Killerde genleşmenin üçgen diyagram ile tahmini

Çalışmanın amacı, ekonomik ve hızlı kimyasal analizler ile killerin genleşebilirliğinin tahminiiçin bir şema ortaya koymaktır. Türkiye’nin orta ve batısındaki on beş farklı sahadan yetmiş kilnumunesinin; mineralojik, kimyasal ve genleşme oranı özellikleri belirlenmiştir. $SiO_2-Al_2O_3$-Eriticilerüçgen diyagramı kullanıldığında numunelerin % 50’sinin Riley (1951)’in önerdiği genleşme alanınıniçinde veya çok yakınında olduğu görülmüştür. Bu çalışmada yenilik olarak hafi f agrega üretimiiçin genleşmeye uygun numuneler için genleşme alanı genişletilmiştir. Genleşmeyen numuneler,kuvarsın baskın olduğu mineral bileşimli numunelerdir. Bu çalışmada, genleşme özelliği göstermeyennumunelerin kimyasal açıdan istenen $SiO_2-Al_2O_3$-eriticiler oranları ve mineralojik açıdan istenenkil yapısı, oranı ve gaz oluşturucularında eksiklik olmasından kaynaklandığı belirlenmiştir. Ayrıcakimyasal açıdan üçgen diyagramdaki bir bileşenin çok yüksek veya düşük olmasının genleşmedenegatif bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Mineralojik analizler, mineral toplulukları, kimyasalbileşim ve genleşme sonuçları birlikte değerlendirildiğinde genleşme özelliği gösteren mineralgruplarının Mika GM-Klorit GM; Montmorillonit-Zeolit-Amorf Madde ve Kil GM-Amorf SilikaKristobalit olduğu yapılan çalışma kapsamında bulunmuştur. Ayrıca, grafi t içeriği bulunan neredeysetüm numunelerin genleşme gösterdiği tespit edilmiştir. Genleşme özelliklerinin tahmini için üçgendiyagramda uygun alanın genişletilmesi, ekonomik ve hızlı kimyasal analizlerle birlikte, Türkiye’degenleşen kil üretimine özellikle aramacılık ve genleşen kil üretiminin ilk aşamalarında ihtiyaç duyulanenerji ve mali kaynakların azaltılmasında fayda sağlayacaktır.

The prediction of the expandability of clays using a ternary diagram

The aim of this study is to put forward a prediction scheme for the expandability of clays by use of inexpensive and rapid chemical analysis. Seventy clay ores from fourteen locations throughout central and west Turkey were characterized mineralogically, chemically, and for expansion testing. Using the ternary plotting scheme of $SiO_2-Al_2O_3$ -fl uxing samples exceeding 50% expansion plotted within and slightly beyond the region proposed by Riley (1951). This study newly extends the region in ternary space for samples suitable for expansion and use in light weight aggregate. Non-expanding samples are associated with mineral assemblages dominated by quartz. In this study, it was determined that the samples without the expandability property were lacking the required chemical aspect of $SiO_2-Al_2O_3$ -fl uxing ratios, mineralogical clay structures, proportions and gas agents. In addition, the effect of having a too low or high position on the triangle diagram was found to have a negative impact on the expandability. When mineralogical analyses, mineral associations, chemical compositions and expandability results were evaluated together, it was observed that Mica GM-Chloride GM; Montmorillonite-Zeolite-Amorphous matter and Clay GM-Amorh Silica-Cristobalite are the samples showing expandability properties for the extent of this study. Also, it was noted that almost all samples with graphite content did expand. The extension of the suitability fi eld on the ternary diagram for prediction of expansion properties, combined with low cost and rapid chemical analysis demonstrate benefi ts for the clay production industry in Turkey, particularly for saving energy and fi nancial resources needed during exploration and early stages of production clay ores.

PDF

___

Al-Bahar S., Bogahawatta, V.T.I. 2006. Development of lightweight aggregates in Kuwait. Arab J Sci Eng:31:231-239.
ASTM C493–98. 1998. Standard test method for bulk density and porosity of granular refractory materials by mercury displacement.
Chen, H.J., Wang S.Y., Tang, C.W. 2010. Reuse of incineration fl y ashes and reaction ashes for manufacturing lightweight aggregate. Constr Build Mater. 24,46-55.
Conley, J.R., Wilson, H., Klinefelter, T.A. 1948. Production of lightweight concrete aggregates from clays, shales, slates, and other materials, US Bur Mines Repts Invest, 4401, 121 pp.
de’Gennaro, R., Cappelletti, P., Cerri , G., de’Gennaro, M., Dondi, M., Langella, A. 2004. Zeolitic tuffs as raw materials for lightweight aggregates, Appl Clay Sci, 25, 71-81.
de’Gennaro, R., Langella, A., D’Amore, M., Dondi, M., Colella, A., Cappelletti, P., de’Gennaro, M. 2008. Use of zeolite-rich rocks and waste materials for the production of structural lightweight concretes, Appl Clay Sci, 41, 61-72.
Doğan, H., Şener, F. 2004. Hafi f yapı malzemeleri (pomza-perlit-ytong-gazbeton) kullanımının yaygınlaştırılmasına yönelik sonuç ve öneriler. TMMOB. The Newsletter of the Chamber of Geology Engineers, vol. 1, p. 51–3 [in Turkish].
EIPPCB, 2005. Best Available Techniques in the Ceramic Manufacturing Industry, European Comission Directorate General Joint Research Center, Draft Reference Document, 253 p.
Heller-Kallai, L., Miloslavski, I., Aizenshtat, Z., Halicz, L. 1988. Chemical and mass spectrometric analysis of volatiles derived from clays. Am Miner.73:376–82.
Kavas, T., Christogerou, A., Pontikes, Y., Angelopoulos, G.N. 2011. Valorisation of different types of boron-containing wastes for the production of lightweight aggregates. J Hazard Mater. 185:1381-1389.
Kazantseva, L.K., Belitsky, I.A., Fursenko, B.A, Dement’ev, S. N. 1996. Physicomechanical properties of sibirfom, a porous building material zeolitecontaining rock. Glass Ceram52:257–60.
Kazantseva, L.K., Belitsky, I.A., Fursenko, B.A. 1997. Zeolite containing rocks as raw material for siberfoam production. In: Kirov G, Filizova L, Petrov O, editors. Natural Zeolites, Sofi a’95., Sofi a, Bulgaria: Pensoft Publishers. p. 33–42.
Özgüven, A. 2009. Genleşen kil agrega üretimi ve endüstriyel olarak değerlendirilmesi. PhD thesis. Isparta: University Suleyman Demirel; Türkçe].
Özgüven, A, Gündüz, L. 2012. Examination of effective parameters for the production of expanded clay aggregate, Cement and Concrete Composites, v. 34 pp. 781-787.
Purbrick, J. 1991. Lightweight aggregates-manufacture and applications. Exploration, Mining and Uses of Ceramic Raw Materials, Proc. 23rd Ann. Symp. African Ceram. Soc., pp.45-49.
Riley C.M. 1951. Relation of chemical properties to the bloating of clays, J Am Ceramic Soc, 34(4), 121- 128.
Salakhov, A.M., Morozov, V.P., Tuktarova, G.R. 2005. Upgrade of production technology of building ceramics and expansion of product range. Glass Ceram. 62:80-83.
Tsai, C.C., Wang, K.S., Chiou, I.J. 2006. Effect of SiO2 -Al2 O3 -fl ux ratio change on the bloating characteristics of lightweight aggregate material produced from recycled sewage sludge. J Hazard Mater. B134:87-93.