426

ANKARA - TURKIYE

(PC), 2.5+2.5%, 7.5+2.5%, 5+5%, 10+5%, 15+5% BFS and WTP respectively, were obtained by the substitution of PC. Physical and mechanical properties of cement paste and mortar samples, which were prepared by using PC, BFS and WTP, were determined by standard cement experiments. The result of cement paste sample experiments, there were differences in water demand, setting time and volume expansion value that are depended on PC, WTP and BFS’s chemical structure, specific surface and porosity values. As a result, highly resistive cements can be obtained by participation of BFS and WTP in specific proportions, by this way it was considered that using these materials in cement industry provide economic and ecologic benefits.

Keywords: Cement, blast furnace slag, waste tire powder, compressive strength, flexural strength.

1. Giriş

Teknolojinin her geçen gün daha da ilerlemesiyle birlikte doğaya bırakılan ve her geçen gün hızlı bir şekilde artış gösteren endüstriyel atıklar, çevreye ve insan sağlığına önemli ölçüde zarar vermektedir. Bu atıkların yeniden değerlendirilmesi amacıyla çimento ve beton sektöründe geçmişten günümüze birçok çalışma yapılmıştır. Bu endüstriyel atıklardan ikisi yüksek fırın cürufu ve atık lastikler olarak dikkat çekmektedir [1-10].

YFC’ler, çeşitli metalürji tesislerinden elde edilen atık madde gruplarından olan yapay puzolan olarak sınıflandırılmaktadır. Kimyasal kompozisyonları ve özellikleri, elde edilen sanayi kuruluşlarının ürettiği ana üretim yöntemine bağlı olarak

yÜKSEK FIRIN CÜRUFU VE ATIK LASTIK TOZU İKAMELİ ÇİMENTOLARIN FIZIKSEL VE MEKANIK ÖZELLIKLERI

phYSICAL AND MEChANICAL pROpERTIES Of BLAST fURNACE SLAG AND WASTE TIRE POWDER REPLACED CEMENTS

Yılmaz KOÇAKa, Lale ALPASLANb

aDumlupınar Üniversitesi, Kütahya Teknik Bilimler MYO, İnşaat Bölümü, Kütahya, Türkiye.e-mail: yilmaz.kocak@dpu.edu.tr

bDüzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yapı Eğitimi Anabilim Dalı, Düzce, Türkiye. e-mail: lalpadiah@mynet.com

Özet

Bu çalışmada, sürdürülebilir beton teknolojisi için önemli olan yüksek fırın cürufu (YFC) ve atık lastik tozunun (ALT) çimentoda (PÇ 42,5 R) basınç dayanımı, eğilme dayanımı, priz süresi, su ihtiyacı ve genleşme değerlerine etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla referans (PÇ), %2,5+2,5, %7,5+2,5, %5+5, %10+5, %15+5 YFC ve ALT, PÇ yerine ikame edilerek toplam 6 farklı çimento elde edilmiştir. PÇ, YFC ve ALT ile hazırlanan çimento hamur ve harç örneklerinin fiziksel ve mekanik özellikleri standart çimento deneyleriyle tespit edilmiştir. Çimento hamuru örnekleri üzerinde yapılan deneyler sonucunda; PÇ, YFC ve ALT’nin kimyasal yapı, özgül yüzey ve porozite gibi değerlere bağlı olarak su ihtiyacında, priz sürelerinde ve hacim genleşme değerlerinde farklılıklar meydana gelmiştir. Sonuç olarak YFC ve ALT’nin yüksek dayanım gösteren çimentolara belirli oranlarda katılmasıyla standart çimentoların elde edilebileceği, dolayısı ile çok fazla potansiyele sahip bu malzemelerin çimento sektöründe kullanılmasıyla da ekonomik ve ekolojik yarar sağlanabileceği düşünülmektedir.

Anahtar kelimeler: Çimento, yüksek fırın cürufu, atık lastik tozu, basınç dayanımı, eğilme dayanımı.

Abstract

In this study, the effects of Portland cement (PC), blast furnace slag (BFS) and waste tire powder (WTP), which they are important for sustainable concrete technology, to compressive strength, flexural strength, setting time, water demand and volume expansion of the cement (PC 42,5 R) were investigated. For this purpose, 6 different cements, reference

427

28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE

birbirlerinden çok farklılıklar göstermektedir [11]. YFC esas itibariyle silis, kalsiyum alümina silis ve bazik esaslı bileşikler içeren ve fırınlarda demir üretimi sırasında ergimiş halde elde edilen bir atık üründür [12]. YFC’nin fırın çıkışında hızla soğutulması ve en az 2/3 oranında camsı faz içermesi gerekir. Ayrıca içindeki CaO, MgO ve SiO2 miktarları toplamı yine en az 2/3 oranında ve (CaO + MgO) / SiO2 oranının ise 1’de fazla olması istenmektedir [13]. YFC’lerin çimento ve beton sektöründe çok çeşitli kullanım olanakları bulunmaktadır. Öğütülmüş granüle YFC, betonda işlenebilmeyi arttırmakta, priz süresini uzatmakta, terlemeyi, hidratasyon ısısını ve su geçirimliliği azaltmaktadır. Ayrıca çimentoda puzolan olarak kullanılmasıyla çimentonun mekanik özelliklerine katkı sağlamakta, asitli ortamda direnç sağlamakta ve sülfat dayanıklılığını arttırmaktadır [14-16].

Lastiklerin temel bileşeni kauçuktur. Çapraz bağlı polimer özelliği olduğundan dış etken olmadığı sürece hiçbir şekilde şekil değiştiremezler [17]. Lastiklerin karmaşık kimyasal yapıları geri dönüşümünü zorlaştırmaktadır. Bu yüzden beton ve çimento teknolojisinde son yıllarda endüstriyel atık olarak kullanım gereksinimleri ortaya çıkmıştır [18].

Günümüzde atık lastiklerin birçok alanda kullanıldığı görülmektedir. Atık lastikler, birim ağırlıklarının düşük olmasından dolayı hafif agrega olarak değerlendirilmekte ve zemin dolgusu olarak kullanılmaktadır [19-22]. Ayrıca; birim ağırlığının düşük olması, yalıtım özelliği, yüksek tokluk gibi avantajları nedeniyle asfalt ve beton agregası olarak da kullanılmaktadır. Bunun yanında güvertelerde, dalga kıranlarda ve demiryollarında şok emici olarak değerlendirilmektedir. Diğer taraftan atık lastikler; erozyon kontrolü, anayollarda gürültü bariyeri, bataklık ıslahı, yol dolgularında kaplama alt malzemesi, sıcak karışım asfalt kaplamalarında modifiye malzeme, yürüyüş yollarında ve binalarda sismik izolatör gibi kullanım olanakları bulmaktadır [23,24-29]. Çarpma bariyerlerinde atık lastik katkılı betonların kullanımı sayesinde, çarpma sırasında ortaya çıkan enerjinin absorbe edilmesiyle kazalarda ortaya çıkacak can kaybının azalacağı ifade edilmiştir [30].

Bu nedenlerden dolayı bu çalışmada, endüstriyel atık olan ve çevreye zarar veren, bunun yanı sıra sürdürülebilir beton teknolojisi açısından da önemli olan YFC ve ALT, çimentoya ikame edilerek kullanılmıştır. Üretilen YFC ve ALT ikameli çimento ve PÇ hamuru ve harçlarının fiziksel ve mekanik özellikleri standart çimento deneyleri ile incelenmiş ve sonuçları değerlendirilmiştir.

2. Materyal ve Metot

2.1. Materyal

Çalışmada, TS EN 197-1 standardına uygun Set İstanbul Çimento fabrikası tarafından üretilen CEM I 42,5 R (PÇ 42,5 R) tipi çimento kullanılmıştır [31].

Yüksek Fırın Cürufu (YFC) Zonguldak, Ereğli Demir-Çelik İşletmesinden ve atık lastik tozu (ALT) ise Ankara’da atıl lastik geri dönüşümü yapan ticari bir işletmeden temin edilmiştir.

Harç numunelerinin hazırlanmasında TS EN 196-1’ e uygun olarak Set Trakya Çimento Sanayi tarafından üretilen standart kum ve İstanbul ili Büyükçekmece ilçesi şehir şebeke suyu kullanılmıştır [32].

2.2. Metot

Çalışmada referans (PÇ), %2,5+2,5, %7,5+2,5, %5+5, %10+5, %15+5 oranında sırasıyla YFC ve ALT ikameli olmak üzere toplam 6 farklı çimento kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan çimento harç örneklerinin kodları ve ikame oranları Çizelge 1’ de, karışım miktarları ise Çizelge 2’ de verilmiştir.

Çizelge 1. Çimento örneklerine ait kodlar ve ikame oranları

KodÇimento ikame

miktarı,%

YFC ikame miktarı,

%

ALT ikame miktarı,

%

k1 100 0 0k2 95 2,5 2,5k3 90 7,5 2,5k4 90 5 5k5 85 10 5k6 80 15 5

Çimento hamuru ve harç karışımlarının hazırlanması TS EN 196-1’e göre yapılmıştır [32]. Çimento hamuru örneklerinin TS EN 196-3’e göre genleşme, kıvam suyu ve priz süresi belirlenmiştir [33]. Her bir çimento hamurunun kıvam suyu ve priz süresi 20 OC sıcaklık ve bağıl nemin %65 olduğu bir laboratuar ortamında Vicat halkası, sondası ve iğnesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Vicat aleti ile priz başlama ve bitiş süreleri, Vicat iğnesinin cam levhaya 4 mm mesafe kalıncaya kadar çimento hamuruna batması için geçen süre priz başlama süresi, iğnenin cam levhaya 0,5 mm mesafe kalıncaya kadar çimento hamuruna batması için geçen süre priz sonu süresi olarak belirlenmiştir.

Eğilme ve basınç dayanımı deneyleri için TS EN 196-1’e göre hazırlanan harçlar 40x40x160 mm boyutlarında dikdörtgenler prizması şeklinde üç gözlü kalıplara dökülmüştür. Bu örnekler daha sonra sarsma cihazında bir dakika süre sarsılarak harcın kalıplara yerleşmesi sağlanmıştır. Hazırlanan bu örnekler laboratuar ortamında 24 saat bekletilmiş ve bu sürenin sonunda örnekler kalıplardan çıkarılarak mukavemet testlerinin yapılması için bir odada (20 oC) kür amacıyla su havuzlarında bekletilmişlerdir. 2, 7 ve 28 gün sonlarında bu havuzlardan alınarak kurulanan harç örneklerinin eğilme ve basınç dayanımı deneyleri TS EN 196-1’e uygun olarak yapılmıştır [32].

3. Bulgular Ve Değerlendirme

Malzemelere kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek için deneyler yapılmış ve elde edilen sonuçları

428

2nd International Sustainable Buildings Symposium

gösterir çizelge ve şekiller, deneylerin ilgili bölümlerinde verilmiştir.

Çizelge 2. Çimento harç örneklerine ait karışım miktarları

Kod

Çimento miktarı,

g

YFC miktarı,

g

ALT miktarı,

g

Su miktarı,

ml

Standart kum

miktarı, g W/Ck1 450 0 0

225 1350 0,50

k2 427,5 11,25 11,25k3 405 33,75 11,25k4 405 22,5 22,5k5 405 45 22,5k6 405 67,5 22,5

3.1. kimyasal analizler

PÇ, YFC ve ALT’nin kimyasal analiz sonuçları Çizelge 3’de verilmiştir.

Çizelge 3. PÇ, YFC ve ALT’nin kimyasal analiz sonuçları

Materyaller PÇ YFC ALT

Kimyasal kompozisyonlar

SiO2 (S) 19,88 37,61 18,30

Al2O3 (A) 5,24 15,37 4,08

Fe2O3 (F) 2,66 0,63 3,88

CaO (C) 63,50 33,09 9,94

MgO (M) 1,11 8,55 2,30

SO3 2,78 0,00 3,57

Na2O 0,40 0,70 1,06

K2O 0,78 0,96 0,45

Cl- 0,0071 0,01 -

Kızdırma kaybı 3,72 0,17 -

C+M/S - 1,11 -

Serbest CaO 1,43 0,10 0,10

Reaktif SiO2 - 29,04 -

Deneylerde kullanılan malzemelerin kimyasal kompozisyonlarına göre PÇ yüksek oranda CaO içerirken, düşük oranda Al2O3, Fe2O3 ve SO3 bileşiklerinden oluşmaktadır. ALT başlıca SiO2 ve CaO içermektedir. YFC ise SiO2, CaO ve Al2O3 ana bileşenlerinden oluşmaktadır. Ağırlıkça SiO2/Al2O3 (S/A) oranı 2,45’dir (Çizelge 3). YFC’nin ise puzolanik özelliğinin belirlenmesinde yararlanılan C+M/S oranının 1,11 yani 1 den büyük olması puzolanik özelliğinin olumlu olduğunu göstermektedir [13].

3.2. fiziksel Analizler

Çalışmada kullanılan malzemelerin fiziksel analizlerde elek üstü tane boyut aralığı, özgül ağırlıkları ve özgül yüzey alanları belirlenmiştir. PÇ, YFC ve ALT’nin fiziksel özellikleri (özgül yüzey alan ve özgül ağırlık değerleri) ise Çizelge 4’de verilmiştir.

Tüm elek üstü tane boyut aralığı değerlerine bakıldığında, PÇ’nin daha ince tane yapısına sahip olduğu görülmektedir. PÇ, YFC ve ALT’nin 200 μm elek üstü oranlarına göre sırasıyla %0,

%25,5 ve % 2,2, 90 μm elek üstü oranlarına göre sırasıyla %0,3, %46 ve % 17,9, 45 μm elek üstü oranlarına göre ise sırasıyla %4,7, %60,9 ve % 45,4 olduğu belirlenmiştir (Çizelge 4). YFC ve ALT ikame oranlarına göre çimentoların boyut aralığı farklılık göstermiştir. Özgül yüzey alanı ile elek üstü oranları paralellik göstermiştir. PÇ’nin özgül yüzey alanının YFC ve ALT’den daha yüksek olduğu belirlenmiştir (Çizelge 4).

PÇ’nin özgül ağırlığı 3,15 g/cm3 iken, YFC’nin 2,88 g/cm3, ALT’nin ise 1,70 g/cm3’dür (Çizelge 4). Bu nedenle fiziksel olarak düşük özgül ağırlığa sahip olan YFC ve ALT, PÇ’ye ikame edildiği zaman elde edilen YFC ve ALT ikameli çimentoların da özgül ağırlığını düşürmektedir.

3.3. Su ihtiyacı

TS EN 196-3’e göre referans ve YFC ve ALT ikameli çimento hamurlarının su ihtiyacı Şekil 1’de verilmiştir [33].

30,5

32,3

31,3

32,3

31,3 31,3

30

31

32

33

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Su ih

tiya

cı, %

Çimento türü

Şekil 1. Çimento hamurlarının su ihtiyacı

Çimento hamurlarının normal kıvam suyu, çimentoların Blaine değerlerine bağlı olarak değişmiştir. ALT ve YFC ikameli çimento hamurlarında da PÇ’ye göre göreceli bir artış gerçekleşmiştir (Şekil 4). Bu artış K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurlarında sırasıyla %5,9, %2,6, %5,9, %2,6 ve %2,6 oranında olmuştur.

Çizelge 4. Malzemelerin fiziksel özellikleri

Malzemeler

Boyut aralığı (elek üstü),% Özgül

ağırlık, g/cm3

Özgül yüzey, cm2/g

> 45 µm > 90 µm > 200 µm

PÇ 4,7 0,3 0,0 3,15 3504

YFC 60,9 46,0 25,5 2,88 1848

ALT 45,4 17,9 2,2 1,70 2404

K1 6,2 0,2 0 3,15 3483

K2 8,3 1,7 0 3,09 3547

K3 11,5 4,0 0 3,06 3352

K4 12,0 3,9 0 3,08 3354

K5 12,1 4,2 0 2,98 3326

K6 23,9 13,8 1,2 2,99 3009

429

28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE

3.4. Genleşme değerleri

TS EN 196-3’e göre referans ve YFC ikameli çimento hamurlarının genleşme değerleri Şekil 2’de verilmiştir [33].

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Gen

leşm

e, m

m

Çimento türü

Şekil 2. Çimento hamurlarının genleşme değerleri

Çimentoda bulunan fazla miktarda MgO ve CaO zamanla çimento hamurunda genleşmeye yol açmaktadır. Bu genleşmeler beton içerisinde çatlama ve hasarlara neden olmaktadırlar. Çimentodan kaynaklanan hacim genleşmelerini belirlemek için Le Chatelier deneyi yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre (Şekil 2) genleşme değerleri tüm çimento hamurlarında 1 mm değerinde meydana gelmiştir. TS EN 196-3’te belirtilen 10 mm sınır değerinden düşük çıktığı ve standartlar arasında olduğu belirlenmiştir [33].

3.5. priz süreleri

TS EN 196-3’e göre referans, YFC ve ALT ikameli çimento hamuru örneklerine yapılan deneylerden elde edilen priz başlama ve priz sonu süreleri Şekil 3’de verilmiştir [33].

Çalışmada kullanılan malzemelerin çimento hamurlarında, referans çimentoya göre priz süreleri uzamaktadır. Yapılan deneyler sonucundaki priz başlama süreleri kıyaslandığında 160 dakika ile en az sürenin referans çimento hamurunda olduğu, en fazla sürenin ise 250 dakika ile K6 kodlu çimento hamurunda olduğu görülmektedir. Bu artış, referans çimentoya göre K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurunda sırasıyla %37,5, %50,0, %37,5, %56,3 ve %50,0 oranında artmaktadır. Priz sonu süreleri ise yine 230 dakika ile en az sürenin referans çimento hamurunda olduğu, en fazla sürenin ise 400 dakika ile K6 kodlu çimento hamurlarında olduğu görülmektedir. Priz sonu sürelerinde artış, referans çimentoya göre K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurunda sırasıyla %43,5, %52,2, %60,9, %60,9 ve %73,9 oranında olmuştur (Şekil 3). Genel olarak priz süreleri değerlendirildiğinde tüm çimento hamuru örneklerinde minimum priz başlama süresinin (60 dakika) üzerinde sağlandığı ve maksimum priz sonu sürelerinin (600 dakika) altında olduğu görülmektedir [33].

Priz süresinin uygun aralıklarda olmasından dolayı da taze betonun taşınmasında ve yerleştirilmesinde güçlük

çekilmeyeceği, dayanımın istenilen zaman aralığında kazanılabileceği, kalıp sökme sürelerinin uygun zamanlarda yapılabileceği ve böylelikle de betonun dış iklim koşullarından etkilenmeyeceği söylenebilir [34].

160

220240

220250 240230

330350

370 370400

100

150

200

250

300

350

400

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Pri

z sü

resi

, dak

ika

Çimento türü

Şekil 3. Çimento hamurlarının priz süreleri

4,3

3,5

3,3

3,2

3,1

3

7,0

5,3

5,4

4,8

4,2 4,

9

8,1

6,5 6,7

5,8 6 5,6

0123456789

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Eği

lme

Day

anım

ı (M

Pa)

Çimento türü

2 Gün 7 Gün 28 Gün

Şekil 4. Çimentoların eğilme dayanımları

3.4. Eğilme dayanımları

Yapılan çalışmada 2, 7 ve 28 gün yaşında çimento harç örnekleri üzerinde 3 örneğin ortalaması alınarak belirlenen eğilme dayanımı verilerine ait değerler Şekil 4’de verilmektedir.

Sonuçlar incelendiğinde hazırlanan çimento harç örneklerinin eğilme dayanımlarının malzeme türüne, ikame oranına, tane boyutuna, özgül yüzey alanlarına ve hidratasyon süresine göre farklı değerler aldığı görülmektedir (Şekil 4).

Gerçekleştirilen eğilme dayanımı sonuçlarına göre, 2 gün yaşında K6 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (3,0 MPa), referans çimento harç örneğinin ise en büyük (4,3 MPa) eğilme dayanımına sahip olduğu belirlenmiştir. 2 gün sonunda yapılan eğilme dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurlarında sırasıyla %18,6, %23,7, %25,6, %27,9 ve %31,2 oranında bir dayanım düşüklüğü sergilenmektedir. 7 gün yaşında gerçekleştirilen eğilme dayanımı sonuçlarına göre, K5 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (4,2 MPa), referans çimento harç örneğinin ise yine en büyük (7,0 MPa) eğilme dayanımına sahip olduğu belirlenmiştir. 7 gün sonunda yapılan eğilme dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurunda sırasıyla %24,3, %22,9, %31,4, %40,0 ve %30,0 oranında bir dayanım düşüklüğü sergilenmektedir. Gerçekleştirilen 28 gün yaşındaki eğilme dayanımı sonuçlarına göre, K6 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (5,6 MPa), referans çimento harç örneğinin ise yine en büyük (8,1 MPa) eğilme dayanımına sahip olduğu

430

2nd International Sustainable Buildings Symposium

belirlenmiştir. 28 gün yaşında yapılan eğilme dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento hamurunda sırasıyla %19,8, %17,3, %28,4, %25,9 ve %30,9 oranında bir dayanım düşüklüğü sergilenmektedir (Şekil 4). Sonuçlar incelendiğinde 2 ve 7 gün yaşındaki çimento harç örneklerine göre 28 gün yaşındaki tüm ikameli çimentoların eğilme dayanım gelişme hızlarının arttığı görülmektedir. Sonuçlar incelendiğinde 28 gün yaşındaki referans çimentonun 2 ve 7 gün yaşına göre eğilme dayanımında çok fazla bir artış olmazken diğer ikameli çimento harçlarının eğilme dayanımlarında daha fazla artış görülmektedir. Bu da hidratasyon süresi ilerledikçe YFC’nin puzolanik reaksiyona devam ettiğini dolayısı ile de ortamdaki CH’leri, CSH jeline dönüştürerek eğilme dayanıma katkı sağladığı söylenebilir.

3.4. Basınç dayanımları

TS-EN 196-1’e göre referans YFC ve ALT ikameli çimento harç örneklerinin 2, 7 ve 28 gün sonlarında basınç dayanımı deneyleri yapılmış ve 6 örneğin ortalaması alınarak elde edilen sonuçlar Şekil 5’de verilmiştir [32].

23,0

16 15,9

15,1

12,6

13

45,2

34 34,4

29,9

25,9

25,4

58,3

44,7

43,8

40 36,1

35,5

0102030405060

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

Çimento türü

2 Gün 7 Gün 28 Gün

Şekil 5. Çimentoların basınç dayanımları

Gerçekleştirilen basınç dayanımı sonuçlarına göre, 2 gün yaşında K5 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (12,6 MPa), referans çimento harç örneğinin ise en büyük (23,0 MPa) basınç dayanımına sahip olduğu belirlenmiştir. 2 gün sonunda yapılan basınç dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento harçlarında sırasıyla %31,4, %31,9, %34,3, %45,2 ve %43,5 oranında bir dayanım düşüklüğü sergilenmektedir. 7 gün yaşında gerçekleştirilen basınç dayanımı sonuçlarına göre, K6 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (25,4 MPa), referans çimento harç örneğinin ise en büyük (45,2 MPa) basınç dayanımına sahip olduğu belirlenmiştir. 7 gün sonunda yapılan basınç dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento harçlarında sırasıyla %24,8, %23,9, %33,8, %42,7 ve %43,8 oranında bir dayanım düşüklüğü sergilenmektedir. Gerçekleştirilen 28 gün yaşındaki basınç dayanımı sonuçlarına göre, K6 kodlu çimento harç örneğinin en düşük (35,5 MPa), referans çimento harç örneğinin ise en büyük (58,3 MPa) basınç dayanımına sahip olduğu belirlenmiştir. 28 gün yaşında yapılan basınç dayanımları esas alındığında referans çimento harç örneklerine göre, K2, K3, K4, K5 ve K6 kodlu çimento harçlarında sırasıyla %23,7, %24,9, %31,4, %38,1 ve %39,1 oranında bir dayanım düşüklüğü

sergilenmektedir (Şekil 5). Sonuçlar incelendiğinde 28 gün sonundaki basınç dayanımı değerlerinin gelişme hızlarının, 2 ve 7 gün sonundaki çimento harç örneklerine göre tüm ikame oranlarında arttığı görülmektedir.

Basınç dayanımları genel olarak değerlendirilirse, 28 gün sonunda K2 ve K3 kodlu harç örneklerinde elde edilen basınç dayanımı değerleri, 42,5 MPa olan Cem I çimentoları için minimum basınç dayanımı değerinin üzerinde elde edilmiştir. K4, K5 ve K6 kodlu harç örneklerinin bu değerin altında kalmasına rağmen, TS EN 197-1’de en düşük dayanım olan 32,5 MPa değerinin üzerinde sağlandığı görülmektedir. [31]. Bu durum özellikle yüksek dayanım gösteren çimentolara göreceli olarak YFC ve ALT’nin belirli oranlarda katılmasıyla, ilk aşamada daha düşük dayanımlı bir standart çimento elde edilebileceğini ortaya koymaktadır. Ancak uzun sürede bu yöntemle YFC’nin puzolanik özelliğinden dolayı dayanımdan taviz verilmeden dayanıklılık şartının da sağlanmış olacağı düşünülmektedir.

4. Sonuçlar

Yapılan deneyler ve analizler sonucunda elde edilen bulgular genel olarak aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Tüm elek üstü tane boyut aralığı ile özgül yüzey alanı değerlerine bakıldığında; en ince tane boyutu aralığına ve en yüksek özgül yüzey alanına sahip malzemenin PÇ, daha sonra ALT ve YFC olarak sıralandığı görülmektedir. Fiziksel olarak düşük özgül ağırlığa sahip olan YFC ve ALT, PÇ’ye ikame edildiğinde, elde edilen YFC ve ALT ikameli çimentoların özgül ağırlık değerlerini azaltmıştır.

• PÇ, ALT ve YFC ikameli çimentolarda kimyasal yapı, özgül yüzey ve porozite gibi değerlere bağlı olarak gereken su miktarında göreceli bir farklılık olmuştur. ALT ve YFC ikameli çimentolarda, referans çimentoya göre priz süreleri uzamaktadır.

• Hacim genleşmelerinin TS EN 196-3’te belirtilen 10 mm sınır değerinden düşük çıktığı ve hacim genleşmesi açısından herhangi bir problem oluşturmayacağı tespit edilmiştir.

• Gerçekleştirilen eğilme dayanımı deney sonuçlarına göre hidratasyon süresi ilerledikçe YFC’nin puzolanik reaksiyona devam ettiği, dolayısı ile de ortamdaki CH’leri, CSH jeline dönüştürerek eğilme dayanıma katkı sağladığı söylenebilir.

• Basınç dayanımları deney sonuçlarına göre 28 gün sonunda K2 ve K3 kodlu harç örneklerinde elde edilen basınç dayanımı değerleri, 42,5 MPa olan Cem I çimentoları için minimum basınç dayanımı değerinin üzerinde elde edilmiştir. K4, K5 ve K6 kodlu harç örneklerinin ise bu değerin altında kalmasına rağmen, TS EN 197-1’de en düşük dayanım olan 32,5 MPa değerinin üzerinde sağlandığı belirlenmiştir.

Genel olarak elde edilen bulgular sonucunda endüstriyel bir atık olan YFC ve ALT’nin çimentoda ikamesi ile ekonomik ve

431

28 - 30th May 2015 | Ankara - TURKIYE

ekolojik nedenlerden dolayı üretimi çok fazla olan çimento sektöründe kullanımının, sürdürülebilir beton teknolojisi açısından önemli olacağı düşünülmektedir.

Teşekkür

Yazarlar, çalışmamızı 2011.03.HD.11 proje kod numarasıyla maddi destekleyen Düzce Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi Komisyon Başkanlığı ile SET Ambarlı Çimento Tesisi yöneticileri ve laboratuar çalışanlarına teşekkür ederler.

kaynaklar[1]. Puertas, F., Fernandez-Jimenez, A., Blanco-Varela, M.T., “Pore solution

ın alkali-activated slag cement pastes. Relation to the composition and structure of calcium silicate hydrate”, Cement And Concrete Research, 34 (1): 139-148, (2004).

[2]. Schöler, A., Lothenbach, B., Winnefeld, F., Zajac, M., “Hydration of quaternary Portland cement blends containing blast-furnace slag, siliceous fly ash and limestone powder”, Cement and Concrete Composites, 55: 374-382, (2015).

[3]. Miyazawa, S., Yokomuro, T., Sakai, E., Yatagai, A., Nito, N., Koibuchi, K., “Properties of concrete using high C3S cement with ground granulated blast-furnace slag”, Construction and Building Materials, 61: 90-96, (2014).

[4]. Boháč, M., Palou, M., Novotný, R., Másilko, J., Všianský, D., Staněk, T., “Investigation on early hydration of ternary Portland cement-blast-furnace slag–metakaolin blends”, Construction and Building Materials, 64: 333-341, (2014).

[5]. M. A. Aiello, F. Leuzzi, “Waste tyre rubberized concrete: Properties at fresh and hardened state”, Waste Management 30: 1696–1704, 2010.

[6]. Benazzouk, A., Douzane, O., Langlet, T., Mezreb, K., Roucoult, J. M., Queneudec, M., “Physico-Mechanical Properties and Water Absorption of Cement Composite Containing Shredded Rubber Wastes”, Cement & Concrete Composites, 29: 732–740, (2007).

[7]. Benazzouk, A., Douzane, O., Langlet, T., Mezreb, K., Roucoult, J. M., Queneudec, M., “Thermal Conductivity of Cement Composites Containing Rubber Waste Particles: Experimental Study and Modelling”, Construction and Building Materials, 22: 573–579, (2008).

[8]. Ganjian, E., Khorami, M., Maghsoudi, A. A., “Scrap-Tyre-Rubber Replacement for Aggregate and Filler in Concrete”, Construction and Building Materials, 23: 1828–1836, (2009).

[9]. Topçu, İ. B., “Atık Lastik ve Uçucu Küllü Harçların Özellikleri”, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Der., 20 (2): 189-199, (2007).

[10]. Emiroğlu, M., Yıldız, S., Özgan, E., “Lastik Agregalı Betonlarda Elastisite Modülünün Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi”, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 24 (3): 469-476, (2009).

[11]. Tokyay, M., Erdoğdu, K., “Cüruflar ve cüruflu çimentolar”, TÇMB/AR-GE/Y97.2, Ankara, (1997).

[12]. Erdoğdu, Ş., Kurbetçi, Ş. “Betonun performansına sağladıkları etkinlik açısından kimyasal ve mineral katkı maddeleri”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 426: 115-120, (2003).

[13]. Yeğinobalı, A., “Çimentoda Yeni Standartlar ve Mineral Katkılar”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 426: 56-61, (2003).

[14]. Erdoğan, T. Y., “Beton”, ISBN / ISSN: 975-7064-67-x, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim AŞ., Ankara, Türkiye, (2007).

[15]. Özkan, Ö., “Yüksek fırın ve çelikhane cürufu katkılı çimentolarla üretilen harçların sülfat dayanımı”, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23 (1): 1-8, (2008).

[16]. Yazıcı, H., “Yüksek fırın curufu katkılı harçların sülfat dayanıklılığının incelenmesi”, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 8 (1): 51-58, (2006).

[17]. Emiroğlu, M., “Atık Lastiğin Beton İçerisinde Kullanımı ve Betonun Karakteristiklerine Etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, (2006).

[18]. Sadioğlu, O., “Lastik Agregalı Betonları Üç Fazlı Kompozit Malzeme Olarak İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, (2006).

[19]. Doğan, Ö., “Lastik Agregalı Betonların Özelliklerinin Deneysel Olarak İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2005).

[20]. Amari, T., Nicolas, J. T., Iddo, K. W., “Resource Recovery From RubberTires”, Resources Policy, 25:179-188, (1999).

[21]. Humphrey, D. N., “Civil Engineering Application of Tire Shreds”, The Tire Industry Conference, 1-16, (1999).

[22]. Aiello, M. A., Leuzzi, F., “Waste tyre rubberized concrete: Properties at fresh and hardened state”, Waste Management, 30: 1696–1704, (2010).

[23]. Gönüllü, M. T., “Atık Lastiklerin Yönetimi”, Katı Atık Geri Dönüşüm Teknolojileri Semineri, İstanbul Sanayi Odası, İstanbul, (2004).

[24]. Turgut, P., Yeşilata, B., Işıker, Y., “Kompozit Yapı Malzemelerinde Isıl Özellik Ölçümü-2: Hurda Lastik Katkılı Betonlar İçin Ölçüm Sonuçları”, Mühendis ve Makine, 48 (565): 33-39, 2007.

[25]. Topçu, İ. B., “The Properties of Rubberized Concretes”, Cement and Concrete Research, 34: 304-310, (1995).

[26]. Topçu, İ. B., Avcular, N., “Collosion Behaviours of Rubberized Concretes”, Cement and Concrete Research, 27: 1893-1898, (1997).

[27]. Topçu. İ. B., Avcular, N., “Analysis of Rubberized Concrete as a Composite Material”, Cement and Concrete Research, 27: 1135-1139, (1997).

[28]. Sugözü, İ., Mutlu, İ., “Atık Taşıt Lastikleri Değerlendirme Yöntemleri”, Teknolojik Araştırmalar Dergisi, 1 (1): 34-46, (2009).

[29]. Snelson, D. G., Kinuthia, J. M., Davies, P. A., Chang, S. R., “Sustainable Construction: Composite Use of Tyres and Ash in Concrete”, Waste Management, 29: 360–367, (2009).

[30]. Atahan, A. O., Sevim, U. K., “Testing and Comparison of Concrete Barriers Containing Shredded Waste Tire Chips”, Materials Letters, 62: 3754–757, (2008).

[31]. Türk Standartları Enstitüsü (TSE), “Çimento-Bölüm 1: Genel çimentolar-bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri”, TS EN 197-1, Ankara, Türkiye, (2002).

[32]. Türk Standartları Enstitüsü (TSE), “Çimento deney metotları-Bölüm 1: Dayanım tayini”, TS EN 196-1, Ankara, Türkiye, (2002).

[33]. Türk Standartları Enstitüsü (TSE), “Çimento deney metotları- Bölüm 3: Priz süresi ve hacim genleşme tayini”, TS EN 196–3, Ankara, Türkiye, (2002).

[34]. Rytwo, G., Trop, D., Serban, C. “Adsorption of diquat, paraquat and methyl green on sepiolite: experimental results and model calculations”, Applied Clay Science, 20 (6): 273–282, (2002).