Mineral katkı olarak kullanılan öğütülmüş doğal zeolitin harç özeliklerine etkisi
The effects of ground natural zeolite as a mineral additive on mortar properties
Yazar: AYTAÇ DIĞIŞ
Danışman: PROF. DR. ATİYE TUĞRUL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Doğal zeolit = Natural zeolite ; Portland çimentosu = Portland cement ; Puzolanlı çimento = Pozzolanic cement

Özet:
Mineral katkıların çimento endüstrisinde kullanımı gittikçe yaygınlaşmaktadır. Bu gerçeğin ardında iki temel neden bulunmaktadır. Üretim prosesi sırasında açığa çıkan karbon dioksit emisyonu nedeniyle çimento endüstrisinin maruz kaldığı çevre ve sürdürülebilirlik baskıları ile mineral katkıların çimento ve/veya beton bileşimine dahil edilmesiyle kazanılan teknik üstünlükler. 

TS EN 197-1 çimento standardında ayrıntılı tanımlanmış bir bileşen olarak, ülkemizde yaygın bulunan doğal puzolan kaynakları uzun yıllardır katkılı çimento üretiminde ve son yıllarda da beton üretiminde mineral katkı olarak kullanılmaktadır. Puzolanik çimentoların başta beton olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinin beklentilerine cevap verebilmesi için, katkılı çimentolarla hazırlanan betonların durabilite performansının ayrıntılı deneylerle ortaya koyulması gerekmektedir.
Doktora tezi olarak hazırlanan bu çalışmada, zeolitik bileşimli doğal puzolanların belirli bir inceliğe getirildikten sonra çimento ve beton üretimi sırasında mineral katkı olarak kullanılması durumunda elde edilecek teknik üstünlüklerin tespit edilmesi hedeflenmiştir.

Numune çeşitliliği sağlamak amacıyla, Türkiye'de faal halde bulunan üreticilerin tamamından granüler doğal zeolit numuneleri temin edilmiştir. Bu numunelerin karakterizasyonu yapıldıktan sonra ise seçilen üç adet numune ile ayrıntılı harç deneyleri gerçekleştirilmiştir.

Deneyler kapsamında, TS EN 197-1'e uygun CEM I çimentosuna değişik oranda öğütülmüş doğal zeolit ikame ederek hazırlanmış harçlarda eğilme ve basınç dayanımı gelişimi, sülfat direnci, klor iyonu penetrasyonuna direnç, alkali-silis reaksiyonu ve su emme performansları, referans bileşimli harcınkiyle kıyaslanmıştır. Ayrıca, üretilen harçların polarizan mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu bulguları da incelenmiştir.

Harç numuneleri üzerinde yürütülen deney sonuçları incelendiğinde, CEM I çimentosuna ikame edilen öğütülmüş doğal zeolit katkısı ile, harçların kıvam ve erken dayanımında gerileme (kimyasal katkılarla telafisi mümkün), nihai dayanımında artış ve ikame oranı parametre bazında farklılıklar sergilemekle birlikte genel olarak durabilite performansında büyük ölçüde iyileşme  davranışı ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Ülkemizde yaygın olarak bulunan doğal zeolit kaynaklarının çimento ve beton üretiminde daha büyük oranda kullanılma potansiyeli mevcuttur.

Abstract:
Usage of mineral additives in cement production process is continuously increasing. The motive behind this fact is two fold: Environmental and sustainability concerns related to carbon dioxide emmited into the atmosphere during cement production and technical advantages from mineral additions into cement and/or concrete composition.

Being one of the mineral additives described in detail by the cement standard TS EN 197-1, abundant natural pozzolana resources in Turkey have been being used for cement production for long years and even as an addition into concrete lately. In order to comply with the requirements of a wide range of applications-most commonly concrete, durability performance of concretes with pozzolana blended cement binders needs to be proved with comprehensive testing.
This study, which is prepared as PhD thesis, targets investigating technical advantages of finely ground natural zeolites used as mineral addition in cement or concrete mixes. 

In order to examine a wide range of samples, initially granular natural zeolite samples have been provided from all active manufacturers in Turkey. Following the characterization of the zeolites, the three selected samples have been used as an addition in mortar mixes during the second phase of the study.

The scope of testing covers tensile and compressive strength development, sulphate resistance, chloride ion penetration, alkali-silica reaction and water absorbtion properties of mortars prepared with a mixture of TS EN 197-1 compliant CEM I cement and ground natural zeolite (with different addition rates) as binder and the comparison of the results with the performance of the reference mortar. In addition, polarized microscope and scanning electron microscope findings have been evaluated.

According to the results obtained from mortar samples prepared with CEM I substituted ground natural zeolite, it has been observed that workability and early strength properties decline (which can be compensated with admixtures), while final strength and durability properties exhibit significant improvement (dependant on the addition rate). Abundant resources of natural zeolite in our country have a higher potential for being used as a mineral addition by both cement and concrete industries.