Beton üretiminde bor atıklarının puzzolan materyal olarak kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Günümüzde endüstriyel yönden büyük gelişmeler kaydedilmektedir. Endüstriyel gelişime paralel olarak meydana gelen endüstriyel atıkların azaltılması, mevcut atıkların potansiyel ham madde kaynağı olarak değerlendirilmesi, kullanılmış ham maddelerin yeniden kullanılması gibi atık yönetimi konuları giderek önem kazanmaya başlamıştır. İnşaat endüstrisinde, ekonomik ve çevresel etkenlerden dolayı, geleneksel malzeme yerine atık malzemelerin kısmen ya da tamamen kullanımı artış göstermektedir. İnşaat sektörünün en önemli malzemelerinden birisi ise betondur. Betonda çimento yerine kullanılabilecek malzemeler arasında çeşitli sanayi atıkları gelmektedir. Ülkemizde dünya rezervinin çok büyük bir kısmına sahip olduğu bor ve bor endüstrisi atıkları da bu amaçla kullanılabilecek atıklar arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, bor atığı ve zeolit gibi zengin yer altı kaynaklarına sahip olduğumuz minerallerin beton üretiminde değerlendirilmesi ve betonun dayanım ve dayanıklılığı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla çimento, bor atığı, zeolit üzerinde kimyasal, fiziksel, mekanik, mineralojik analizler gerçekleştirilmiştir. Üretilen her bir beton türü üzerinde taze beton deneyleri yapılmış, 150x150x150 mm’lik küp şeklindeki kalıplara yerleştirilmiştir. Yirmi dört saat kalıpta tutulduktan sonra kalıptan çıkarılarak 23±2 °C kirece doygun suda 7, 28 ve 56 gün bekletilmiştir. Daha sonra sudan çıkarılan beton numuneleri üzerinde basınç, yarma, ses geçiş hızı, su emme ve donma-çözülme deneyleri ile dayanım ve dayanıklılık özellikleri araştırılmış ve betonda ve hafif betonda bor atığı katkısının etkisi araştırılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre normal betonda %3 katkının 7 günlük basınç dayanımı değeri 13.69 MPa iken 56 günlük basınç dayanımı 25.73 MPa olarak bulunmuştur. 56 günlük basınç dayanımında % 88 artış görülmüştür. Hafif agregalı betonda ise %3 katkının 7 günlük basınç dayanımı değeri 9.40 MPa iken 56 günlük basınç dayanımı 15.02 MPa olarak bulunmuştur. Basınç ve yarma dayanımı sonuçları %3 bor atığı katkısının betonun dayanım özelliklerini uzun vadede iyileştirdiğini göstermiştir. Ayrıca %3 katkılı betonların su emme yüzdesinin şahit numuneye yakın değer aldığı görülmüştür. Özellikle bor atığı katkılı betonların uzun vadede dayanımının arttığı ve bor atığı katkısının puzzolonik materyal olarak kullanılabilir olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak; bor atığının betona katkı olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Nowadays, there has been development in the industrial fields. Thus with development, industrial waste management policy such as recycle of wastes, using waste as new raw materials etc. becomes very important. In the civil engineering field, the use of waste materials partically or totally, instead of conventional materials has increased due to the economical and environmental reason. In this field concrete is one of the most important materials. Boron minerals and components are used in the production of different materials and products in different industrial applications. In this research utilization of minerals that are highly available in our country such as boron waste inproduction of concrete and effect of these minerals on strength and durability of concrete were investigated. For this purpose chemical, physical, mechanical, mineralogical, molecular, electrokinetic’s, and simultaneous thermal analyses were performed on the binders. Concrete have been produced with the constituent combinations of normal concrete. Several fresh concrete tests have been performed on the produced concrete types and then fresh concrete was placed to 150x150x150 mm cubic moulds. After keeping in the mould for 24 hours, the concrete samples have been taken out of the moulds and placed in lime saturated water bath for duration of 28 days under a temperature of 23±2°C. After the end of 7, 28 and 56 days periods, on each of the concrete types particular characteristics of concrete and lightweight concrete strength and durability were investigated. As a result of experiments, compressive strength of boron waste added normal concretes, with ascending ratio of waste content 3% is found 13.69 MPa in 7 days, 25.73 MPa in 56 days respectively. 56 days compressive strength increased by 88%. Compressive strength of boron waste added lightweight concretes, with ascending ratio of waste content 3% is found 9.40 MPa in 7 days, 15.02 MPa in 56 days respectively. 56 days compressive strength increased by 59%. The results of the compressive and splitting strength tests showed that 3% boron waste additives improves the strength characteristics of the concrete in long terms. In conclusion, results of analyses have shown that using binders like boron concrete could be produced.