Puzolanik malzemelerin kalsinasyon sonrası puzolanik etkinliğinin belirlenmesi için hızlı test yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of rapid test methods for determining the pozzolanic activity of calcined pozzolanic materials
- Tez No: 1007316
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZHAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Portland çimentosu (PÇ) üretiminde klinkerleşme işlemleri yüksek enerji gereksinimi ve CO₂ emisyonları nedeniyle önemli çevresel etkilere yol açmaktadır. Bu nedenle klinker oranının azaltılması ve tamamlayıcı çimento malzemelerinin (TÇM) kullanımı düşük karbon ayak izine sahip bağlayıcı sistemlerin geliştirilmesi açısından kritik bir araştırma alanıdır. Kalsine killer, yaygın bulunabilirlikleri ve uygun sıcaklıklarda puzolanik özellik kazanabilmeleri nedeniyle bu kapsamda öne çıkmaktadır. Ancak farklı mineralojik yapılara sahip kil kaynaklarının puzolanik etkinliğinin belirlenmesinde kullanılan ileri analiz yöntemleri uzun analiz süresi gerektirmektedir. Özellikle döner fırınların işletimi sırasında kalsinasyon sıcaklıklarının belirlenmesinde hızlı karar alma süreçleri son derece önemlidir. Bu nedenle hızlı ve pratik değerlendirme yaklaşımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı tür ve kalitedeki kil esaslı malzemelerin kalsinasyon sonrası puzolanik etkinliklerinin hızlı test yöntemleriyle analizi araştırılmıştır. Bu kapsamda rafine kaolin (RK), düşük kaliteli kil (DKK) ve atık tuğla tozu (AT) 500, 650, 800 ve 950 °C'de kalsine edilmiştir. %25 kalsine kil içeren harç karışımlarının basınç dayanımı farklı kür yaşlarında belirlenmiş ve dayanım aktivite indeksi ile değerlendirilmiştir. Puzolanik aktivite için plastisite indeksi ve parçacık boyutu dağılımı (PSD) testleri uygulanmış olup sonuçlar diğer mevcut test parametreleri olan özgül yüzey alanı ve 400–700 °C aralığındaki TGA kütle kaybına bağlı dehidroksilasyon derecesi ile birlikte analiz edilmiştir. Sonuçlar, puzolanik aktivitenin kil türü ve kalsinasyon sıcaklığına bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. RK ve DKK sistemlerinde en yüksek performans 800 °C'de elde edilmiştir ve dayanım aktivite indeksi sırasıyla %138,8 ve %113,7'ye kadar ulaşmıştır. 950 °C'de dehidroksilasyon derecesi artmasına rağmen puzolanik aktivitenin düşmesi yüksek sıcaklıklarda tane topaklaşması ve özgül yüzey azalımı ile ilişkilidir. AT atık kili tüm sıcaklıklarda sınırlı performans göstermiştir. Plastisite indeksi, 500–800 °C aralığında puzolanik aktivite artarken uyumlu bir şekilde azalmıştır. Öte yandan PSD sonuçları tane büyümesinin yüksek sıcaklıklarda performansı sınırlandırdığını ortaya koymuştur. TGA verilerindeki dehidroksilasyonun artan sıcaklıklarda yükselmesine rağmen tek başına yeterli bir performans göstergesi olarak ele alınmasının uygun olmayacağı ortaya konmuştur. Sonuç olarak, plastisite indeksi, PSD ve özgül yüzey alanı gibi hızlı ölçülebilen parametrelerin, dayanım aktivite indeksi ve dehidroksilasyon derecesi ile değerlendirilmesi durumunda kalsine killerin puzolanik potansiyelinin ön tahmininde 800 °C'ye kadar kullanılabileceği belirlenmiştir. Ancak daha ileri kalsinasyon sıcaklıklarında bu durum geçerli olmamıştır. Bu yaklaşım, düşük kaliteli ve atık kil kaynaklarının düşük karbon ayak izine sahip bağlayıcı sistemlerde hızlı ve pratik bir şekilde değerlendirilmesi için bir yöntem sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The clinker process in Portland cement (PC) production leads to significant environmental impacts due to its high energy demand and CO₂ emissions. Therefore, reducing the clinker content and utilizing supplementary cementitious materials (SCMs) has become a critical research area for the development of low-carbon binder systems. Calcined clays have gained prominence in this context due to their wide availability and their ability to develop pozzolanic properties at suitable temperatures. However, advanced analytical methods used to determine the pozzolanic activity of clays with different mineralogical compositions require long analysis times. Particularly during the operation of rotary kilns, rapid decision-making processes for determining calcination temperatures are of great importance. Therefore, there is a need for rapid and practical evaluation approaches. In this thesis, the feasibility of analyzing the pozzolanic activity of different types and qualities of clay-based materials after calcination using rapid test methods was investigated. In this context, refined kaolin (RK), low-grade clay (DKK), and waste brick powder (AT) were calcined at 500, 650, 800, and 950 °C. The compressive strength of mortar mixtures containing 25% calcined clay was determined at different curing ages and evaluated using the strength activity index. For the assessment of pozzolanic activity, plasticity index and particle size distribution (PSD) tests were performed, and the results were analyzed together with other parameters, namely specific surface area and the dehydroxylation degree derived from thermogravimetric mass loss in the 400–700 °C range. The results showed that pozzolanic activity varies depending on both the clay type and the calcination temperature. The highest performance in RK and DKK systems was obtained at 800 °C, with strength activity indices reaching 138.8% and 113.7%, respectively. Although the dehydroxylation increased at 950 °C, the decrease in pozzolanic activity was attributed to particle agglomeration and the reduction in specific surface area at higher temperatures. The AT waste clay exhibited limited performance at all temperatures. The plasticity index decreased consistently with increasing pozzolanic activity within the 500–800 °C range. On the other hand, PSD results indicated that particle coarsening at higher temperatures limits performance. Despite the increase in dehydroxylation with rising temperature, TGA-based parameters alone were found to be insufficient as a performance indicator. In conclusion, it was determined that rapidly measurable parameters such as plasticity index, PSD and specific surface area can be used for the preliminary prediction of the pozzolanic potential of calcined clays up to 800 °C when evaluated together with strength activity index and dehydroxylation degree. However, this approach is not valid at higher calcination temperatures. This methodology provides a practical and rapid approach for evaluating low-grade and waste clay resources in low-carbon binder systems.
Benzer Tezler
- Properties of limestone-calcined clay incorporated cement-based materials (LC3)
Kalsine edilmiş kil ve kalker tozu içeren çimento esaslı bağlayıcı malzemelerin geliştirilmesi (LC3)
MUHAMMAD RAFI AZIMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜNAL ANIL DOĞAN
- Calcined clays as supplementary cementing materials for sustainable concrete
Sürdürülebilir beton için ilave bağlayıcı malzeme olarak kalsine killer
GİZEM ARGIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiSürdürülebilir Tarım ve Tabii Bitki Kaynakları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK UZAL
- Farklı kalsinasyon sıcaklıklarının kalsine kil çimentolu (lc3) harçların taze ve mekanik özelliklerine etkileri
Effects of different calcination temperatures on the fresh and mechanical properties of calcined clay cement (lc³) mortars
ALI ASADIFAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZHAN ÖZTÜRK
- Laodıkeıa Kiliseli Perıstylli Ev örneği üzerinden Geç Antik Çağ harç ve sıvaların karakterizasyonu
Characterization of Late Antiquity mortars and plasters through the example of a Peristylli House around the Church of Laodikeia
EDA ALTUNCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
ArkeolojiPamukkale ÜniversitesiKültür Varlıklarını Koruma ve Onarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELAL ŞİMŞEK
- Çeşitli parametrelerin betonun mekanik özelliklerine ve korozyon davranışına etkisinin istatistiksel yöntemler kullanılarak araştırılması
Investigation of the effects of various parameters on the mechanical properties and corrosion behavior of concrete using statistical methods
KEMAL URAY
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiNecmettin Erbakan Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİCRAN AÇIKEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KOÇER