The effect of natural pozzolan properties on the strength and stability of paste backfill

Yıl 2008, Cilt: 29 Sayı: 1, 25 - 35, 01.02.2008

Bayram Erçıkdı Ferdi Cihangir Ayhan Kesimal Hacı Deveci İbrahim Alp

Öz

Anahtar Kelimeler

-

Doğal puzolan özelliklerinin macun dolgunun dayanım ve duraylılığına etkisi

Öz

Çevresel açıdan zararlı cevher zenginleştirme atıklarının (sülfürlü vb.) tamamının yeraltı üretim boşluklarındadepolanmasını sağlayan ve böylece yerüstü atık depolama ve rehabilitasyon maliyetlerini önemli oranda azaltanmacun dolgu teknolojisinin kullanımı son yıllarda yaygınlaşmaktadır. Bağlayıcı maliyetlerinin macun dolgu işletmegiderlerinin önemli bir kısmını oluşturması ve özellikle sülfürlü atıkların kullanıldığı macun dolgu uygulamalarındaPortland çimentosu gibi kalsiyumca zengin bağlayıcıların performansının düşük olması nedeniyle, puzolaniközelliğe sahip mineral katkı maddelerinin Portland çimentosu yerine belirli oranlarda bağlayıcı olarak kullanımıönem kazanmıştır. Bu çalışmada, Portland çimentosu (PÇ 42.5) yerine belirli oranlarda (ağırlıkça %30’a kadar)mineral katkı maddesi olarak kullanılan doğal puzolanların macun dolgunun dayanım ve duraylılığına etkisiincelenmiştir. Bu amaçla, sülfür içeriği yüksek maden atıklarından üretilen macun dolgu örnekleri drenajlı (delikli)silindir örnek kalıplarına dökülerek 7-90 gün kür süreleri sonunda tek eksenli basınç deneyine tabi tutulmuştur.Elde edilen deney sonuçlarından, doğal puzolanların fiziksel, kimyasal ve puzolanik özelliklerinin macun dolgunundayanım ve duraylılığı üzerinde önemli bir etkiye sahip oldukları anlaşılmıştır. Ayrıca, reaktif silika içeriğinin doğalpuzolanların puzolanik etkinliği açısından en önemli gösterge olduğu ve puzolanik etkinlik arttıkça macun dolgunundayanım ve duraylılığının arttığı görülmüştür

Anahtar Kelimeler

Macun dolgu, doğal puzolan, basınç dayanımı, sülfat atak

Kaynakça

• Alp, İ., Deveci, H., Yılmaz, E., Yılmaz, A.O., and Kesimal, A., 2003. Investigation of the potential use of the quarry product from Taşhane-Terme as trass raw material in cement industry. Proceedings of the In- ternational Symposium on Industrial Mi- nerals and Building Stones, Istanbul, 553-559.
• Archibald, J.F., Chew, J. L., and Lausch, P., 1999. Use of ground waste glass and normal Portland cement mixtures for improving slurry and paste backfill sup- port performance. CIM Bulletin, 92 (1030), 74-80.
• ASTM C 39., 2002, Standard test method for compressive strength of cylindrical con- crete specimens, Annual Book of Ame- rican Standard of Testing Materials Standards, United States.
• Bakharev, T., Sanjayan J.G., and Cheng, Y.B., 2002. Sulfate attack on alkali-activated slag concrete. Cement and Concrete Research, 32 (2), 211-216.
• Belem, T., and Benzaazoua, M., 2007. Design and application of underground mine paste backfill technology. Geotechnical and Geological Engineering, DOI. 10.1007/s10706-007-9154-3.
• Benzaazoua, M., Ouellet, J., Servant, S., New- man P., and Verburg, R., 1999. Cemen- titious backfill with high sulfur content: physical, chemical, and mineralogical characterization. Cement and Concrete Research, 29 (5), 719-725.
• Benzaazoua, M., Belem, T., and Bussiere, B., 2002. Chemical factors that influence the performance of mine sulphidic pas- te backfill. Cement and Concrete Rese- arch, 32 (7), 1133-1144.
• Brackebusch, F.W., 1994. Basics of paste back- fill systems. Mining Engineering, 46 (10), 1175–1178.
• Çavdar, A., and Yetgin, Ş., 2007. Availability of tuffs from northeast of Turkey as natu- ral pozzolan on cement, some chemical and mechanical relationships. Cons- truction and Building Materials, 21(12), 2066-2071.
• De Souza, E., Archibald, J.F., and Dirige, A. P. E., 2003. Economics and perspectives of underground backfill practices in Ca- nadian mining. 105th Annual General Meeting of the Canadian Institute of Mi- ning, Metallurgy and Petroleum, 15 p.
• Erçıkdı, B., Kesimal, A., Yılmaz, E., and Deveci, H., 2003. Effect of desliming on the strength of paste backfill. Proceedings of the 10th Balkan Mineral Processing Congress, Mineral Processing in the 21stCentury, Varna, Bulgaria, 850-857.
• Erdoğan, T.Y., 2003. Beton. ODTÜ Yayıncılık, Ankara.
• Fall, M., and Samb, S.S., 2006. Influence of cu- ring temperature on strength, deforma- tion behaviour and pore structure of ce- mented paste backfill at early ages. Construction and Building Materi- als,uildmat.2006.08.010.
• Fall, M., and Benzaazoua, M., 2005. Modelling the effect of sulphate on strength deve- lopment of paste backfill and binder mixture optimization. Cement and Con- crete Research, 35 (2), 301-314.
• Hassani, F. P., Ouellet, J., and Hossein, M., 2001. Strength development in under- ground high sulphate paste backfill ope- ration. CIM Bulletin, 94 (1050), 57-62.
• Kesimal, A., Erçıkdı, B., and Yılmaz, E., 2003. The effect of desliming by sedimentati- on on paste backfill performance. Mine- rals Engineering, 16, 1009-1011.
• Kesimal, A., Yılmaz, E., and Erçıkdı, B., 2004. Evaluation of paste backfill test results obtained from different size slumps with varying cement contents for sulphure rich mill tailings. Cement and Concrete Research, 34 (10), 1817-1822.
• Kesimal, A., Yılmaz, E., Erçıkdı, B., Deveci, H., and Alp, İ., 2005. Effect of properties of tailings and binder on the short- and long–term strength and stability of ce- mented paste backfill. Materials Letters, 59 (28), 3703-3709.
• Klein, K., and Simon, D., 2006. Effect of speci- men composition on the strength deve- lopment in cemented paste backfill. Ca- nadian Geotechnical Journal, 43, 310- 324.
• Kosmatka, S.H., Panarese, W.C., and Gissing K.D., 1995. Design and control of con- crete mixtures. Sixth Edition Canadian Portland Cement Association.
• Landriault, D.A., 1995. Paste backfill mix design for canadian underground hard rock mi- ning. 97th Annual General Meeting of the CIM Rock Mechanics and Strata Control Session, Halifax, Nova Scotia, 652 p.
• Landriault, D., 2001. Backfill in underground mi- ning. In: Hustrulid, W.A. (ed.), Under- ground Mining Methods Engineering Fundamentals and International Case Studies, SME, USA, 608– 609.
• Neville, A.M., 2000. Properties of concrete. Prentice Hall, London, England.
• Ouellet, S., 2006. Mineralogical characterizati- on, microstructural evolution and envi- ronmental behaviour of mine cemented paste backfills. PhD Thesis, Quebec University, Canada.
• Papadakis, V. G., Antiohos, S., and Tsimas, S., 2002. Supplementary cementing mate- rials in concrete Part II: A fundamental estimation of the efficiency factor. Ce- ment and Concrete Research, 32, 1533-1538.
• Petrolito, J., Anderson, R. M., and Pigdon, S. P., 2005. A review of binder materials used in stabilized backfills. CIM Bulle- tin, 98 (1085), 1-7.
• Santhanam, M., Cohen, M.D., and Olek, J., 2001. Sulfate attack research whither now?. Cement and Concrete Research, 31 (6), 845-851.
• Sargeant, A., De Souza, E., and Archibald, J., 2007. The application of post-consumer glass as a cementing agent in mine backfill. Proceedings of the 9th Interna- tional Symposium on Mining with Back- fill, Montreal, Quebec, Canada, 84-97.
• Taylor, H. F. W., 1990. Cement chemistry. 3rd edition, Academic Press, Harcourt Bra- ce Jovanovich, London, England.
• TS 25, 1975. Tras. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS, 2002. Çimento deney metotları. Türk Stan- dartları Enstitüsü, Ankara.
• Türkmenoğlu, A. G., and Tankut, A., 2002. Use of tuffs from central Turkey as admixtu- re in pozzolanic cements: assesment of their petrographical properties. Cement and Concrete Reserach, 32 (4), 629- 637.
• Yılmaz, E., Kesimal, A., ve Erçıkdı, B., 2003. Macun dolgu dayanımını ve duraylılığı- nı etkileyen faktörler. Yerbilimleri, 28, 155-169.
• Yılmaz, E., Kesimal, A., ve Erçıkdı, B., 2004. Asit üreten sülfidik maden atıklarının macun dolgu olarak değerlendirilmesi. İstanbul Üniversitesi Yerbilimleri Dergi- si, 17 (1), 11-19.
• Yılmaz, E., El Aatar, O., Belem, T., Benzaazou- a, M., and Bussiere, B., 2006. Effect of consolidation on the performance of ce- mented paste backfill. Proceedings of the 21st Annual Underground Mine Support Conference, AMQ, Val d’Or, Quebec, Canada, 142-149.