Thermal properties of nanoparticle colemanite mineral and its advantages in application

Kolemanit minerali (C-3 mm) ve öğütülmüş kolemanit mineralleri (C-75 µm ile C-45 µm tozları) Eti Maden Bigadiç Bor İşletme Müdürlüğünden tedarik edildi. C-3 mm başlangıç malzemesi yüksek enerjili bilyalı değirmende öğütme işlemine tabi tutuldu. Akabinde bu malzeme mikronaltı boyutlu/nano boyutlu partiküller üretebilmek amacıyla ASTM standardındaki boyutu 25 μm olan bir elekten geçirildi (C-25 μm). C-3 mm mineralinin, C-75 µm tozunun, C-45 µm tozunun ve C-25 μm tozunun ısıl özellikleri TermoGravimetri (TG)/Diferansiyel Termal Analiz (DTA) cihazı ile belirlendi. DTA ölçümünde, ilk ayrışma sıcaklığı C-3 mm minerali için 406°C’de yüksek şiddete sahip endotermik bir pik ile gözükürken, C-25 μm tozu için 388°C’de endotermik bir pik ile ortaya çıktı. Diferansiyel TG ölçümünde, ilk ayrışma sıcaklığı C-3 mm minerali için 403°C’de yüksek şiddete sahip dar endotermik bir pik ile belirdi ve C-25 μm tozu için de 388°C’de endotermik bir pik ile ortaya çıktı. Önceki bir çalışmada, C-75 µm, C-45 µm ile C-25 μm tozları Portland çimentolu betona farklı oranlarda ilave edilmiştir. Çalışma sonunda betonun basınç dayanımında belirgin bir artış gözlemlendiği rapor edilmiştir. Bu bulguların nano boyutlu bor mineralleri ile alakalı mühendislik araştırmalarına ışık tutacağı düşünülmektedir

The Effect of Sodium Chloride on Concretes Containing Milled Colemanite

Bu çalışmada, %0 (Referans), %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında öğütülmüş kolemanit minerali çimento ile ikame edilerek beton karışımları hazırlanmıştır. Beton karışımlar 150 x 150 x 150 mm boyutlu küp kalıplara yerleştirilmiştir. Sertleşmiş beton numuneler 28 gün suda kür edilerek, sonrasında 90. güne kadar sodyum klorür (NaCI) çözeltisine maruz bırakılmıştır. Ayrıca aynı özelliklerde üretilen kontrol beton örnekleri ise 90. güne kadar su küründe bekletilmiştir. Kontrol ve NaCI çözeltisine maruz bırakılmış beton numuneler üzerinde Schmidt çekici, ultrases geçiş hızı ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen deneyler üzerinden beton numunelerin NaCI çözeltisinin etkisi ile meydana gelen kayıplar hesaplanmıştır Sonuç olarak, çimentoya ikame edilen %5 kolemanit ikameli numunenin, kolemanit içermeyen numuneye göre basınç dayanımını azalttığı, ancak %4’ kadar ikame oranlarında ise dayanımı arttırdığı tespit edilmiştir. NaCI çözeltisi kürü sonucunda, en yüksek basınç dayanımı ve en az basınç dayanımı kaybının %3 kolemanit ikameli beton karışımına ait olduğu tespit edilmiştir.In this study, concrete mixtures were prepared by substituting milled colemanite mineral with cement in the ratio of 0% (Reference), 1%, 2%, 3%, 4% and 5%. The concrete mixtures are placed in 150 x 150 x 150 mm cube molds. Hardened concrete samples were cured in water for 28 days and then exposed to sodium chloride (NaCl) solution until day 90. In addition, the control concrete samples produced with the same characteristics were kept in the water cure until the 90th day. Schmidt hammer, ultrasonic pulse velocity and compressive strength tests were performed on concrete samples exposed to control and NaCl solution. The losses occuring by the effect of NaCl solution of concrete samples were calculated. As a result, it was found that the strength of the sample with 5% colemanite decreased compared to the sample without colemanite, but the strengthes of samples with up to 4% colemanite increased. As a result of cured to NaCl solution, the highest compressive strength and minimum compressive strength losses were determined to belong to the sample with 3% colemanite

Öğütülmüş Kolemanit İçeren Betonlarda Sodyum Klorür Etkisi

Bu çalışmada, %0 (Referans), %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında öğütülmüş kolemanit minerali çimento ile ikame edilerek beton karışımları hazırlanmıştır. Beton karışımlar 150 x 150 x 150 mm boyutlu küp kalıplara yerleştirilmiştir. Sertleşmiş beton numuneler 28 gün suda kür edilerek, sonrasında 90. güne kadar sodyum klorür (NaCI) çözeltisine maruz bırakılmıştır. Ayrıca aynı özelliklerde üretilen kontrol beton örnekleri ise 90. güne kadar su küründe bekletilmiştir. Kontrol ve NaCI çözeltisine maruz bırakılmış beton numuneler üzerinde Schmidt çekici, ultrases geçiş hızı ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen deneyler üzerinden beton numunelerin NaCI çözeltisinin etkisi ile meydana gelen kayıplar hesaplanmıştır Sonuç olarak, çimentoya ikame edilen %5 kolemanit ikameli numunenin, kolemanit içermeyen numuneye göre basınç dayanımını azalttığı, ancak %4’ kadar ikame oranlarında ise dayanımı arttırdığı tespit edilmiştir. NaCI çözeltisi kürü sonucunda, en yüksek basınç dayanımı ve en az basınç dayanımı kaybının %3 kolemanit ikameli beton karışımına ait olduğu tespit edilmiştir

Çay fabrikalarında açığa çıkan kömür küllerinin beton yollarda i̇nce agrega olarak değerlendirilmesi

İnşaat sektöründe en fazla talep edilen malzemelerden birisi betondur. Doğal kaynakların korunması, atık malzemelerin bertaraf sorununa çözüm bulunması ve atık malzeme kullanılarak inşaat maliyetlerinin düşürülmesi amacıyla agrega yerine kullanılabilecek yeni malzeme arayışları devam etmektedir. Bu çalışmada çay fabrikalarında ortaya çıkan kömür külü atığının (KKA) yol betonu içerisinde ince agrega yerine kullanılarak bertaraf edilebilirliğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. KKA fiziksel, kimyasal ve morfolojik özellikleri tespit edildikten sonra %0, %25, %50, %75 ve %100 oranlarında 0-1 mm ince agregaya ikame edilerek beton yol tasarımı yapılmıştır. Taze betonların yoğunluk ve pH değerleri ölçülmüş ve kalıplara yerleştirilmiştir. Beton test çekici, ultrases geçiş hızı, kapiler su emme, basınç, eğilme, yarmada çekme ve aşınma dayanımlarından oluşan sertleşmiş beton deney ölçümleri 7. ve 28. günlerde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca %0 ve %50 KKA ikameli betonların ağır metal sızıntısı ölçülmüştür. Sonuç olarak, KKA’nın beton türlerinin kapiler su emme değerlerini arttırdığı, basınç dayanımını azalttığı, çekme dayanımlarını %50 ikame oranına kadar iyileştirdiği, %50 ikame oranına kadar aşınma dayanımı üzerinde herhangi bir değişim yaratmadığı belirlenmiştir. Sızıntı testi sonuçlarına göre ise, KKA’nın betonda kullanılmasıyla ağır metallerin bertaraf edilebildiği tespit edilmiştir

Investigation of nano ulexite mineral effects on mechanical behaviour of warm mix asphalt pavements

U radu je prikazano istraživanje pokazalo je da su potrebna daljnja ispitivanja aditiva u tehnologiji proizvodnje toplih asfaltnih mješavina. Uočeno je da se negativni učinak gubitka adhezije u asfaltnim mješavinama proizvedenim toplim postupkom može smanjiti dodatkom nanočestica minerala uleksita komercijalnom aditivu. U tu su svrhu provedena ispitivanja stabilnosti po Marshallu, indirektno ispitivanje modula vlačne čvrstoće i ispitivanja osjetljivosti na vlagu. Na temelju analize dobivenih rezultata vidljivo je da se temperatura proizvodnje WMA mješavine može dodatno smanjiti, a prilikom ugradnje takvih mješavina potrebna je manja energija zbijanja, čime se osigurava ušteda energije.The research presented in the paper shows that further investigations on additives used in the warm mix asphalt technology are needed. It was observed that the negative effect of adhesion loss in asphalt mixes produced by warm process can be reduced by adding ulexite mineral nano particles to a commercial additive. The Marshall stability, Indirect tensile strength modulus, and moisture susceptibility, were tested for this purpose. Based on the analysis of results, it can be seen that the WMA mixture production temperature can additionally be reduced, and that lower compaction energy is needed during placement of such mixtures, which results in energy savings

Stability analyses of submicron-boron mineral prepared by mechanical milling process in concrete roads

WOS: 000380597900027The main objective of this study is to investigate the possibility of utilizing nano/submicron sized boron mineral (colemanite) in Portland cement concrete. Colemanite was obtained from a mine in three different sizes as -3 mm (C-3m), 75 mu m (C-75 mu) and -45 mu m (C-45 mu), respectively. the C-3m was ground by mechanical milling process in a high-energy ball mill and then passed througha 25 mu m (C-25 mu) sieve in order to obtain a smaller size/nano sized particles. the material information of these powders was investigated by using laser size analyzer, optical microscopes, and scanning electron microscope analyses. the particle size was respectively reduced for the C-3m, C-75 mu, C-45 mu and C-25 mu and therefore its homogeneity was improved. Five different ratios of Portland cement were used as 0.5%, 1%, 2%, 3% and 5% (wt). For each of rations, the C-75 mu, the C-45 mu, the C-25 mu different particle size colemanite and control samples (0%, no addition) were evaluated and 15 cm x 15 cm x 15cm cubic samples were produced. the fine and coarse aggregates were natural conventional aggregates. As a result, the highest compressive strength and elastic modulus were obtained in case colemanite with sizes C-75 mu and the C-45 mu added into the concrete in ratios 3% and 5%; and colemanite with a size of C-25 mu added into the concrete in ratios 1% and 0.5%, respectively. Since the C-25 mu is close to the ideal size of the cement, it becomes a good adherence by high specific surface area. Nano particle materials are used for their high specific surface area which has a great impact on the hydration. This is the reason why findings it could be observed that C-75 mu and C-45 mu required to be added at high percentage to probably have a concrete with the same mechanical properties as for C-25 mu that required a small percentage of addition. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.Recep Tayyip Erdogan University (RTEU) [BAP 2014.109.03.01]This study was funded by Recep Tayyip Erdogan University (RTEU) BAP 2014.109.03.01. the author also thanks Dr. Sezai KUTUK for milling and sieving the boron mineral and performing the physical property measurements; Cevahir Concrete Company, Ritas Concrete Company and M. Selcuk GUNER for producing concrete; Prof. Orhan KARSLI and Asst. Prof. Yilmaz DEMIR for optical microscopes; Assoc. Prof. Aykut CANAKCI for laser size analyzer; ETI Mine Works General Directorate for supplying boron mineral and Dr. Mustafa BARIS for choosing boron mineral type

Investigation of the Effect of Ulexite Mineral with Sub-Micron Sizes on Asphalt Mixtures Moisture Susceptibility

Yol kaplamalarında görülen erken bozulmalar ve deformasyonlar genellikle bitümlü kaplamaların maruz kaldıkları suyun varlığından kaynaklı bozulmalardır. Gerçekleştirilmiş olan bu çalışma sayesinde ülkemizde rezervi bulunan ve önemli bir bor minerali olan Üleksitin asfalt karışımlarındaki etkinliği araştırılmıştır. Bu çalışmada asıl üzerinde durulan husus, üleksit minerallerinin ticari olarak bulunabilen boyutlarıyla değil de nano partikül öğütücü değirmen ile öğütülerek küçük boyutlara getirilmiş halinin de çalışmaya dahil edilmiş olmasıdır. Bu bağlamda 25 mikron altı (U-25 µm) ve 53 mikron üstü (U+53 µm) şeklinde iki farklı boyutta üleksit mineralleri analiz edilmiştir. Özellikle U-25 malzemesinde nano boyutların yoğun olduğu görülmüştür. Bu minerallerin, bağlayıcı miktarının kütlece % 5'i ve %10'u mertebelerinde bitümlü karışımlara ilave edilerek hazırlanmış olan karışımlara suya hassasiyet testleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; bor minerali katkısı karışımların suya karşı dirençlerini artırmıştır. Katkısız (referans) numunelerde koşullandırma ile mukavemet kaybı yaklaşık % 15 iken üleksit katkılı numunelerde yaklaşık %3-%4'ler mertebesinde olduğu görülmüştür.Early deterioration and deformations in road pavements with bituminous mixtures are usually caused by the presence of water. Thanks to this study, the effect of ulexite which is a major boron mineral with reserves in our country, has been investigated in asphalt mixtures. The main point in this study is that the small sized ulexite minerals are included in the study obtained by the nano particle grinding mill, not the commercially available sizes. In this regard, ulexite mineral with two different sizes as lower than 25 microns (U-25 µm) and upper than 53 micron (U+53 µm) was analyzed in this study. Particularly, in U-25 material, nano dimensions are seen to be dense. Moisture susceptibility tests were applied to the asphalt samples prepared by adding 5% and 10% ulexite minerals by the weight of bitumen in mixture. The results showed that the boron mineral additive in hot-mix asphalt mixtures improved the resistance of asphalt mixtures' moisture susceptibility. The loss of strength was found to be about 15% with the conditioning on the untreated (reference) samples, while it was found that the ulexite-added samples were in the range of about 3-4%

Digital image processing of warm mix asphalt enriched with nanocolemanite and nanoulexite minerals

Digital image processing (DIP) is a method used to view the internal structure of hot mix asphalt. However, in this study, the DIP of warm mix asphalt (WMA), which reduces environmental emissions and saves energy, was been investigated. Firstly, colemanite and ulexite minerals, of which the global reserves are abundant, were ground in a ball mill and nano-sized particles were observed for the first time in TEM micrograph. Secondly, these minerals were added to the foamed WMA in varying amounts of micron/nano-size. Marshall stability and repeated creep tests were performed and the void ratios in the mixtures were analyzed. Thirdly, a DIP system was designed. The primary purpose of this method was to scrutinize the impacts of voids and bitumen ratios around aggregates and the adhesion effect between the bitumen and aggregate. Finally, the void ratios identified by these tests were utilized to compare with those specified by the DIP method. The best deformation resistance for the ulexite appeared to result in a 5 %U + 53 & mu; mixture, whereas the highest deformation resistance for the colemanite yielded in 5 %C - 25 & mu; and 10 %C - 25 & mu; mixtures, according to repeated creep test results. The samples' void ratios identified around the aggregates were the lowest (1.35%) in the 5 %U - 25 & mu; mixture and the highest (3.72%) in the 10 %U - 25 & mu; mixture. It was concluded that the designed DIP was quite good in the interpretation of WMA with nanocolemanite and nanoulexite additives

Öğütülmüş Kolemanit Minerali İkameli Beton Yollardaki Aşınma Kaybının Araştırılması

Nüfus artışı ile mevcut yollarda yoğunluk artmakta ve bu yüzden yeni yollara ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak yol yapım ve bakım maliyetleri ise oldukça yüksektir. Ayrıca yol yapısının uzun hizmet ömrüne sahip olması hem güvenlik hem de ekonomik anlamda oldukça önem arz etmektedir. Beton yollar ise özellikle son yıllarda ekonomik ve uzun hizmet ömürlü olması sebebi ile ön plana çıkmaktadır. Beton yol hasarlarından aşınma ise yol yapısının uzun hizmet ömrü için tehlikeli bir durumdur. Bu çalışmada; ham öğütülmüş kolemanit minerali çimentoya ağırlıkça %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarda ikame malzemesi olarak kullanılmıştır. Üretimi yapılan beton numunelerin ise aşınmaya karşı dayanıklılığı Böhme deneyi belirlenmiş ve Böhme deney sonuçlarının tahribatsız bir test yöntemi olan Schmidt çekici ile ilişkisi incelenmiştir. Sonuç olarak (7. ve 28. gün) kolemanit ikamesinin aşınma miktarını arttırdığı, ancak sertleşme yaşının artmasıyla (90. gün) %3’e kadar kolemanit minerali ikamesi beton numunelerin aşınma miktarlarını azalttığı görülmüştür. Schmidt çekici ile elde edilen yaklaşık basınç dayanımı incelendiğinde ise 7. ve 28. günlerde ölçülen dayanımlar üzerinde etkisinin düzensiz olduğu, 90. gün de ise %5 kolemanit ikamesi ile dayanım değerinin referansa göre düşük olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen deneysel sonuçlara göre kolemanit minerali ikamesinin %3’e kadar kullanılmasının aşınma dayanımı ve Schmidt çekici (yaklaşık basınç dayanımını) değerlerini arttırmada etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır