Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2020 / Cilt: 35 - Sayı: 3
Tarihi binaların sağlamlaştırılması için killi kireçtaşından üretilen enjeksiyon malzemesinin karakterizasyonu
- Sayfa
- 1387–1398
- DOI
- —
Özet
Bu çalışma kapsamında, % 70 oranında kalsiyum karbonat içeren killi kireçtaşının kalsinasyonu ile hidrolik özellik gösteren nano boyutlu enjeksiyon malzemesi üretimi ve bu malzemenin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyon malzemesi üretimi için öncelikle ham madde 950 °C ve 1100 °C sıcaklıklarda kalsine edilerek doğal hidrolik kireç üretilmiştir. Üretilen kireç numunelerinin mineral içerikleri ile kimyasal bileşimleri XRD ve XRF analiziyle ortaya koyulmuş, bağlayıcılık ve hidrolik indeks değerleri belirlenmiştir. Böylelikle 1100 °C sıcaklıkta kalsine edilen numunenin enjeksiyon malzemesi üretimi için uygun olduğu kanısına varılmış ve bu numune mekanik öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Öğütülen numune ile yaygın olarak kullanılan bir ticari enjeksiyon malzemesinin bağlayıcılık ve hidrolik indeks değerleri XRF analizi, tane boyutu ise DLS analizi vasıtası ile hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda öğütülen numunenin tane boyutunun ticari üründen daha küçük ve nanometre mertebesinde olduğu, bağlayıcılık ve hidrolik indeks değerlerinin ise ticari ürüne kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ticari ürüne kıyasla daha kuvvetli hidrolik özellik göstermesi beklenen numunenin enjeksiyon işleminde kullanılabilirliğini araştırmak için farklı su/bağlayıcı ve kimyasal katkı oranları ile şerbet (enjeksiyon malzemesi) üretimleri yapılmıştır. Üretilen şerbetlerin akışkanlık, hacim sabitliği ve penetrasyon özellikleri Marsh Hunisi, Akış Konisi, terleme ve kum kolonu testleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen nano boyutlu doğal hidrolik kireç esaslı enjeksiyon malzemesinin, belirlenen su/bağlayıcı oranı, süper akışkanlaştırıcı miktarı ve karıştırma prosedürü kullanıldığında, söz konusu testlerdeki sınır şartları sağladığı ve dolayısıyla tarihi binaların sağlamlaştırılması için enjeksiyon işleminde kullanılan mevcut ticari ürünlere alternatif olabileceği anlaşılmıştır.
Abstract
In this study, a nano-sized hydraulic injection material produced by calcination of an argillaceous limestone containing 70% calcium carbonate was characterized. For the production of the injection material, firstly, natural hydraulic lime was produced by calcining the raw material at 950 °C and 1100 °C. The mineral and chemical composition of the lime samples were identified by XRD and XRF analysis, and their cementation and hydraulic index values were determined. Thus, it was concluded that the sample calcined at 1100 °C was suitable for injection material production, so the sample was subjected to mechanical grinding. For comparison, the cementation and hydraulic index values of the sample and of a commercial injection material commonly used were calculated by means of XRF analysis, and their grain sizes were determined by DLS analysis. The comparison revealed that the grain size of the ground sample is smaller than that of the commercial product and is in the nanometer range, and the ground material is expected to show stronger hydraulic properties than the commercial product as its cementation and hydraulic index values are higher. Various grouts were produced using different water/binder and chemical admixture ratios in order to investigate the availability of the sample in the injection process. Fluidity, volume stability and penetration properties of the produced grouts were evaluated by Marsh Funnel, Flow Cone, bleeding, and sand column tests. The limit requirements of these tests were achieved when water/binder ratio, super plasticizer amount and mixing procedure determined by preliminary tests are used. In conclusion, the obtained nano-sized natural hydraulic lime based injection material can be an alternative to existing commercial products used for the consolidation of historic buildings.