SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL

SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL
17 EKİM 2012 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ CAM, SERAMİK VE PİŞMİŞ KİL ATIKLARININ BETON TEKNOLOJİSİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ Yrd.Doç.Dr. Mehmet CANBAZ Eskişehir Osmangazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

KAPSAM KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ BETON TEKNOLOJİSİNDE KULLANILMASINA YÖNELİK YAPILAN ÇALIŞMALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ SERAMİK KIRIKLARININ BETON TEKNOLOJİSİNDE KULLANILMASINA YÖNELİK YAPILAN ÇALIŞMALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ CAM KIRIKLARININ BETON TEKNOLOJİSİNDE KULLANILMASINA YÖNELİK YAPILAN ÇALIŞMALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ SONUÇ VE ÖNERİLER

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARI
Türkiye’de her yıl yaklaşık olarak ton kiremit kırığı atığı oluşmaktadır. Kiremit kırıklarının (KK) bir kısmı üretime yeniden katılırken büyük bir kısmı da depolanmaktadır. Çevre kirliliği yapan bu malzemelerin ekonomiye geri kazandırılması yararlı olacaktır.

Yarı hafif beton üretiminde agrega olarak kullanılması Renkli harç üretiminde kum yerine kullanılması Bağlayıcı olarak çimento yerine kullanılması

Avantajları Birim ağırlık Maliyet Çevre  Rötre Eğilme dayanımı Yangına dayanıklılık

Dezavantajları Basınç dayanımı Çekme dayanımı Aşınma dayanıklılığı Elastisite modülü Su emme

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ ÇİMENTO ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Kiremit kırığı tozu; Kiremit üretimi sırasında yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi ile amorf yapıya sahip olması, Kimyasal bileşiminde SiO2, Al2O3, Fe2O3 oranının % 80’den büyük olması, İnce öğütülmesi, nedeni ile puzolanik özeliğe sahiptir.

Kiremit kırığı atıkları; çevre kirliliğine yol açmakta, stoğu; yer ve maliyet açısından sorun olmaktadır. Bu atığın ekonomiye geri kazandırılması yararlı olacaktır. Bu amaçla öğütülerek bir kısım çimento yerine beton üretiminde kullanılabileceği gibi, Ayrıca CEM II (kompoze çimento) üretiminde de değerlendirilebilir.

KKT çimento yerine kullanılması ile, kıvam suyu miktarının, priz başlama ve bitiş sürelerinin, hacim genleşmelerinin, arttığı; birim ağırlıklarının, dinamik Elastisite modüllerinin, basınç dayanımlarının, azaldığı görülmüştür.

KKT, harçların; su emme oranlarına etki etmezken, kapillerite katsayılarını arttırmıştır. donma-çözülme dayanıklılığını iyileştiriken,  aşınma dayanımını azaltmıştır  KKT’li harçların SEM ve XRD analizlerinde; kalsiyum silikat hidrateleri, kalsiyum hidroksit, kuvars bileşenleri, görülmüştür.

KKT’nin % 20 katılması durumunda harç numunelerinin tokluklarında artışlar görülmüştür. % 10 KKT kullanılması durumunda kontrol karışımlarının basınç dayanımının % 62’sine, % 20 KKT kullanılması durumunda ise % 82’sine ulaşılmıştır. KKT’nin çimento yerine % 20 oranında kullanılması önerilebilir.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ HARÇ ÜRETİMİNDE KUM OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ
KK doğal kırmızı rengini uzun süre koruyabilmektedir. Bu amaçla kum yerine parke taşı, bordür taşı ve kent mobilyaları üretiminde kullanılabilir.

KK kum yerine kullanılması ile, ağırlıkça-hacimce su emmelerin, kılcal su emme katsayılarının, eğilme dayanımlarının (% 100 KK), arttığı; birim ağırlıklarının, dinamik Elastisite modüllerinin, basınç dayanımlarının, azaldığı görülmüştür.

KKK, harçların; donma-çözülme dayanıklılığını iyileştirirken,  aşınmaya karşı dayanıklılığı azaltmıştır  KKK’lı harçların SEM-EDX analizlerinde; kuvars, alüminyum silikat, alkali feldspatlar, alkali bazlı yapılar, kalsiyum silikat oluşumları, görülmüştür.

Normal harcın basınç dayanımının % 50 KKK kullanılması durumunda % 40’ına, % 100 KKK kullanılması durumunda ise % 85’ine ulaştığı görülmüştür. KKK’nın eğilme dayanımlarını ve dona dayanıklılığı olumlu yönde etkilemesi, doğal kırmızı rengi nedeni ile % 100 oranında kum yerine altyapı elamanlarının üretiminde kullanılması önerilebilir.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ BETON ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
KK beton üretiminde agrega olarak da kullanılabilmektedir. Böylece yarı hafif taşıyıcı, mimari ve yangına dayanıklı betonlar elde edilebilmektedir.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ BETON ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Yapılan deneyler sonucunda KKnın betonda iri agrega yerine kullanımı ile betonun birim ağırlığında % 4, basınç ve yarma-çekme dayanımlarında % 40’a ulaşan dayanım düşüş görülmüştür. Bu sonuçlara göre KKnın iri agrega yerine betona tamamen katılmaması gerektiği önerilebilir.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARININ BETONDA YÜKSEK SICAKLIĞA KARŞI KULLANILMASI
Üretilen betonun yüksek sıcaklıklarda iyi performans göstermesi için uygun agrega seçimi çok önemlidir. Agrega tipi, porozitesi ve mineralojisi yüksek sıcaklık etkisindeki betonun davranışına önemli etki yapar. Dayanım kaybı, agrega silis içermezse (kireçtaşı, bazik püskürük kayalar, özellikle tuğla kırıkları (TK) ve yüksek fırın cürufu) oldukça düşüktür.

TK ile yapılan deneyler sonucunda sertleşmiş harç numunelerinde dayanımın belirli bir sıcaklığa kadar arttığı, ve bu artışın en çok %50 TKlı karışımda gerçekleştiği görülmektedir. TK’nın yüksek sıcaklıkta fırında pişirilerek imal edilmesinden dolayı, TKlı numunelerde sıcaklığın artmasıyla dayanımda, kontrol karışımına göre daha fazla artış etkisi yapacağını göstermektedir.

KKA kullanılması ile 1200 oC’ye kadar sıcaklık etkisinde kalan betonların bağıl birim ağırlıklarının, bağıl yarmada çekme dayanımlarının, bağıl ultrases geçiş hızlarının, bağıl eğilme dayanımlarının, bağıl basınç dayanımlarının kontrol betonuna göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Yüksek sıcaklık etkisinde kalacak betonlarda kiremit kırıklarının iri agrega olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARI İLE HORASAN HARCI ÜRETİMİ
Tarihi binaları gelecek nesillere yaşayan bir varlık olarak aktarmak amacı ile yapılan restorasyon çalışmalarında aslına uygun olarak horasan harcı kullanılmalıdır. Horasan harcı öğütülmüş kiremit, tuğla gibi pişmiş killer ile kireç, su ve çeşitli puzolanlar kullanılarak üretilen malzemedir. Ayrıca iri tuğla ve kiremit kırıkları kullanılması ile horasan betonu elde edilmektedir.

KİREMİT VE TUĞLA KIRIKLARI İLE HORASAN HARCI ÜRETİMİ
Horasan harcının başarılı olması ve onarımlarda iyi sonuç vermesi için tuğla kalitesi, kullanılan malzeme cinsleri önem taşımaktadır. Hazırlanan horasan harcının beklediğimiz yükü taşıyabilmesi, yeterli basınç dayanımı göstermesi için kullanılan tuğla iyi pişmiş, yeterli kimyasal aktivite kazanmış olmalıdır. Ayrıca dış etkilere karşı dayanıklı olmalıdır.

SERAMİK KIRIKLARI Seramikler kil, kaolen ve benzeri maddelerin yüksek sıcaklıkta pişirilmesi ile meydana gelirler. Bu yüzden halk arasında pişmiş toprak esaslı malzeme olarak bilinir. Kil belirli bir üretim sürecini geçirdikten sonra, sert ve deforme olmayan, bazı özel etkenler dışında hiçbir dış etkiden kolayca etkilenmeyen bir malzeme haline gelir.

SERAMİK KIRIKLARI Türkiye özelikle vitrifiye olarak adlandırılan sağlık gereçleri üretiminde dünyada önemli bir yere sahiptir. Dünyada yıllık 200 milyon adetten fazla üretim yapılabilmektedir. Bu üretimin yaklaşık % 5’i Türkiye’de gerçekleşmektedir. Vitrifiye üretiminde de diğer seramik malzemelerde olduğu gibi % 10’a ulaşan oranlarda atık ortaya çıkmaktadır.

SERAMİK KIRIKLARI Bu atıkların büyük bir kısmı geri dönüştürülememekte ve depolanması ekonomik, çevre kirliliği açısından problemler ortaya çıkarmaktadır. Atık seramikler kırılarak çeşitli boyutlara getirilip beton üretiminde agrega olarak kullanılabileceği gibi boyutu küçültüldüğünde harç üretiminde kum yerine de kullanılabilir.

SERAMİK KIRIKLARI Seramikler yüksek sıcaklıklarda üretildiğinden kırmataşlara göre yüksek sıcaklık dayanıklılığı daha fazladır. Dolayısı ile yüksek sıcaklığa dayanıklı beton üretiminde kullanılabilir. Seramiklerde diğer pişmiş killer gibi öğütüldüklerinde bağlayıcı özelik göstermekte ve çimento yerine değerlendirilebilmektedir. Ayrıca çimento üretimi sırasında kullanılarak katkılı çimentolar da elde etmek mümkündür.

SERAMİK KIRIKLARININ BETON ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Yapılan çalışmalarda seramik agregalarının, betonların basınç dayanımına, kılcal su emmeye, geçirgenliğe olumlu etkilerinin olduğu görülmüştür. Seramik agregalarının betonun hidratasyon sürecine olumsuz etkisi gözlenmemiş, daha iyi mekanik davranış sergilemiş, seramik agrega-çimento hamuru ara yüzeyinin daha yoğun ve aderansının daha iyi olduğu görülmüştür.

Atık vitrifiye agregasının kırmataş agregasına göre daha az yüzey alanına sahip olması nedeni ile sabit su oranında kıvamının artmasına dolayısı ile çökme değerlerinde artışa neden olmuştur. Atık vitrifiye agregalarının şekilsiz olması betonun yerleştirilmesi sırasında yer yer boşluk oluşumlarına neden olarak UGH ve birim ağırlıkları düşürmüştür.

Özellikle % 50 ve daha fazla atık vitrifiye agregası kullanılması ile birim ağırlıklar 2 kg/dm3’ün altına düşmüştür. Atık vitrifiye agregası kullanılarak C25/30 sınıfında betonlar üretmek mümkün olmuştur. Eğilme dayanımları ise atık vitrifiye agregalı betonlarda kontrol betonlarına göre % 40’a ulaşan oranlarda düşmüştür.

Atık vitrifiye agregalarının 900 0C’ye ulaşan sıcaklık altında beton özeliklerine etkileri incelenmiştir. Artan yüksek sıcaklık etkisi kontrol ve atık vitrifiye agregalı betonların birim ağırlıklarını, UGH’larını, dinamik elastisite modüllerini, basınç dayanımlarını, eğilme dayanımlarını düşürmüştür. Bu düşme miktarları atık vitrifiye agrega kullanılması ile azalmıştır.

Çalışma sonucunda % 50 ve daha yüksek vitrifiye atığı kullanılması durumunda birim ağırlıkların 2 kg/dm3ün altına düşmesi ve basınç dayanımının 25 MPa’ın üstüne çıkması nedeni ile taşıyıcı hafif beton elde edilebilmektedir. Ayrıca % 100 oranında atık vitrifiye kullanılması durumunda yüksek sıcaklık etkisi altında dayanım kayıplarının azaldığı görülmüştür. Yüksek sıcaklık etkisindeki yerlerde beton agregası olarak kullanılması önerilebilir.

SERAMİK KIRIKLARININ ÇİMENTO ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Çimento üretiminde klinkerin elde edilmesi için C gibi yüksek sıcaklıklara çıkılması gerekmekte bu da CO2 salınımını arttırmaktadır. Bu çevre kirliliğini azaltmak için çimento üretiminde daha az klinker kullanılarak yerine puzolanik özelikli mineral katkılar ilave edilerek kompoze çimentolar üretilmektedir. Pişmiş kil atıkları beton ve kompoze çimento (CEM II) üretiminde değerlendirilebilecek kadar fazla miktarda ortaya çıkmaktadır.

Yapılan çalışmalarda atık seramik tozlarının (ST) Portland çimentosu yerine % 20 oranına kadar kullanılması önerilmiştir. Atık seramik tozu oranı % 20’yi aştığında basınç dayanımlarının hızla azaldığı vurgulanmıştır. Seramik atıklarının farin karışımında değerlendirilmesi ile TSEN e uygun klinker ve çimento elde edilebileceği görülmüştür.

ST’li çimentoların priz süreleri artmıştır. Hacim genleşmeleri ST katılmasıyla 10 mm geçmemiştir. ST ile üretilen harçların eğilme dayanımları 28 günde MPa arasında değişmiştir. ST oranı arttıkça eğilme dayanımları düşmüştür. Harçların basınç dayanımları ST kullanılması durumunda düşmüştür. 28 günde %0-50 ST kullanılması ile MPa arasında değişmiştir. ST’nin katkılı çimento üretiminde % 10 oranında kullanılması önerilebilir.

Agregadaki aktif silis ve çimentodaki alkali oksitler birleşerek ASR jellerini oluşturur. Bu jeller ortam nemi ile birleşerek büyük genleşmelere neden olur. Bu da betonda çatlak oluşumlarına ve hatta taşıma gücü kaybına yol açar. ASR çok eskiden beri bilinmekte olup hala ülkemizde yeterince önem verilmeyen bir sorundur.

Özellikle ASR çatlakları üretimi takip eden 6 ay içerisinde kendini göstereceğinden önlem alınması olanaksızdır. Ülkemizde ASR, köprü ayakları, beton direk, istinat duvarları, brüt beton uygulamaları gibi dış ortam nemine maruz kalan sahil bölgelerinde sıkça görülür.

Öğütülmüş atık seramiklerle üretilmiş katkılı çimentoların kullanıldığı harç karışımlarında yapılan ASR deneyi sonuçları incelendiğinde boy değişimleri ST kullanılması ile artmıştır. Fakat potansiyel zararlılık sınırı olan % 0.1’i geçmemiştir. ST kullanımının ASR dayanıklılığına olumlu katkısı olduğu görülmüştür. Bu nedenle bu etkinin olabileceği yerlerde ST katkılı çimentoların kullanılması tavsiye edilebilir.

CAM KIRIKLARI Cam kolayca şekil alması, yüzeyinin doğal parlaklığı, aşınmaya karşı olan direnci, çevre ile etkileşimsizliği nedeni ile insan yaşamında vazgeçilmez bir yere sahiptir. Birleşmiş Milletler tarafından her yıl ortaya çıkan katı atık hacmi 200 milyon ton olarak tahmin edilmektedir. Cam her yıl ortaya çıkan bu katı atık hacmin % 7’sini oluşturmaktadır.

CAM KIRIKLARI Türkiye’de ise yıllık kullanılmış atık cam 120 bin tondur. Bunun 80 bin tonu yeniden üretime kazandırılmaktadır. Ayrıca cam, atıkları oluşturan diğer bileşenlerin aksine bozulmayan, kalıcı bu nedenle çevre için tehlikeli bir kirleticidir. Geri dönüşümlü olarak kullanılamayan evsel atık olan cam beton içerisinde değerlendirilmektedir.

CAM KIRIKLARININ BETON ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Camın su emmesinin sıfır olması beton agregası olarak ideal bir atık malzeme olduğunu göstermektedir. Yine camın yüksek sertlik değeri camlı betona oldukça yüksek aşınma dayanımı kazandıracaktır. Camın betonda agrega olarak kullanılması beton özeliklerini iyileştirdiği gibi bazı özeliklerini olumsuz yönde etkilemektedir.

Yüksek oranda camın agrega olarak kullanımı betonun birim ağırlığını düşürmektedir. Betona katılan cam miktarı arttıkça cam ile çimento hamuru arasında aderans tam olarak sağlanamadığından için basınç dayanımı azalmaktadır. Yine cam miktarı arttıkça betonun tokluğu düşmektedir.

Ayrıca su emmemesi ve hidratasyon sırasında fazla bir ısının açığa çıkmamasından dolayı cam miktarı artıkça betondaki rötre azalmaktadır. Şeklinin düzgün olmaması ve iyi sıkıştırılamamasından dolayı, betona katılan atık cam miktarı arttıkça hava miktarı artmaktadır.

Atık cam agregalı betonlarda aderansın tam olarak sağlanamamasından dolayı çekme ve eğilme dayanımları azalmaktadır. Camların uçucu küllerle birlikte betonda kullanımı betonun basınç dayanımını, yarmada çekme dayanımını arttırmaktadır.

Dinamik elastisite modüllerinde ise az bir değişim olmakla birlikte yaklaşık aynı kalmaktadır. Donma çözülme deneyi sonuçlarına göre cam ile uçucu külün betonda kullanımı beton numunelerinin dayanıklılığını arttırmaktadır.

Camın beton agregası olarak kullanımı ile özellikle mimari ve dekoratif amaçlı beton uygulamaları yapılmaktadır.

Atık camın agrega olarak kullanılması beklenildiği gibi işlenebilirliği çok büyük bir oranda etkilememektedir. Atık cam ilavesi çökme miktarını, hava boşluğunu, beton birim ağırlığını azaltırken, yayılma ve VeBe sürelerini arttırmıştır. Sertleşmiş beton özellikleri incelendiğinde basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yarmada çekme dayanımı, yüzey sertlikleri atık cam agrega kullanma oranı artıkça azalmaktadır.

CAM KIRIKLARININ ÇİMENTO ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Atık cam yüksek oranda SiO2 içerdiğinden öğütüldüğünde puzolanik aktivite göstermektedir. Dolayısı ile beton üretiminde bir kısım çimento yerine ikame edilerek kullanılabilir. Ayrıca öğütülmüş camlar kullanılarak CEM II türü ile belirtilen katkılı çimentolar üretilebilir.

Atık camın betonda değerlendirilmesine yönelik yapılan çalışmalarda camın yapısında aktif silis bulunduğundan, alkali oksit miktarı yüksek olan Portland çimentosu ile alkali agrega reaksiyonu meydana getirdiği, genleşme miktarındaki artış nedeni ile betonun servis ömrünü kısalttığı görülmüştür.

Beyaz cam içerikli numune 6. günde ASTM C 1260 genleşme sınır değerini aşmıştır. Dokuzuncu günde ise diğer numunelerde bu genleşme değerini geçmiştir. Aynı durumu sırasıyla % 75, 50, 25, 0 cam agrega içeren numuneler izlemiştir. Bu duruma cam içermeyen numunelerin yaklaşık olarak 8. günden sonra ulaştığı gözlenmiştir. Bu sonuca göre cam içermese de ASR mekanizmasının ağır test koşulları altında kolayca gerçekleştiği gözlenmiştir.

Cam ASR açısından oldukça aktif bir malzeme olduğu görülmüştür. Bu nedenle beton içerisinde agrega olarak kullanılabilmesi için ASR’yi önleyecek veya en azından azaltacak şekilde önlemler alınmalıdır. Bu önlemler arasında uçucu küllerin kullanımı yararlı olabilecektir.

Uçucu küllerinde F sınıfı ASR’yi yavaşlatırken, C sınıfı hızlandırmaktadır. Yapılan deneyler sonucunda cam agregaların tane çapının küçülmesiyle ASR’nin hızlandığı gözlenmiştir. Bilindiği gibi tane çapının küçülmesi yüzey alanını artıracak, dolayısıyla reaksiyon daha geniş bir temas yüzeyi kazanarak hızlanmış olacaktır.

Sonuç olarak cam betonda önlemler alınarak mimari, dekoratif amaçlı ve özellikle içine rasgele dağılmış kısa cam lifler katılmış olarak kullanıldığında yararlı olacaktır.

SONUÇLAR Pişmiş kil, cam ve seramik kırıklarının agrega olarak düşük oranlarda taşıyıcı beton üretiminde kullanılabileceği görülmüştür. Özellikle pişmiş kil ve cam kırıklarının yüksek oranlarda beyaz çimento ve normal Portland çimentosu ile birlikte dekoratif amaçlı mimari ve renkli brüt beton uygulamalarında ve prefabrik eleman üretimlerinde değerlendirilebileceği görülmüştür.

SONUÇLAR Pişmiş kil ve seramik atıklarının yüksek sıcaklığa dayanıklı beton üretiminde kullanılabileceği görülmüştür. Pişmiş kil, cam ve seramik atıklarının klinkerlerle birlikte öğütülerek kompoze çimento üretiminde düşük oranlarda kullanılabileceği görülmüştür. Öğütülmüş cam kullanılması durumunda ASR’ye karşı önlem alınmalıdır.

ÖNERİLER Tarihi yapıların restorasyonunda kullanılmak üzere, tuğla, kiremit kırıkları, tozları ve hidrolik kireç kullanılarak hazır halde horasan sıva, horasan harcı ve horasan betonu karışımlarının üretilmesi önerilebilir.

ÖNERİLER Tamamen veya yüksek oranlarda pişmiş kil, cam, seramik kırıkları ve tozlarından oluşan çevreci, doğa dostu, yeşil hazır harç karışımlarının üretilmesi önerilir. Kullanımı kolay, hızlı ve atık malzemelerin değerlendirilmesi sonucu ekonomik karışımlar elde edilebilir.

ÖNERİLER Pişmiş kil ve seramik tozları yüksek oranlarda kullanılarak katkılı harç çimentosu üretimi önerilebilir. Pişmiş kil, cam, seramik kırık ve tozlarının tamir harcı üretiminde değerlendirilmesi önerilebilir.

ÖNERİLER Pişmiş kil, cam, seramik kırık ve tozlarının hazır sıva ve örgü harcı üretiminde değerlendirilmesi önerilebilir. Ayrıca pişmiş kil, cam, seramik tozlarının hazır yapıştırma harcı olarak değerlendirilmesi önerilebilir.

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
TEŞEKKÜR EDERİM Mehmet CANBAZ Yrd. Doç. Dr. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi 2012

SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL

Benzer bir sunumlar

... konulu sunumlar: "SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL "— Sunum transkripti:

Benzer bir sunumlar

Proje hakkında

Geri bildirim

Giriş

Sosyal ağ üzerinden giriş yapmak:

SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL

Benzer bir sunumlar

... konulu sunumlar: "SERAMİK, CAM VE PİŞMİŞ KİL "— Sunum transkripti:

Benzer bir sunumlar

Proje hakkında

Geri bildirim