Producibility of Lightweight Wall Blocks Using Zeolitic Tuff and Granular EPS

Öz

In this study, the feasibility of producing lightweight concrete wall blocks with zeolitic tuff and granular EPS aggregate was investigated. In this context, zeolitic tuff with Dmax: 8 mm was used as aggregate in the lightweight concrete productions carried out in the experimental phase of the study. In order to reduce the unit volume weight (UVW) and thermal conductivity of the concretes, EPS was used in the mixtures at 20%, 40% and 60% by volume instead of zeolitic tuff. In addition, 5 different cement dosages (250, 300, 350, 400 and 450 kg/m3) and 2 different curing methods (75 °C steam curing and ambient curing) were used. The lightweight concretes produced within the scope of the study were subjected to slump tests in fresh state and water absorption, BHA and compressive strength tests at 3, 7 and 28 days of age. According to the test results, the BHA of lightweight concrete containing 20% EPS was 1.46 kg/dm3, the early compressive strength was 3.70 MPa and the ultimate compressive strength was 5.73 MPa. However, the lowest BHA and the highest compressive strength were obtained in lightweight concrete mixtures produced with 40% EPS and 400 kg/m3 cement dosage.

Anahtar Kelimeler

• Zeolitik tuff
• EPS
• lightweight concrete
• wall blocks
• aggregate

Zeolitik Tüf ve Granül EPS Kullanarak Hafif Duvar Bloklarının Üretilebilirliği

Öz

Bu çalışmada zeolitik tüf ile granül EPS agregalı hafif beton duvar bloklarının üretilebilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda, çalışmanın deneysel aşamasında gerçekleştirilen hafif beton üretimlerinde agrega olarak Dmax: 8 mm olan zeolitik tüf kullanılmıştır. Betonların birim hacim ağırlığını (BHA) ve ısı iletkenliğini azaltmak amacıyla zeolitik tüf yerine karışımlarda hacimce %20, %40 ve %60 oranlarında EPS kullanılmıştır. İlaveten, üretilen hafif betonlarda 250, 300, 350, 400 ve 450 kg/m3 olmak üzere 5 farklı çimento dozajı ile 75 °C buhar kürü ve ortam kürü olmak üzere 2 farklı kür yöntemi kullanılmıştır. Çalışma kapsamında üretilen hafif betonlar üzerinde taze halde çökme deneyi ile sertleşmiş numunelerde su emme, BHA ve 3, 7 ve 28 gün yaşlarında basınç dayanımı deneyleri uygulanmıştır. Deney sonuçlarına göre %20 EPS içeren hafif betonun BHA’sı 1,46 kg/dm3, erken basınç dayanımı 3,70 MPa ve nihai basınç dayanımı 5,73 MPa elde edilmiştir. Ancak elde edilen en düşük BHA ile en yüksek basınç dayanımı %40 EPS, 400 kg/m3 çimento dozajı ile üretilen hafif beton karışımlarında elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Zeolitik tüf
• EPS
• hafif beton
• duvar bloğu
• agrega

Kaynakça

1. E. Çiçek, “Pişmiş Toprak Tuğla, Bimsbeton, Gazbeton ve Perlitli Yapı Malzemelerinin Fiziksel, Kimyasal ve Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2002.
2. B. Borhan, “Ytong El Kitabı,” 1. Baskı, Türkiye, Türk Ytong Sanayi, 1990.
3. L. Gündüz, A. Sarıışık, B. Tozaçan, M. Davraz, İ. Uğur, O. Çankıran, “Pomza Teknolojisi,” c. 1, Isbaş, 1998.
4. EPS blok, “Block Ürünler web sayfası” https://www.epsblock.com/block-urunler/ , En son erişim: 29 Mayıs 2024.
5. G.Y. Kamacı, “Değişik Isı Yalıtımlı Duvar Elemanlarının Mekanik ve Fiziksel Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, KTO Karatay Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2021.
6. K. Miled, R. L. Roy, K. Sab, “Compressive behavior of an idealized EPS lightweight concrete: size effects and failure mode”, Mech Mater, vol. 36, no. 11, pp. 1031–46, 2004.
7. Y. Xu, L. Jiang, J. Xu, Y. Li, “Mechanical properties of expanded polystyrene lightweight aggregate concrete and brick”, Constr. Build. Mat., vol. 27, no. 1, pp. 32-38, 2012.
8. K. G. Babu,, D. S. Babu, “Behavior of lightweight expanded polystyrene concrete containing silica fume”, Cem. Concr. Res., vol. 33, no. 5, pp. 755-762, 2003.

9. R. L. Roy, E. Parant, C. Boulay, “Taking into account the inclusions' size in lightweight concrete compressive strength prediction”, Cem. Concr. Res., vol. 35, no. 4, pp. 770-775, 2005.
10. B. Chen, J. Liu, “Mechanical properties of polymer-modified concretes containing expanded polystyrene beads”, Constr. Build. Mat.,vol. 21, no. 1, pp. 7-11, 2007.
11. A. Kan, R. Demirboğa, “A novel material for lightweight concrete production”, Cement and Concrete Composites, vol. 31, no. 7, pp. 489-495, 2009.
12. A. Bideci, A. H. Gültekin, H. Yıldırım, S. Oymael, Ö. S. Bideci, “Internal structure examination of lightweight concrete produced with polymer-coated pumice aggregate”, Composites Part B: Engineering, vol. 54, pp. 439-447, 2013.
13. DPT, “Sekizinci Kalkınma Planı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu Raporu”, 1999, https://www.sbb.gov.tr/wp-content/uploads/2022/08/Sekizinci-Bes-Yillik-Kalkinma-Plani-Madencilik-OIK-Raporu-EndustriyelHammaddelerAltKomisyonu-YapiMalzemeleri-III-CalismaGrubuRaporu.pdf.
14. MTA, “Türkiye Magmatizma Haritası”, https://www.mta.gov.tr/v3.0/birimler/tuvak-haritalar, En son erişim: 29 Mayıs 2024.
15. Türk Patent, “Bayburt Taşı”, https://ci.turkpatent.gov.tr/cografi-isaretler/detay/38366 , En son erişim: 29 Mayıs 2024.
16. İ. Tekin, T. Kotan, A.T. Osmanson, W. Brostow, O. Gencel, G. Martınez-Barrera, “Properties of lightweight concrete blocks with waste zeolitic tuff”, Materials Science (Medžıagotyra), vol. 26, no. 4, 2020.
17. M. Pekgöz, İ. Tekin, “Microstructural investigation and strength properties of structural lightweight concrete produced with Zeolitic tuff aggregate”, Journal of Building Engineering, vol. 43, p. 102863, 2021.
18. İ. Tekin, M. Pekgöz, “The effects of ZnO powder and different fiber types used in tuff/calcite-based geopolymers on electromagnetic shielding effectiveness”, J. Build. Eng., vol. 89, p. 109343, 2024.
19. İ. Tekin, D. Tekin, “Polinaftalin sülfonat esaslı süperakışkanlaştıcıların farklı inceliklere sahip Bayburt Taşı ikame edilmiş kompoze çimentoların mekanik ve fiziksel özelliklerine etkisi”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 24, sy. 3, ss. 419-425, 2018.
20. İ. Tekin, T. Kotan, M. Yurdakul, E. Oner, “Bayburt bölgesinde bulunan farklı agrega tipleri ile üretilen geleneksel betonların mekanik mukavemetleri üzerine bir çalışma”, Politeknik Dergisi, c. 20, sy. 3, ss. 513-518, 2017.
21. A. Kan, R. Demirboga, “A new technique of processing for waste-expanded polystyrene foams as aggregates”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 6, pp. 2994-3000, 2009.
22. M. Dwarampudi, B. Venkateshwari, “Performance of light weight concrete with different aggregates a comprehensive review”, Discover Civil Engineering, vol. 1, no. 1, pp. 1-36, 2024.
23. Rilem, “Functional Classification of LW Concretes. Recommendation LC,” 2nd Ed., 1975.
24. P. K. Mehta, P. J. M. Monteiro, “Concrete Microstructure, Properties, and Materials,” 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 2006.