Özet Giriş : Ülkemiz gerek enerji kaynakları atıkları gerekse de doğal kaynaklar açısından zengin puzolan kaynaklarına sahiptir. Aslında çoğu kez atık olan bu malzemelerin geri dönüşümünün sağlanması için en uygun şekilde kullanımlarının araştırılması, hem ülke ekonomisi hem de çevre koruma bilinci açısından önemli bir mühendislik görevidir. Bu çalışmada da termik santral atığı olan uçucu kül , demir çelik fabrikası atığı yüksek fırın cürufu ve doğal ortamlarda bulunan zeolit puzolanlarının günümüzde kullanımı giderek yaygınlaşan kendiliğinden yerleşen beton teknolojisinde optimum kullanımlarını belirleme amacı güdülmüştür. Dünyada ve ülkemizde en çok kullanılan yapı malzemesi olan beton , deprem kuşağı üzerinde bulunan ülkemizde sağlaması gereken özellikler açısından öne çıkmaktadır. Yaşanılan depremler sonucunda kalıpta betonun projelenen ile aynı kalitede olup olmadığı sorusunu getirmektedir. Özellikle yeni betonarme yönetmeliği ile artan düğüm bölgelerindeki donatı miktarı ve ağırlaşan teknik şartlar göz önüne alındığında artan beton sınıfı ile birlikte inşaat kalitesinin de artması gerekmektedir. Günümüzde ülkemiz inşaat işçiliklerinden kaynaklanan pek çok yerleştirme ve doldurma hatalarının görülmeye devam etmektedir. Japonya’ da 1980 li yıllarda yaşanılan benzer mühendislik sıkıntıları sonucunda betonun kalıba kendiliğinden hiç bir işçilik gerektirmeden yerleşmesi teknolojisi geliştirilmiştir. Bu çalışmanın ilk aşamasında, KYB üretimi için uygun agrega ve katkı seçimi yapılmış, çimentonun yanında kullanılan uçucu kül , yüksek fırın cürufu ve zeolit ikame oranları değiştirilerek maximum performans için optimum karışım oranları belirlenmiştir. Elde edilen veriler ışığında ikinci aşamada, hazırlanan beton karışımlarının, taze halde kendiliğinden yerleşebilirlik ve sertleşmiş halde mekanik özellikleri incelenip, puzolanik malzemelerin performansı birbiriyle karşılaştırılmıştır. Amaç : Bu araştırmanın ana amacı endüstriyel atık malzemelerin yüksek performanslı betonlarda kullanılabilirliğini optimize ederek ülke ekonomisine katkısının araştırılmasıdır. Kapsam : Amaç doğrultusunda en yaygın bulunan ve bertarafı en maliyetli olan puzolanlar yüksek fırın cürufu , zeolit ve uçucu kül deneysel çalışmalarda kullanılmıştır. Sınırlılıklar : Çalışma kapsamında Kocaeli Nuh Çimento fabrikasında üretilen CEM I 42,5 çimento , Hereke / Kocaeli bölgesine ait dolomitik kalker bazlı agrega , BASF firmasına ait polikarboksilat bazlı hiper akışkanlaştırıcı katkı, TS EN 450 ye uygun Çayırhan Termik Santrali 3. üniteye ait sepere edilmiş uçucu kül, Ereğli Demir Çelik – Oyak fabrikasından elde edilen öğütülmüş yüksek fırın cürufu, Balıkesir Ege Zeolit San. Tic Ltd Şti den temin edilen çimento inceliğinde öğütülmüş zeolit kullanılmıştır. Yöntem : Çalışma kapsamında laboratuvar ortamında deneysel karşılaştırmalı yöntem izlenmiştir. Bu amaçla betonun kabul edilebilir mekanik özellikleri baz alınarak yüksek fırın cürufu , uçucu kül ve zeolitin ana bağlayıcı çimentoya göre ağırlıkça kullanım yüzdeleri değiştirilerek üç farklı deney grubu oluşturulmuştur. Her bir deney grubunda betondaki agrega , su , kimyasal katkı gibi diğer değişkenler sabit tutularak endüstriye atık malzemelerin mekanik özelliklere etkileri karşılaştırılmıştır. Malzemenin kullanılabilirliği açısından toplam 9 deneyde kendiliğinden yerleşen betonun en önemli özelliklerinden öncelikle taze beton davranışları incelenmiş daha sonra da eğilme dayanımı ve basınç dayanımı ölçümleri yapılarak mukavemetleri karşılaştırılmıştır. Bulgular: Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB) tasarımında bağlayıcı miktarı 500 kg / m3 olarak seçildiğinde tüm testlerden başarılı şekilde geçen KYB lar üretmek mümkün olmaktadır. Nano teknoloji ile üretilen Kendiliğinden Yerleşen Beton teknolojisinde kullanılan yeni nesil polikarboksilat eter bazlı hiper – katkılarla 1-2 saate kadar kıvam koruma sağlanabilmektedir. Çimento dozu sabit seçilerek mineral katkının değiştirilmesi yöntemiyle yapılan deneylerde hem taze beton testlerinde hem de sertleşmiş beton testlerinde Yüksek Fırın Cürufu kullanılarak üretilen betonlar en yüksek performansı göstermişlerdir. Zeolit , toplam bağlayıcının % 30 , 40 , 50 si gibi yüksek oranlarda kullanıldığında betonun su ihtiyacını çok yüksek oranda arttırmış ve katkının yayılma efektini engellemiştir. Zeolitle üretilen betonlar taze beton testlerinin hiç birisinde başarılı olamamış dolayısıyla KYB sıfatını da alamamıştır. Çok yükselen w / c oranının beklenen bir sonucu olarak da mukavemet testlerinde de diğerlerine oranla çok düşük performans sergilemişlerdir. Sonuç : Yüksek fırın cürufu %50 ikame oranına kadar, termik santral atığı uçucu kül %30 ikame oranına kadar betonun mekanik özelliklerini iyileştirici yönde rahatlıkla kullanılabilirken zeolit aynı performansı sergileyememiştir.Zeolitin daha düşük kullanım dozajlarında normal betonlarda su geçirimsizlik , dona dayanıklılık , yangına dayanıklılık gibi fiziksel özelliklere etkisiyle ilgili araştırma yapılabilir.
Anahtar Kelimeler : Beton , yüksek fırın cürufu , zeolit , uçucu kül , endüstriyel atık
Yazar Notu: Bu çalışma Doç. Dr. Adnan ÖNER tarafından danışmanlığı yapılan Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği “Fen Bilimleri Enstitüsü”nde yapılan İlhan YILMAZ’ın “UÇUCU KÜL , YÜKSEK FIRIN CÜRUFU VE ZEOLİT KATKILIKENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN BETONLARINİŞLENEBİLİRLİK VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ” Konu Başlıklı, Yüksek Lisans Tez çalışmasından türetilmiştir
Anahtar Kelimeler: Beton , yüksek fırın cürufu , zeolit , uçucu kül , endüstriyel atık
|
