A Technical Analysis on the Use of Vermiculite Aggregates in Composite Lightweight Mortar Production

Year 2022, Volume: 11 Issue: 2, 307 - 323, 30.12.2022

Esmehan Çapun Nükhet Şapcı

https://doi.org/10.55007/dufed.1096993

Cited By: 3

Abstract

In recent years, the use of natural and light aggregates in the construction industry has become increasingly common. Light mortar applications for insulation purposes have become one of the important issues of today, especially in composite structure produced with light aggregates. In this context, vermiculites, which have reserve potential in our country that can be evaluated in the light aggregate category in this study but are known only for use in the agricultural sector, were used as the main raw material. Cement-based Vermiculite aggregate polymer additive mortar mixture designs were made and analyzed on a series of plaster samples. In addition, in order to make technical comparison in the experimental study, these samples were compared with control samples prepared without vermiculite aggregate polymer components and analysis results. According to the findings, the dry unit volume weight values of the polymer component composite mortar samples are between 560 kg/m³ and 659 kg/m³, respectively, the compressive strength values are between 0.94 N/mm² and 1.81 N/mm², and the capillary water absorption rate is 0.328. kg/m²min^0.5-0.249 kg/m²min^0.5, thermal conductivity coefficients were measured as 0.083 W/mK-0.094 W/mK. In the control samples, the technical findings were determined as 780 kg/m³, 2.64 N/mm², 1.620 kg/m²min^0.5, 0.156 W/mK, respectively. These results have shown us that the heat-treated vermiculite aggregate can be evaluated in the production of thermally insulated composite mortars with low unit volume weight, especially when used with polymer additives.

Keywords

Lightweight aggregate, Vermiculite, Composite mortar, Thermal insulation

Vermikülit Agreganın Kompozit Yapılı Hafif Harç Üretiminde Kullanımı Üzerine Teknik Bir Analiz

Abstract

Son yıllarda doğal ve hafif agregaların inşaat endüstrisinde kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Özelikle hafif agregalarla üretilen kompozit yapıda yalıtım amaçlı hafif harç uygulamaları günümüzün önemli konularından birisi haline gelmiştir. Bu bağlamda, bu çalışmada hafif agrega kategorisinde değerlendirilebilecek ülkemizde rezerv potansiyeli olan, ancak sadece tarım sektöründe kullanımı bilinen Vermikülitler ana hammadde olarak kullanılmıştır. Çimento esaslı Vermikülit agregalı polimer katkılı harç karışım tasarımları yapılarak bir dizi sıva numunesi üzerinde analizler yapılmıştır. Ayrıca deneysel çalışmada teknik mukayesenin yapılabilmesi için bu örnekler vermikülit agregalı polimer bileşensiz hazırlanan kontrol örnekleri ile analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre polimer bileşenli kompozit harç örneklerinin sırasıyla, kuru birim hacim ağırlık değerleri 560 kg/m³- 659 kg/m³ arasında, basınç dayanım değerleri 0,94 N/mm²-1,81 N/mm² arasında, kapiler su emme oranları 0,328 kg/m²dak^0.5-0,249 kg/m²dak^0.5, ısı iletkenlik katsayıları ise 0,083 W/mK-0,094 W/mK olarak ölçülmüştür. Kontrol örneklerinde ise sırasıyla teknik bulgular 780 kg/m³, 2,64 N/mm², 1,620 kg/m²dak^0.5, 0,156 W/mK olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlar bize ısı işlem görmüş vermikülit agreganın özellikle polimer katkı ile kullanımları durumunda, birim hacim ağırlığı düşük ısı yalıtımlı kompozit harç üretimlerinde değerlendirilebileceğini göstermiştir.

Keywords

Hafif agrega, Vermikülit, Kompozit harç, Isı yalıtımı

References

• Ş. O. Kalkan, L. Gündüz, “Açılmış Vermikülit Agregaların Kompozit Yapılı Sıva Harçlarında Harcın Termal Özelliklerine Etkisi”, 3. Uluslararası Mühendislik Mimarlık ve Tasarım Kongresi Bidiriler Kitabı, 4-5 Mayıs 2018, pp. 225-226.
• C. J. Kibert, “Green Buildings: An Overview of progress”, Journal of Land Use and Enviromental Law, vol. 19, no. 2, pp. 491-502, 2003.
• N. Şapcı, M. Karcı, M. Şahin, L. Gündüz, H. Ceylan, “Mikronize Andezitin Yalıtım Amaçlı Kompozit Harç Üretiminde Değerlendirilmesi Üzerine Teknik Bir Analiz”, 5. Ulusal Kırmataş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 1-2 Aralık 2009, pp. 77-88.
• H. Shoukry, M. F. Kotkata, S. A. Abo-El-Enein, M. S. Morsy, S. S. Shebl, “Enhanced Physical, Mechanical and Microstructural Properties of Lightweight Vermiculite Cement Composites Modified with Nano Metakaolin”, Construction and Building Materials, vol. 112, pp. 276-283, 2016.
• F. Koksal, O. Gencel, M. Kaya, “Combined Effect of Silica Fume and Expanded Vermiculite on Properties of Lightweight Mortars at Ambient and Elevated Tempretures”, Construction and Building Materials, vol. 88, pp. 175-187, 2015.
• H. Binici, A. H. Sevinç, V. Efe, “The Production of Insulation Materials Made with Waste Newsprint”, Çukurova University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture, vol. 30, no. 2, pp.13-23, 2015.
• S. Abidi, B. Nait-Ali, Y. Joliff, C. Favotto, “Impact of Perlite, Vermiculite and Cement on The Thermal Conductivity of a Plaster Composite Material”, Experimental and numerical approaches. Composites: Part B, vol. 68, pp. 392-400, 2015.
• O. Gencel, J. J. D. C. D. Diaz, M. Sutcu, F. Koksal, F. P.A. Rabanal, G. Martinez-Barrera, W. Brostow, “Properties of Gypsum Composites Containing Vermiculite and Polypropylene Fibers: Numerical and Experimental Results”, Energy and Buildings, vol. 70, pp. 135-144, 2014.
• O. Chung, S. G. Jeong, S. Kim, “Preparation of Energy Efficient Paraffinic Pcms/Expanded Vermiculite and Perlite Composites for Energy Saving in Buildings”, Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 137, pp. 107-112, 2015.
• P. Demirçivi, G. N. Saygılı, “Sorption Isotherms and Modeling Studies of Hdtma for Adsorption onto Vermiculite, Perlite and Zeolite Clays”, Journal of Engineering and Natural Sciences, vol. 32, pp. 311-320, 2014.
• L. Gündüz, Ş. O. Kalkan, A. M. İsker, “A Technıcal Analysıs on The Effect of Exfolıated Vermıculıte Aggregate on Thermal Comfort Parameters of Composıte Mortars for Insulatıon Purposes” in Proc. 3rd Internatıonal Energy & Engıneerıng Congress, 18-19 October, 2018, Gaziantep University, pp. 706-722.
• TS EN 998-1 Kagir Harı-Özellikler, “Bölüm 1: Kaba ve İnce Sıva Harcı”, Ankara, TSE, Şubat, 2006.
• L. Gündüz, Ş. O. Kalkan, Diyatomit Agregaların Çimento Esaslı Hafif Harç Özelliklerinin Gelişimine Etkisi, “8. Uluslararası Kırmataş Sempozyumu Bildiriler Kitabı”, 13-14 Ekim 2016, pp. 284-294.
• Ş. Tapik, “Sivas-Yıldızeli Yöresi Vermikülit Hammaddesinin Seramik Sektöründe Kullanımının Araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sivas, 2019.
• M. Kaya, “Genleştirilmiş Vermikülit Kullanılarak Üretilen Silis Dumanı Katkılı Çimento Esaslı Kompozitlerin Yüksek Sıcaklık Dirençleri”, Yüksek Lisans Tezi, Bozok Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yozgat, 2011.
• ASTM C230 / C230M-08. “Standard Specification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic Cement”, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2005.
• L. Gündüz, M. Bekar and N. Şapcı, “Influence of a new type of additive on the performance of polymer-lightweight mortar composites”, Cement and Concrete Composites, vol. 29, no. 8, September, pp. 594-602, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2007.03.007.
• TS EN 1015-10, Kâgir Harcı-Deney Metotları, “Bölüm 10: Sertleşmiş Harcın Boşluklu Kuru Birim Hacim Kütlesinin Tayini”, Ankara, TSE, Nisan, 2001.
• TS EN 1015-11, Kagir Harcı - Deney Metotları, “Bölüm 11: Sertleşmiş Harcın Basınç ve Eğilme Dayanımının Tayini”, Ankara, TSE, Ekim, 2000.
• N. Şapcı, “Technical Evaluation of Composite Component Mortars in the Production of Cement-Based Exterior Coating Materials”, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, vol. 8, no. 21, pp. 981-993, 2021, doi: https://doi.org/10.31202/ecjse.904032.
• Ş. O. Kalkan, L. Gündüz, “Hafif Agregalı Kompozit Harçların Hidrofobluk Özelliğinin Geliştirilmesinde Biopolimer Katkı Kullanımı Üzerine Bir İnceleme”, Uluslararası Yapılarda Kimyasal Katkılar 5. Sempozyumu ve Sergisi Bildiriler Kitabı, 19-20 Ekim 2017, pp. 269-285
• N. Şapcı, L. Gündüz, “Kayseri Bölgesi Pomza Oluşumlarinin Yalitimli Kompozit Harç Üretiminde Kullanimi Üzerine Bir Inceleme”, in Proc: International Symposium of Scientific Research and Innovative Studies ISSRIS’21, Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi, 22-25 Şubat 2021, pp. 69-83
• TS EN 1015-18 Kâgir harcı - Deney Metotları, “Bölüm 18: Sertleşmiş Harcın Kapiler Etkiler Esnasında Su Emme Katsayısının Tayini”, Ankara, TSE, Ocak, 2004.