir. XRD analizi, perlit agregalarının kabaca benzer kristal bileşenleri içerdiğini göstermiştir. Ancak Erzincan perlitinin daha fazla amorf faz içerdiği görülmüştür. Ayrıca İzmir perlitinin su emmesi %7.25 ile %12.45 arasında olup su emmesi %5.08 ile %7.45 arasında değişen Erzincan perlitinin çok üzerinde olduğu saptanmıştır. Ancak 100 ve 500 devir Los Angeles deneyi ağırlık kayıplarından kullanılan agregaların yeterli ve üniform bir sertliğe sahip olduğu anlaşılmıştır. Çalışma kapsamında üç farklı su/çimento oranına sahip (0.69, 0.56 ve 0.41) 9 farklı beton karışımı hazırlanmıştır. Sonuç olarak, ham perlit agregası ile üretilen betonların birim hacim ağırlıklarının hafif beton sınırları içerisinde kaldığı, kontrol betonuna oranla %15-21 daha hafif olduğu bulunmuştur. Buna karşılık Erzincan perliti içeren betonlar, benzeri kireçtaşı agregası içeren kontrol karışımlarına göre %12-41 arasında daha düşük basınç dayanımı göstermiştir. Hem mekanik hem de taşıma özellikleri açısından en düşük performans İzmir perlit agregalı beton karışımlarından elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Perlit agregası, hafif beton, basınç dayanımı, basınç altında su işleme, kapiler yolla su emme, klor iyonu geçirgenliği

Kaynakça

• [1] Baradan B, Yazıcı H, Aydın S. Beton. 3 Baskı. İzmir, Türkiye, DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, 2022.
• [2] Hosseinnezhad H. Beton Geri Dönüşüm İri Agregasının Karakterizasyonu, İyileştirilmesi ve Beton Üretiminde Kullanılması. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2022.
• [3] Mehta KP. “Greening of the Concrete Industry for Sustainable Development”. Concrete International, 24, 23-28, 2002.
• [4] Guenanou F. Caractéristiques Physico-Mécaniques Des Mortiers Contenant Différents Ajouts Minéraux, Exemple de La Perlite. Mémoire de Magister en Génie Civil, Université de Sciences et de la Technologie d'Oran MB, Algérie, 2014.
• [5] Devlet Planlama Teşkilatı. “Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu”. Devlet Planlama Teşkilatı, Ankara, Türkiye, 2617-ÖİK, 628, 2001.
• [6] Hamamcı RB. Kompozit Malzeme Olarak Perlit Agregalı Hafif Betonun Özellikleri Üzerine Bir Araştırma. Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 1998.
• [7] Topçu IB, Işikdag B. “Effect of expanded perlite aggregate on the properties of lightweight concrete”. Journal of Materials Processing Technology, 204, 34-38, 2008.
• [8] Azizi S. Perlit Katkılı Hafif Betonların Mekanik Özellikleri ve Isı Yalıtımı. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2007.
• [9] Doğan H, Şener F. “Hafif yapı malzemeleri (pomza-perlit-ytong-gazbeton) kullanımının yaygınlaştırılmasına yönelik sonuç ve öneriler”. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Haber Bülteni, 1, 51-53, 2004.
• [10] Ragul P, Hari MNT, Arunachelam N. Chellapandian M. “An experimental study on the partial replacement of fine aggregate with perlite in cement concrete”. Materials Today: Proceedings, 68(5), 1219-1224, 2022.
• [11] Ulusu İ. Ham Perlit Agregası Kullanılarak Yüksek Dayanımlı Hafif Beton Üretilebilirliğinin Araştırılması. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum, Türkiye, 2007.
• [12] Gökçe HS. Hafif Beton Üretiminde Ham ve Genleştirilmiş Perlitin Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2010.
• [13] Türkmen I, Kantarcı A. “Effects of expanded perlite aggregate and different curing conditions on the physical and mechanical properties of self-compacting concrete”. Building and Environment, 42(6), 2378-2383, 2007.
• [14] Türk Standartları Enstitüsü. “Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler-Bölüm 6: Tane Yoğunluğunun ve Su Emme Oranının Tayini”. Ankara, Türkiye, 1097-6, 2013.
• [15] Turanlı L, Aşık M, Uzal B. “Erzincan/Mollaköy Ham Perlit Agregasının ve Perlit Tozunun Taşıyıcı Hafif Beton Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması”. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye, Proje Kod No: 2005-03-03-2-77, 2006.
• [16] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton Karışım Tasarımı Hesap Esasları”. Ankara, Türkiye, 802, 2016.
• [17] American Society for Testing and Materials. “Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use in Portland-Cement Concrete”. USA, ASTM C311/C311M, 2022.
• [18] American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine”. USA, ASTM C131/C131M, 2020.
• [19] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 3: Deney Numunelerinin Basınç Dayanımının Tayin”. Ankara, Türkiye, 12390-3, 2019.
• [20] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm3: Deney Numunelerinin Yarmada Çekme Dayanımının Tayini”. Ankara, Türkiye, 12390-6, 2019.
• [21] American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression”. USA, ASTM C469-14e1, 2014.
• [22] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 8: Basınç Altında Su İşleme Derinliğinin Tayini”. Ankara, Türkiye, 12390-8, 2019.
• [23] American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Measurement of Rate of Absorption of Water by Hydraulic-Cement Concretes”. USA, ASTM C1585, 2020.
• [24] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 3: Sertleşmiş Beton Yoğunluğu, Su Emme Ve Boşluk Oranı Tayini”. Ankara, Türkiye, 12390-7, 2019.
• [25] American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration”. USA, ASTM C1202, 2019.
• [26] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton-Sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 2: Dayanım deneylerinde kullanılacak deney numunelerinin hazırlanması ve küre tabi tutulması”. Ankara, Türkiye, 12390-2, 2019.
• [27] Ahmad SH, Shah AH. “Structural properties of high strength concrete and its implications for precast prestressed concrete”. PCI Journal, 30(6), 92-119, 1985.
• [28] Mindess S, Young JF, Darwin D. Concrete. 2nd Ed. Prentice Hall, New Jersey, USA, 2003.
• [29] Türk Standartları Enstitüsü. “Beton Yapıların tasarım ve yapım kuralları”. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 500, 2000.