Analsim Taşının Mekanik Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi: Yüksek Sıcaklık Etkisi

Abstract

Karadeniz bölgesinin dağları volkanik tüf olup bu tüfler farklı yapıda taşlardan oluşmaktadır. Bu taşlar yapılarına göre farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Bölgemizde yaygın olarak zeolitin bir türü olan analsim taşı bulunmaktadır. Analsim taşı geçmişten bugüne işlenme kolaylığı ve yüksek ısı depolama kapasitesinden dolayı sırasıyla, taş bina yapımında ve fırın içi taşı olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, analsim taşı içerdiği gözenekli yapı nedeniyle fırın içi gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında yüksek termal gerilmeler nedeniyle çatlamalara neden olabilmektedir. Boşluk çapının artışıyla, ilgili çatlamalar yüksek düzeyli gaz genleşmeleriyle desteklenerek patlamaya dönüşmektedir. Bu durum, fırın kullanım ömrü kısalmakta ve bakım onarım maliyeti artmaktadır. Bu çalışmada, Karadeniz bölgesinde doğal halde bulunan analsim taşının farklı tane boyutlu formlarına ait mekanik ve ısıl özellikler deneysel olarak incelenecektir. Ulaşılacak çıktılar üzerinden, farklı kullanım sıcaklıkları için optimum tane boyutları tanımlanarak analsim taşı bireysel ve endüstriyel kullanıma kazandırılacaktır. Bu amaçla, bağlayıcı malzeme ile harç yapılmış faklı tane boyutlu (1mm, 2m ve 4 mm ) numuneler üç farklı ısıtma sıcaklığında test edilmiştir. Deneylerde yoğunluk, kırılma dayanımı, eğilme dayanımı, kırılma formu ve renk değişimi olmak üzere beş temel büyüklük ölçülmüştür. Ayrıca, ham formdaki analsim taşının özgül ısısı belirlenmiş ve her bir fırınlama sıcaklığı için tane boyutu-mukavemet eğrileri çizilmiştir. Ham analsime göre, 200oC, 400oC ve 600oC ısıtma sıcaklıklarında 1mm, 2mm ve 4mm tane boyutları için basma dayanımının sırasıyla, %70.91, %131.49, %81.98 oranında arttığı belirlenmiştir. Tane boyutunun artışıyla, 1 mm boyutlu numuneye göre, basınç dayanımı sırasıyla %68.15 (2 mm) ve %72.70 (4 mm) oranında azalmıştır. Aynı şekilde 1 mm boyutlu numuneye göre eğilme dayanımı ise sırasıyla %18.60 (2 mm) ve %29.06 (4 mm) oranında azalmıştır. Ham analsimin rengi sıcaklığın artışı ile açık yeşilden kahve renge dönüşmüştür.

The mountains of the Black Sea region are volcanic tuff and these Tuffs are composed of stones of different structures. These stones are used for different purposes according to their structure. Analsim Stone, a type of zeolite, is commonly found in our region. Because of its ease of processing and high heat storage capacity, Analsim Stone has been used in building construction and in-Kiln stone, respectively. However, analsim stone can cause cracking due to high thermal stresses in high temperature applications such as in-oven due to the porous structure it contains. With the increase of the gap diameter, the related cracks are supported by high-level gas expansions and turn into explosions. This reduces the life of the furnace and increases the cost of maintenance and repair. In this study, mechanical and thermal properties of different grain-sized forms of analsim Stone found in the Black Sea region will be studied experimentally. Through the outputs to be reached, the optimum grain sizes for different usage temperatures will be defined and the analsim stone will be brought into individual and industrial use. For this purpose, different grain size (1mm, 2m and 4 mm ) samples made of binding material and mortar were tested at three different heating temperatures. In the experiments, five basic sizes were measured: density, fracture strength, bending strength, fracture form and color change. In addition, the specific temperature of the analsim stone in raw form was determined and grain size-strength curves were drawn for each firing temperature. According to raw analsime, pressure resistance for 1mm, 2mm and 4mm grain sizes increased by % 70.91 , % 131.49 and % 81.98 at 200 oC, 400 oC and 600 oC heating temperatures, respectively. With the increase in grain size, relative to the 1 mm sized sample, its compressive strength decreased by 68.15% (2 mm) and 72.70 % (4 mm) respectively. Likewise, the bending resistance of the 1 mm sized sample was reduced by 18.60% (2 mm) and 29.06% (4 mm) respectively. The color of the raw analsim has changed from light green to brown color with the increase in temperature.