Macun Dolgu Duraylılığının Ultrasonik P-Dalga Hızı ile Değerlendirilmesi

Özet

Bu çalışmada sülfürlü atıklardan normal (NPÇ) ve puzolanik (PPÇ) Portland çimentolarla alkali aktive cüruf çimentoları (AAC: LSS-C; sodyum silikat ve SH-C; sodyum hidroksit ile aktifleştirilmiş cüruf) kullanılarak hazırlanan macun dolgu duraylılığı, dolgunun mikroyapı özelliklerine bağlı olarak P-dalga hızı ile değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalarda, NPÇ ve PPÇ numunelerinde uzun dönemde asit ve sülfat etkileri nedeniyle %6-%25 oranlarında dayanım kaybı meydana geldiği anlaşılmıştır. En yüksek dayanım kaybının NPÇ numunelerinde görüldüğü PPÇ denemelerinde ise, asit ve sülfat etkilerinin azaldığı belirlenmiştir. Çalışmalar neticesinde, AAC numunelerinin asit ve sülfat etkilerine karşı daha dayanıklı olduğu, NPÇ ve PPÇ örneklerine göre yaklaşık 3-4.5 kat daha yüksek dayanım değerine sahip olduğu tespit edilmiştir. LSS-C örneklerinde dayanım kaybının olmadığı, SH-C örneklerinde uzun dönemde yaklaşık %8 dayanım kaybı olduğu gözlemlenmiştir.Deneysel çalışmalar, P-dalga hızları ile dayanım sonuçlarının birbirleri ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Bir başka değişle, dayanım artışına bağlı olarak P-dalga hızı artmış, dayanımdaki düşüşe bağlı olarak da P-dalga hızı düşmüştür. Asit ve sülfat ile porozite ve taramalı elektron mikroskop (SEM) analizlerine göre P-dalga hızı ve dayanımdaki azalmaların sebepleri, sülfürlü maden atıklarından hazırlanan macun dolgu numunelerinin içsel özelliklerine bağlı olarak oluşan asit ve sülfat etkileri nedeniyle i) zamanla C-S-H ürünlerinde meydana gelen bozunma, ii) genleşme minerallerinin (ikincil jips ve etrenjit) sebep olduğu heterojen yapı ve iii) SH-C numunelerinde uzun dönemde oluşan kuruma çatlakları olarak ortaya çıkmıştır. P-dalga hızı ile dayanım sonuçlarının oldukça iyi örtüşmesi, belirli bir atık türü için zamana bağlı olarak macun dolgu performansının sağlıklı bir şekilde takip edilebileceğini göstermiştir.

Abstract

In this study, the durability of paste backfill (CPB) made from sulphidic tailings, ordinary (OPC) and pozzolanic (PPC) Portland cements and alkali activated slag cements (AAS: LSS-S; slag activated with sodium silicate and SH-S; slag activated with sodium hydroxide) was investigated based on P-wave velocity by taking the microstructural properties of CPB into consideration. The study indicated that strength losses of about 6-25% occurred in cement samples due to acid and sulphate effects in the long term. While the highest strength losses were observed in OPC samples, PCC decreased the acid and sulphate effects. AAS specimens were found to be more resistant to acid and sulfate attack, and produced 3-4.5 times higher strengths than cement samples. On the other hand, there was no loss in strength for LSS-S samples. However, approximately 8% strength loss was obtained for SH-S samples after 224 days.P-wave velocity and strength results were directly proportional to each other. Acid and sulphate, porosity and scanning electron microscope (SEM) analyses showed that the reasons behind the decrease in strength and P-wave velocity were derived from the acid and sulphate effects depending on the intrinsic properties of CPB. These effects are as i) the decomposition of C-S-H products, ii) heterogeneous structure due to the expansive phases (such as secondary gypsum and ettringite formation) and iii) drying shrinkage cracks in SH-S samples as curing time increased. This study showed that the performance of CPB for a specific type of tailings can be followed in an improved way since the P-wave velocity is in good agreement with strength values.