Estonya kili, çimentonun bir kısmının yerini alabilir

Çimento, dünyada sudan sonra en çok kullanılan malzeme olsa da üretimi sırasında atmosfere büyük miktarda sera gazı salınıyor. Tallinn Teknoloji Üniversitesi ve Tartu Üniversitesi'nden bilim insanlarının yürüttüğü deneyler, yerel hammaddelerden elde edilen pişirilmiş kilin, çimentonun bir kısmının yerine kullanılabileceğini ortaya koydu.

Tallinn Teknoloji Üniversitesi'nden Andres Trikkel ve ekibi, Arumetsa ve Aseri ocaklarından çıkarılan killeri inceledi. Malzemeyi özel bir fırında 750, 825 ve 900 derece olmak üzere üç farklı sıcaklıkta ısıtan araştırmacılar, ardından bu kili sönmüş kireç ve kumla karıştırarak üretilen test numunelerinin dayanıklılığını ölçtü.

En iyi sonuç 825 derecede elde edildi

İşlenmiş kil ile hazırlanan tüm karışımlar, beton endüstrisinde bu tür malzemeler için belirlenen dayanım sınırını aştı. Bir malzemenin başarılı sayılması için bir haftalık sertleşme sürecinin ardından en az dört megapaskal basınca dayanması gerekiyor. Bu da sertleşmiş harcın her santimetrekaresinin yaklaşık 40 kilogramlık bir yükü kaldırabilmesi anlamına geliyor.

Ölçümler, en iyi sonucun 825 derecede pişirilen killerden elde edildiğini gösterdi. Bu sıcaklıkta işlenen Arumetsa ve Aseri killerinin yaklaşık yedi megapaskal basınca dayandığı belirlendi. Arumetsa kilinin hafif üstünlüğü, daha fazla kaolinit içermesinden kaynaklanıyor. Bu kil minerali, malzemeyi kimyasal olarak daha aktif hale getiriyor.

Kil bazlı harç, rüzgâra ilk bakışta teslim olmasa da dayanıklılığı klasik çimentonun oldukça gerisinde kalıyor. Örneğin sıradan bir müstakil evin temelinin bile yaklaşık dört kat daha fazla basınca dayanması gerekiyor. Bu nedenle araştırmacılar, kilin çimentoya kısmi bir alternatif olabileceği görüşünde. Mühendislere güven vermek için ise daha fazla teste ihtiyaç duyuluyor.

Kil nasıl sertleşiyor?

Sıradan kilin beton gibi katılaşmasının ardındaki mekanizma, ısının kilin düzenli kristal yapısını bozmasıyla başlıyor. Bu sayede silisyum ve alüminyum açığa çıkıyor; bu elementler kireçle reaksiyona girerek güçlü bir yapıştırıcı jel oluşturuyor. Sıcaklık burada kilit rol oynuyor. Kil yeterince ısıtılmazsa yeterince aktif hale gelmiyor. Ancak sıcaklık 900 derece veya üzerine çıkarıldığında kil parçacıklarından yeni güçlü kristaller oluşuyor, malzemenin yüzey alanı azalıyor ve başlangıçtaki reaktivite kayboluyor.

Bu bulgular, inşaat sektörüne şu ana kadar çoğunlukla tuğla üretiminde kullanılan Estonya killerinin uzun vadede daha çevre dostu beton üretiminde kullanılabileceği umudunu veriyor.

Sonuçlar Journal of Thermal Analysis and Calorimetry dergisinde yayımlandı.