Kalsit safsızlıklarının mekanik olarak aktifleştirilmiş kaolinit yapısına ve kireçtaşı kalsine kil çimento (LC3) sistemindeki performansına etkisi¶

Baki V. A., Nas M., Alalea K.

11. Ulusal Beton Kongresi, Erzurum, Türkiye, 22 - 24 Mayıs 2025, ss.1-10, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Erzurum
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-10
  • Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Çimento endüstrisinin karbon salınımını azaltmanın en etkili yollarından biri, Portland çimentosunun bir kısmını ikame etmek için yardımcı bağlayıcı malzemelerin (YBM) kullanılmasıdır. Ham killer, sahada en bol bulunan malzemeler olup umut verici puzolanik özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, kalsit, dolomit, kuvars ve feldispat gibi kil dışı malzemelerin içerdiği safsızlıklar, killerin reaktivitesini etkileyebilir. Bu nedenle, bu çalışma, ilk kez sistematik olarak, alternatif olarak aktive edilmiş 1:1 (kaolinit) killerin fizikokimyasal ve puzolanik özellikleri üzerindeki kalsit safsızlıklarının etkisini ve bu killerin LC3 sistemindeki potansiyel kullanımını araştırmaktadır. MCA öncesinde veya sonrasında kaolinit numuneleri, LC3 sistemi için optimum oran olan kil/kalsit oranına eşdeğer şekilde %35 kalsit ile harmanlanmıştır. Sonuçlar, mekanokimyasal olarak aktive edilmiş kaolinit ilavesinin basınç dayanımını önemli ölçüde artırdığını ve LC3 sistemindeki termal olarak aktive edilmiş muadilleri ile benzer özellikler sergilediğini göstermektedir. Özellikle, kaolinitin kalsit ile birlikte öğütülmesi, mekanik olarak aktive edilmiş muadili ile kıyaslandığında yaklaşık %12 daha yüksek dayanım elde edilerek termal olarak aktivite edilmis muadiline benzer performansı gostermistir. Birlikte öğütülmüş kaolinitin üstün dayanımı, MCA verimliliğinin kalsit ilavesiyle artmasına bağlanabilir; burada, daha sert bileşen olan kireçtaşı (3 Mohs sertliği), kaolinit (1.5 Mohs sertliği) kıyasla daha iri kalır ve daha yumuşak olanı aşındırır. Ayrıca, MCA sonrası kalsitin kristalinliğindeki azalmanın da daha iyi performansın bir diğer nedeni olabileceği gözlemlenmiştir.

One of the most efficient routes to decarbonising the cement industry is using supplementary cementitious materials to partially substitute Portland cement. Raw clays are the most abundant materials in the field and have promising pozzolanic properties. However, non-clay materials' impurities, such as calcite, dolomite, quartz, and feldspar, may influence their reactivity. Thus, this paper systematically explores, for the first time, the influence of calcite impurities on the physicochemical and pozzolanic properties of alternatively activated (MCA) 1:1 (kaolinite) clays and their potential utilisation in the LC3 system. Kaolinite samples before or after MCA were blended with 35% calcite, equivalent to the optimum ratio (clay-to-calcite) for the LC3 system.  The results suggest that adding mechanochemical-activated kaolinite significantly improved the compressive strength, showing similar properties to their thermally activated counterpart in the LC3 system. In particular, grinding kaolinite together with calcite resulted in approximately 12% higher strength compared to its mechanically activated counterpart, demonstrating a performance comparable to that of its thermally activated equivalent. The superior strength of co-milled kaolinite can be related to increasing MCA efficiency with calcite addition due to its shielding effect, where the harder component (limestone 3 Mohn hardness), compared with kaolinite (1.5 Mohn hardness), stays coarser and abrades the softer one.  It was also observed that a decrease in the crystallinity of calcite after MCA can be another reason for better performance.