Geri Dönüştürülmüş Çimento Harç Tozunun Çimento Bağlayıcılı Kompozitler Üzerindeki Etkisi

Year 2024, Volume: 27 Issue: 2, 533 - 543, 27.03.2024

Gazi Günel , Erdinç Halis Alakara , İlhami Demir , Ozer Sevim

https://doi.org/10.2339/politeknik.1135957

Cited By: 3

Abstract

Bu çalışmada 7 günlük 15×15×15 cm boyutlarındaki küp numunelerin kırılıp öğütülmesi ile elde edilen geri dönüştürülmüş harç tozu (GDHT) %0, %5, %10, %15, %20 ve %25 oranlarında çimento ağırlığınca çimento yerine ikame edilmiş ve GDHT ikameli çimento bağlayıcılı hamurlarının priz süreleri, GDHT ikameli çimento bağlayıcılı harçların ise mekanik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan GDHT ikameli çimento bağlayıcılı harçlar 7, 28 ve 90 gün su küründe bekletildikten sonra eğilme ve basınç dayanımı testlerine tabi tutulmuştur. Mikroyapı analizleri ise 7 ve 90 günlük su kürüne tabi tutulmuş referans ve %15 GDHT ikameli çimento bağlayıcılı harçlar üzerinde yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde GDHT ikame oranının artmasıyla çimento bağlayıcılı hamurların priz süreleri artmıştır. Ayrıca GDHT ikamesinin ilk günlerde referans harçlara kıyasla mekanik özelliklerde düşüşlere neden olduğu, ilerleyen günlerde ise referans harçlara kıyasla daha yüksek mekanik özellikler gösterdiği tespit edilmiştir. Mikroyapı analizlerinden elde edilen sonuçlar incelendiğinde ise GDHT ikame oranının artmasıyla ilk günlerdeki hidratasyon gelişimlerinin yavaş olduğu, ilerleyen günlerde GDHT ikameli harçların hidratasyon gelişimlerinin referans harçlardan daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak çalışma kapsamında GDHT %25 oranına kadar çimento yerine kullanılması tavsiye edilmektedir.

Keywords

Geri dönüşümü sağlanmış hidrate çimento, çimento bağlayıcılı kompozitler, mekanik özellikler, mikroyapı

Effect of Recycled Cement Mortar Powder on Cementitious Composites

Abstract

In this study, recycled cement mortar powder (RCMP) obtained by crushing and grinding of 7-day-old cubic samples with dimension of 15×15×15 cm was substituted for cement at the ratios of 0, 5, 10, 15, 20 and 25% by weight of cement and setting times of RCMP-based cementitious pastes, mechanical properties, and microstructures of RCMP-based cementitious mortars were investigated. The prepared RCMP-based cementitious mortars were subjected to flexural and compressive strength tests after being kept in water curing for 7, 28 and 90 days. Microstructure analyzes were carried out on reference and 15% RCMP-based cementitious mortars subjected to water curing for 7 and 90 days. Results reveal that the setting times of cement pastes were prolonged with the increase in the RCMP. In addition, it was determined that the RCMP replacement caused decreases in mechanical properties compared to the reference mortars in the first days, and showed higher mechanical properties compared to the reference mortars in the prolonged days. The microstructure analyzes showed that the hydration developments in the first days were slow with the increase in the RCMP, and the hydration developments of the RCMP substituted cementitious mortars were better than the reference mortars in the prolonged days. As a result, it is recommended to use recycled cement mortar powder up to 25% instead of cement within the scope of the study.

Keywords

Recycled hydrated cement, cementitious composites, mechanical properties, microstructure

References

• [1] Kaliyavaradhan S. K. and Ling T. C., “Potential of CO2 sequestration through construction and demolition (C&D) waste an overview”, Journal of CO2 Utilization, 20: 234-242, (2017).
• [2] Shaaban M., “Properties of concrete with binary binder system of calcined dolomite powder and rice husk ash”, Heliyon, 7(2): e06311, (2021).
• [3] Hendriks C. A., Worrell E., De Jager D., Blok K. and Riemer P, “Emission reduction of greenhouse gases from the cement industry”, In Proceedings of the fourth international conference on greenhouse gas control technologies, Interlaken, Austria, IEA GHG R&D Programme, 939-944, (1998 August).
• [4] Aydın Ş., Çelik A. G. ve Güneş İ., “Geri Dönüştürülmüş Beton ve Tuğla Agregalarının Beton Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması”, MT Bilimsel, 20: 11-22, (2021).
• [5] Singh, N. and Singh S. P., “Carbonation resistance and microstructural analysis of low and high volume fly ash self compacting concrete containing recycled concrete aggregates”, Construction and Building Materials, 127: 828-842, (2016).
• [6] Wu H., Zuo J., Yuan H., Zillante G. and Wang J., “A review of performance assessment methods for construction and demolition waste management”, Resources, Conservation and Recycling, 150: 104407, (2019).
• [7] Demir, İ. ve Elmalı M., “Organik atıkların yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması”, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 8(4): 1303-1311, 2020.
• [8] Tavakoli D., Hashempour M. and Heidari A., “Use of waste materials in concrete: A review”, Pertanika J. Sci. Technol., 26(2): 499-522, (2018).
• [9] Gümüşsoy M., “Geri dönüştürülmüş agregaların harç özelliklerine etkisi”, yüksek lisans tezi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (2019).
• [10] Sefidehkhan H. P. ve Şimşek O., “Farklı oranlarda geri dönüşüm agregası kullanılarak üretilen betonun bazı mühendislik özelliklerinin araştırılması”, Politeknik Dergisi, 21(1): 83-91, (2018).
• [11] Durmuş, G., Şimşek, O. ve Dayı M. “Geri dönüşümlü iri agregaların beton özelliklerine etkisi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(1): 183-189, (2008).
• [12] Şimşek O. ve Demir Ş., “Mermer Tozu Katkılı Lifli Betonun Fiziksel ve Mekanik Özeliklerine Lif Tipi ve Oranının Etkisi”, Politeknik Dergisi, 1-1.
• [13] Korkut M. K. ve Şimşek O., “İri Agrega Olarak İnşaat Yıkıntı Atığı, İnce Agrega Olarak Doğal ve Kırma Kum Kullanılan Betonun Bazı Mühendislik Özelliklerinin İncelenmesi”, International Journal of Engineering Research and Development, 13(2): 508-520, (2021).
• [14] Kim Y. J. and Choi Y. W., “Utilization of waste concrete powder as a substitution material for cement”, Construction and Building Materials, 30: 500-504, (2012).
• [15] Sui Y., Ou C., Liu S., Zhang J. and Tian Q., “Study on properties of waste concrete powder by thermal treatment and application in mortar”, Applied Sciences, 10(3): 998, (2020).
• [16] Rahees R., Deepak C. and Abdul V., Muhammed S., “Demolished Waste Concrete Powder As Partial Replacement Of Cement”, International Journal of Research in Engineering and Technology, 6(4): 56-59, (2017).
• [17] Şimşek O. ve Çiftçi M.M., “Tuğla Ununun Çimentoda Puzolanik Katkı Maddesi Olarak Kullanılabilirliği”, Politeknik Dergisi, 9(4): 325-329, (2006).
• [18] Şimşek O., Erdal M. ve Sancak E., “Silis dumanının çelik lifli betonun eğilme dayanımına etkisi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 20(2): 211-215, (2005).
• [19] Şimşek O., Sancak E. ve Çelik M, “Silis dumanı kullanımının çimento priz başlama bitiş sürelerine etkisi”, Politeknik Dergisi, 4(4), (2001).
• [20] Wu H., Liang C., Xiao J., Xu J. and Ma Z., “Early‐age behavior and mechanical properties of cement‐based materials with various types and fineness of recycled powder”, Structural Concrete, 23(2): 1253-1272, (2022).
• [21] Demirel C. ve Şimşek O., “Erken yaşdaki atık betonların geri dönüşüm agregası olarak beton üretiminde kullanılabilirliği ve sürdürülebilirlik açısından incelenmesi”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 3(1): 226-235, (2015).
• [22] Rosman M. S., Abas N. F. and Mydin M. O., “Concrete waste as a cement replacement material in concrete blocks for optimization of thermal and mechanical properties”, Sustainable Built Environment Symposium, SHS Web of conferences, 09/09/2014, p. 01013, (2014).
• [23] Horsakulthai V., “Effect of recycled concrete powder on strength, electrical resistivity, and water absorption of self-compacting mortars”, Case Studies in Construction Materials, 15: e00725, (2021).
• [24] Kwon E., Ahn J., Cho B. and Park D. “A study on development of recycled cement made from waste cementitious powder”, Construction and Building Materials, 83: 174-180, (2015).
• [25] He Z., Zhu X., Wang J., Mu M. and Wang Y. “Comparison of CO2 emissions from OPC and recycled cement production”, Construction and Building Materials, 211: 965-973, (2019).
• [26] Wang J., Mu M. and Liu Y. “Recycled cement”, Construction and Building Materials, 190: 1124-1132, (2018).
• [27] TS EN 196-1, “Çimento deney metotları-Bölüm 1: Dayanım tayini”, (2016).
• [28] TS EN 196-3, “Çimento deney yöntemleri-Bölüm 3: Priz süreleri ve genleşme tayini”, (2016).
• [29] Tang Q., Ma Z., Wu H. and Wang W., “The utilization of eco-friendly recycled powder from concrete and brick waste in new concrete: A critical review”, Cement and Concrete Composites, 114: 103807, (2020).
• [30] Wu H., Yang D. and Ma Z., “Micro-structure, mechanical and transport properties of cementitious materials with high-volume waste concrete powder and thermal modification”, Construction and Building Materials, 313: 125477, (2021).
• [31] Moon D. J., Moon H. Y. and Kim Y.B., “Fundamental properties of mortar containing waste concrete powder”, Geosystem Engineering, 8(4): 95-100, (2005).
• [32] Sevim O., Baran M. and Demir Ş., “Mechanical and physical properties of cementitious composites containing fly ash or slag classified with help of particle size distribution”, Revista Romana de Materiale, 51(1): 67-77, (2021).
• [33] Sevim Ö. and Demir İ., “Physical and permeability properties of cementitious mortars having fly ash with optimized particle size distribution”, Cement and Concrete Composites, 96: 266-273, (2019).
• [34] Demir İ., Güzelkücük S. and Sevim Ö. “Effects of sulfate on cement mortar with hybrid pozzolan substitution”, Engineering Science and Technology, an International Journal, 21(3): 275-283, (2018).
• [35] Sevim Ö. and Demir İ. “Optimization of fly ash particle size distribution for cementitious systems with high compactness”, Construction and Building Materials, 195: 104-114, (2019).