Kürşat YILDIZ, Yılmaz KOÇAK, Atila DORUM

Pomza Zeolit ve CEM I çimentosunun minerolojik moleküler elektrokinetik ve termal uyumunun yüksek dayanımlı betona etkisinin araştırılması

Bu çalışmada pomza ve zeolit gibi yüksek silis içerikli minerallerin yüksek dayanımlı beton (YDB) içerisindepuzolan olarak kullanımının mineralojik, moleküler, elektrokinetik (zeta potansiyel) ve simültane termal açıdanuyumu araştırılmıştır. Bu amaçla bağlayıcılar üzerinde fiziksel, kimyasal, mekanik, mineralojik, moleküler,elektrokinetik ve termal analizler yapılmıştır. Daha sonra yüksek dayanımlı beton tasarımı gerçekleştirilirkençimentoya ikame edilmek suretiyle (0P15Z “%0 Pomza+%15 Zeolit”, 5P10Z, 10P5Z ve 15P0Z) olmak üzeredört tip YDB üretilmiştir. Üretilen YDB’lar üzerinde bir takım taze beton deneyleri ve basınç dayanımı deneyleriyapılmıştır. Bağlayıcılar üzerinde yapılan analizlerden alınan veriler ile YDB’lardan alınan verilerin birbiriyleuyum içerisinde olup olmadığı tespit edilmeye çalışmıştır. Sonuçta pomza, zeolit ve CEM I 42,5 R çimentosununkimyasal, mineralojik, moleküler, elektrokinetik ve termal uyumunun, üretilen YDB türlerinde de ortaya çıktığıbelirlenmiştir.

The investigation of the effect of minerological molecular electrokinetical and thermal compliance of pumice, zeolite and CEM I cement on high strength concrete

In this study, usage of minerals with high silica content such as pumice and zeolite in high strength concrete(HSC) as pozzolans was investigated within the context of mineralogical, molecular, electrokinetic (zetapotential) and simultaneous thermal compliance. For this purpose, physical, chemical, mineralogical, molecular,electrokinetic and thermal analyses were performed on bindings. Subsequently, four types of HSC wereproduced (0P15Z “0% Pumice+15% Zeolite”, 5P10Z, 10P5Z and 15P0Z) by replacing in cement whendesigning high strength concrete. Some fresh concrete tests and compressive strength tests were performed onproduced HSCs. It was tried to determine the compliance of the data taken from the analyses performed on thebindings and the data from the HSCs. In conclusion, it was determined that the chemical, mineralogical,molecular, electrokinetic and thermal compliance of pumice, zeolite and CEM I 42.5 R cement has also appearedin HSC types.

PDF

___

1. Aydın S., Aytaç, A. H., Ramyar, K., “Çimento kompozisyonu ve kimyasal katkı kökeninin beton özelliklerine etkisi” Yapılarda kimyasal katkılar sempozyumu, Ankara, 1:34 (2005).
2. Tolğay, A., Yaşar, E., Erdoğan, Y., “Nevşehir Pomzasınm Agrega Olarak Betonda Kullanılabilirliğinin Araştırılması” 5. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, (2004).
3. Sarı, D., Paşamehmetoğlu, A. G., “The effects of gradation and admixture on the pumice ligtweight aggregate concrete, Cement and Conrete Research, 35 (5): 936-942 (2005).
4. Yazıcıoğlu, S., Demirel, B.,” Puzolanik Katkı Maddesi Olarak Kullanılan Elazığ Yöresi Pomzasının İlerleyen Kür Yaşlarında Betonun Basınç Dayanımına Etkisi” Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi, 18 (3): 367-374 (2006).
5. Şimşek, O., Aruntaş H.Y.., Eroltekın V., “Uçucu Külün Hafif Beton Yapı Elemanı Üretiminde Kullanımı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi” Teknoloji, 2 (3-4): 15-23 (1999).
6. Ekici, B. B., Demirel, B., “Determination Of The Effects Of Grounded Pumice On Compressive Strenght Of Concrete With Artificial Neural Networks” E-Journal Of New World Sciences Academy, 3 (1):169-175 (2008).
7. Uysal, H., Demirboga, R., Sahin, R., ve Gül, R., “The Effects of Different Cement Dosages, Slumps and Pumice Aggregate Ratios on the Thermal Conductivity and Densities of Concrete”, Cement and Concrete Research, 34 (5): 845-848 (2004).
8. Ceylan, H., Saraç, M. S., “Farklı Pomza Agrega Türlerinden Elde Edilen Hafif Betonun Sıcaklık Etkisindeki Bazı Özellikleri Üzerine Bir Araştırma” Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10 (3): 413- 421(2006).
9. Kılıç, A., Atıs, C. D., Yaşar, E. And Özcan, F., “High-Strength Lightweight Concrete Made with Scoria Aggregate Containing Mineral Admixtures”, Cement and Concrete Research, 33 (10): 1595-1599 (2004).
10. Cavalari, L., Miraglia, N. and Papia, M., “Pumice concrete for structural wall panels”, Engineering Structures, 25 (1): 115-125 (2003).
11. Yılmaz, K., Canpolat, F., Arman, H., “Taban Külü Ve Doğal Zeolitin Puzolanik Çimentoda Katkı Olarak Kullanımı” Beton 2004 Kongresi, İstanbul, 10-12 (2004).
12. Şişman, C. B., Kocaman, İ., Gezer, E., “Doğal Zeolitten Üretilecek Hafif Betonun Tarımsal Yapılarda Kullanılabilirliği Üzerine Bir Araştırma” Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 5 (2): 20-25 (2008).
13. Kosmatka S.H. and W.C.Panarese,. Desing and Control of Concrete Mixture. Portland Cement Association Publication, Illinois, USA. 358 (1992).
14. Topçu İ.B., “Beton”, İnşaat Müh. Odası Eskişehir Odası Yayınları, Uğur Ofset A.Ş. Eskişehir, 183-185 (2006).
15. Ünal O., Uygunoğlu,T., “Diyatomitin Hafif Beton Üretiminde Kullanılması”. İMO Teknik Dergisi, 1: 4025-4034 (2007).
16. Okucu, A., “Bigadiç Ve Turnatepe (Balıkesir) Yörelerindeki Zeolitik Ve Perlitik Tüflerin Puzolanik Özellikleri” Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, 30-60 (1998).
17. Yıldırım, F. S., “Puzolanik zeolitin çimentoda katkı uygunluğunun araştırılması” Y. Lisans tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Hatay, 45-75 (2007).
18. Gürkan, A., “Pomza ve zeolitin alkali silika reaksiyonu üzerine etkisi”, Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir 100-115 (2006).
19. Naiqian, F., Hongwei, J. ve Enyi, C. “Study on the suppresion effect of natural zeolite on expansion of concrete due to alkali-aggregate reaction”, Magazine of Concrete Research, 50 (1): 17-24 (1998).
20. Uzal B., “Properties And Hydration Of Cementitious Systems Containing Low, Moderate And High Amounts Of Natural Zeolites”, Doktora Tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 40-45 (2007).
21. Feng, N.Q., Li, Z., G., Zang, X. W., “High– strength and Flowing Concrete with a Zeolite Mineral Admixture”, Cement and Aggregates, ASTM, 12: 61–69 (1990).
22. Albayrak, M., Yörükoğlu, A., Karahan, S., Atlıhan,S., Aruntaş, H. Y., and Girgin, İ., “Influence of zeolite additive on properties of autoclaved aerated concrete” Building and Environment, 42 (9): 3161-3165 (2007).
23. Puertas, F., Fernandez-Jimenez, A., Blanco- Varela, M.T., “Pore solution in alkali-activated slag cement pastes. relation to the composition and structure of calcium silicate hydrate”, Cement And Concrete Research, 34 (1): 139-148 (2004).
24. Puertas, F., Fernandez-Jimenez, A., “Mineralogical and microstructural characterisation of alkali-activated fly ash/slag pastes”, Cement & Concrete Composites, 25: 287–292 (2003).
25. Koçak, Y., “Çimento-Puzolan Etkileşiminde Moleküler ve Elektroknetik Davranışların Araştırılması” Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 35-60 (2008).
26. Gomes, C.E.M., Ferreira, O.P., “Analyses of microstructural proporties of va/veova copolymer modified cement pastes”, Polimeros: Ciencia E Tecnologia, 15 (3): 193-198 (2005).
27. Karakaya, M. Ç., “Kil minerallerinin özellikleri ve tanımlama yöntemleri”, Bizim Büro Basımevi, Ankara, 541- 595 (2006).
28. Varast, M.J., De Buergo, M.A., Fort, R., “Natural cement as the precursor of portland cement: methodology for its identification”, Cement And Concrete Research, 35: 2055-2065 (2005).
29. Shaw, D. J., “Introduction to colloid and surface chemistry”, Buttenvorths, Second Edition, 231 (1970).
30. Atak, S., “Kalsit ve şelitin flotasyon özellikleri”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 79 (1979).
31. Fuerstnau, D. N., Chander, S., “Thermodynamics of flotation, advences in mineral processing”, Arbiter Symposium, New Orleans, Louisiana, 121-136 (1985).
32. E,G. Nawy, P.E., ”General performance characteristics”, Fundamentals of High Performance Concrete 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., Canada, 2-10 (2001).
33. TS EN 196-2 “Çimento Deney Metotları- Bölüm 2: Çimentonun Kimyasal Analizi” Türk Standartları Enstitüsü, Ankara,1-7 (2002).
34. TS EN 196-6 “Çimento Deney Metotları- Bölüm 6: İncelik Tayini” Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2-9 (2000).
35. TS EN 196-1 “Çimento Deney Metotları- Bölüm 1: Dayanım” Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 3-11(2009).
36. TS EN 12350-2 “Beton- Taze Beton Deneyleri- Bölüm 2: Çökme (Slamp) Deneyi “ Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1-9 (2002).
37. TS EN 12390-3, “Beton-Sertlesmis Beton Deneyleri-Deney numunelerinde basınç dayanımının tayini”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2-10 (2002).
38. ASTM C 618, “Standart Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete”, Annual Book of ASTM Standards, Pennsylvania 1-10 (2002).
39. Govin, A., Peschard, A., and Guyonnet, R., “Modification of cement hydration at early ages by natural and heated wood” Cement Concrete Composites, 28 (1): 12-20 (2006).
40. Perraki Th. and Orfanoudaki A. Mineralogical study of zeolites from Pentalofos area, Thrace, Greece. Applied Clay Science, 25 (1-2): 9-16 (2004).
41. ACI 211.1, “Standard practice for selecting proportions for normal, Heavyweight, and mass concrete, ACI Manual of Concrete practice, Part 1, 1-38 (1994).
42. Blanco Varela, M.T., Martınez Ramırez, S., Erena, I., Gener, M., and Carmona, P., “Characterization and pozzolanicity of zeolitic rocks from two Cuban deposits”, Applied Clay Science, 33 (2): 149-159 (2006).
43. Bardakçı, B., “Monitoring of monochlorophenols adsorbed on metal (Cu and Zn) supported pumice by Infrared Spectroscopy”, Springer Science, 148: 353-357 (2009).
44. Akbal, Ö.F., Akdemir, N., Onar N.A., “FT-IR spectroscopic detection of pesticide after sorption onto modified pumice”, Talanta, 53: 131–135 (2000).
45. Viallis-Terrisse, H., Nonat, A., Petit, J.C., “Zeta- Potential study of calcium silicate hydrates ınteracting with alkaline cations” Journal of Colloid and Interface Science, 244 (11): 58-65 (2001).
46. Yoshioka, K., Tazawa, E., Kawai, K., Enohata, T., “Adsorption characteristics of superplasticizers on cement component minerals” Cement and Concrete Research, 32 (10): 1507- 1513 (2002).
47. Nachbaur, L., Nkinamubanzi, P.C., Nonat, A., and Mutin J.C., “Electrokinetic Properties which Control the Coagulation of Silicate Cement Suspensions during Early Age Hydration” Journal of Colloid Interface Science, 202 (2): 261-268 (1998).
48. Termkhajornkit, P., Nawa, T., “The fluidity of fly ash–cement paste containing naphthalene sulfonate superplasticizer” Cement and Concrete Research, 34 (6): 1017-1024 (2004).
49. Gabrovsek, R., Vukb, T., Kaucica, V., “Evaluation of the hydration of portland cement containing various carbonatesby means of thermal analysis”, Acta Chim., 53: 159–165 (2006).
50. Skripkıunas, G., Sasnauskas, V. Dauksys, M., Palubinskaite, D., “Peculiarities of hydration of cement paste with addition of hydrosodalite”, Materials Science, 25 (3): 627-635 (2007).
51. Drazan, J., Zelic, J., “The effect of fly ash on cement hydratıon in aqueous suspensions”, Ceramics− Silikaty, 50 (2): 98-105, 2006.
52. Pan, Z., Cheng, L., Lu, Y., Yang, N., “Hydration products of alkali-activated slag–red mud cementitious material”, Cement and Concrete Research, 32: 357–362,(2002).