Investigating the effects of finely ground cement mineral additives on mortar strength
İnce öğütülmüş çimento mineral katkılarının harç dayanımı üzerine etkilerinin araştırılması
- Tez No: 986003
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN DÜNDAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bir ton çimento üretimi sırasında çimento/klinker oranına, üretim sürecine ve yakıt tipine bağlı olarak yaklaşık ortalama 0,85 ton CO2 salımı ve 1,5 ton ham madde kullanımı gerçekleşmektedir. Çimentonun üretim aşamasında harcanan enerji ile buna mukabil açığa çıkan yüksek CO2 miktarı, sürdürülebilirlik anlamında, çimentoya yapısal olarak benzer özellikler gösteren ikame katkı malzemelerinin kullanımını zorunlu kılmaktadır. Klinker yerine, mineralojik ve kimyasal özelliklerine bağlı olmak koşuluyla, belirli oranlarda ikame edilebilecek malzemeler literatürde 'çimento ikame malzemesi' (supplementary cementitious materials -SCMs) olarak ifade edilmektedir. Bu ikame malzemeler çoğu zaman puzolanik özellik göstermektedir. Puzolanik malzemeler korozyon direncini ve sülfat saldırılarına karşı direnci artırırken, hidratasyon ısısını ve birim enerji maliyetlerini düşürmektedir. Çimento ikame malzemesi olarak; uçucu kül, volkanik kül, meta şist, kalsine edilmiş kil, cam tozu, silis dumanı, seramik atığı gibi doğal malzemeler ve yan ürünler kullanılmaktadır. Katkı malzemelerinin kullanılmasıyla birlikte, öğütme inceliğine bağlı olarak çimentonun mevcut dayanımı korunurken, CO2 salımı dolaylı olarak düşmektedir. Karbon ayak izinin azaltılmasına yönelik, alternatif yakıtlar ve yeni teknolojilerin gelişim sürecinde, katkı kullanım oranının arttırılması önem arz etmektedir. Katkılı çimento üretiminde aynı dayanım sınıfındaki Portland çimentosuna kıyasla daha ince öğütme gerçekleştirilmektedir ve klinker ve katkı malzemeleri birlikte öğütülmektedir. Bu çalışma kapsamında hali hazırda çimento katkı malzemesi olarak kullanılan tras, yüksek fırın cürufu ve kalsine kil ile kaolen ve radyolarit numunelerinin çok yüksek Blaine değerlerine öğütülerek standart bir Portland çimentosuna %25 katkı oranında ilavesi ile ortaya çıkan katkılı çimentoların dayanım performansları değerlendirilmiştir. Katkılı çimentonun tamamının ince öğütülmesinden ziyade sadece katkıların çok ince öğütülerek dayanıma olan etkisi incelenmiştir. Çalışma sonuçları, yüksek Blaine değerindeki kaolen ve kalsine kilin %25 katkı oranında referans çimento dayanımına oldukça yakın bir performans sergilediğini; tras özelinde yapılan testlerde katkı tane boyunun incelmesi ile birlikte dayanımın olumlu yönde etkilendiğini; yüksek fırın cürufu kullanılarak yapılan testlerde yüzey alanının artmasıyla birlikte katkı miktarının arttırılabileceğini; radyolarit numunesinin ise yaygın bir biçimde katkılı çimentoda üretiminde kullanılan trasa yakın bir performans sağladığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The production of one ton of cement generates an average of approximately 0.85 tons of CO2 and requires 1.5 tons of raw materials. This varies based on the cement/clinker ratio, production process, and fuel type. The energy consumed during cement production, along with the high CO2 emissions associated with it, highlights the need for mineral additives that have structurally similar properties to cement in order to promote sustainability. Materials that can partially replace clinker, depending on their mineralogical and chemical properties, are known as“supplementary cementitious materials”(SCMs). These substitute materials often possess pozzolanic properties, which enhance corrosion resistance and resistance to sulfate attack while reducing heat of hydration and overall energy costs.Natural materials and by-products such as fly ash, volcanic ash, metaschist, calcined clay, glass powder, silica fume, and ceramic waste can be used as substitutes for cement. By incorporating these mineral additives, the strength of the cement can be maintained, depending on how finely the materials are ground, while CO2 emissions are indirectly reduced. Increasing the use of mineral additives is essential, along with the development of alternative fuels and new technologies aimed at minimizing the carbon footprint. In the production of additive cement, a finer grind is achieved compared to standard Portland cement of the same strength class, and clinker is ground together with the additives. This study evaluated the strength performance of additive cements created by grinding common SCMs such as trass, blast furnace slag, calcined clay to very high Blaine values as well as kaolin and radiolarite samples and then mixing them with standard Portland cement at a 25% additive ratio. Instead of finely grinding the entire additive cement, this research focused on the impact of finely grinding only the additives on strength. The results indicated that kaolin and calcined clay with high Blaine values exhibited strength performance very similar to that of the reference cement at a 25% additive ratio. Tests specifically on trass revealed that strength was positively influenced by the finer particle size of the additive. For blast furnace slag, it was found that increasing the surface area allowed for a larger quantity of additive to be incorporated. Additionally, the performance of the radiolarite sample was comparable to that of trass, which is widely utilized in the production of blended cement.
Benzer Tezler
- Mineral katkı olarak kullanılan öğütülmüş doğal zeolitin harç özeliklerine etkisi
The effects of ground natural zeolite as a mineral additive on mortar properties
AYTAÇ DIĞIŞ
Doktora
Türkçe
2015
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİYE TUĞRUL
- Asfalt atığının alkali aktivasyonlu harçların fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of asphalt waste on physical and mechanical properties of alkali activated mortars
GİZEM MENGİLLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEHCET DÜNDAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT YURT
- Van gölü kuzeyindeki asidik pomza ve skoryanın betonda katkı olarak kullanılabilirliği
Use of asidic pumice and scoria found in north of Lake Van as cement additive in concrete
ONUR ERİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeoloji MühendisliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ ÖZVAN
YRD. DOÇ. DR. MÜCİP TAPAN
- Pomza tozu ve porselen parlatma atığının ultra yüksek performanslı betonlarda puzolanik malzeme olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the use of pumice powder and porcelain polishing waste as pozzolanic material in ultra high performance concrete
MUKHTAR OSMANOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİROĞLU
DR. ANA MAFALDA MATOS
- Cam tozu ve cam elyaf katkılarının çimento esaslı harçların mekanik ve fiziksel özelliklerine etkilerinin deneysel incelenmesi
Investigation of the effects of industrial waste materials on the abrasion resistance of cement mortars
NECMİ ŞUFTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiManisa Celal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ UĞUR ÖZTÜRK