INVESTIGATION OF THE EFFECT OF SEWAGE SLUDGE ASH ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF MORTAR SPECIMENS

Year 2024, Volume: 12 Issue: 4, 616 - 626, 25.12.2024

Mutlu İrem Tuncer , Celalettin Başyiğit , Metin Davraz

https://doi.org/10.21923/jesd.1451465

Abstract

In recent years, the rising awareness of environmental protection and the rapid depletion of natural resources have increased the strategic importance of sustainable building materials, especially in the construction sector. Increasing construction trends lead to a noticeable increase in the use of materials. In this context, the environmental impacts of cement production come to the forefront with the amount of energy used in clinker production and the resulting CO2 emissions. Recycling of waste materials can solve the problem of waste storage and reuse of waste materials can form the basis of sustainable construction approaches to reduce energy consumption. This research focuses on the incineration of dewatered sewage sludge into ash and its usability as a building material. In this context, the incinerated sewage sludge ash was ground and used as an additive material at different ratios instead of cement to produce mortar specimens. Flexural and compressive strength tests were carried out to determine the mechanical properties of the sewage sludge ash admixed specimens by comparing them with mortar specimens produced with Class F fly ash on the 7th, 28th and 90th days.

Keywords

Sewage Sludge Ash, Additive Cement, Sustainability

ARITMA ÇAMURU KÜLÜNÜN HARÇ NUMUNELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Son yıllarda çevre koruma bilincinin yükselmesi ve doğal kaynakların hızla tükenmesi, özellikle inşaat sektöründe sürdürülebilir yapı malzemelerinin stratejik önemini artırmıştır. Artan yapılaşma eğilimleri, malzeme kullanımında gözle görülür bir artışa neden olmaktadır. Bu bağlamda, çimento üretiminin çevresel etkileri, klinker üretiminde kullanılan enerji miktarı ve bunun sonucunda ortaya çıkan CO2 emisyonlarıyla ön plana çıkmaktadır. Atık malzemelerin geri kazanılması atığın depolanma sorununa, yeniden kullanılması ise tüketilen enerjinin azaltılması yönünde sürdürülebilir inşaat yaklaşımlarının temelini oluşturabilir. Bu araştırma, suyu alınmış arıtma çamurunun yakılarak kül haline getirilmesi ve yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğini incelemeye odaklanmaktadır. Bu kapsamda, yakılarak elde edilen arıtma çamuru külü öğütüldükten sonra çimento yerine farklı oranlarda katkı malzemesi olarak kullanılarak harç numuneleri üretilmiştir. Arıtma çamuru külü katkılı numunelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde; 7., 28. ve 90. günlerde F sınıfı uçucu kül ile üretilen harç numuneleriyle karşılaştırma yapılarak eğilme ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir.

Keywords

Arıtma Çamuru Külü, Katkılı Çimento, Sürdürülebilirlik

References

• ASTM C618-17a, 2017. Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA.
• Atabey, İ. İ., Çelikten, S., Canbaz, M., 2023. Chemical Resistance of Hardened Mortar Containing Andesite and Marble Industry Waste Powder. Challenge Journal of Concrete Research Letters, 14(2).
• Baeza-Brotons, F., Garcés, P., Payá, J., Saval, J.M., 2014. Portland Cement Systems With Addition of Sewage Sludge Ash. Application in Concretes for the Manufacture of Blocks. J. Clean. Prod., 82, 112–124.
• Chakraborty, S., Jo, B. W., Jo, J. H., Baloch, Z., 2017. Effectiveness of Sewage Sludge Ash Combined with Waste Pozzolanic Minerals
• in Developing Sustainable Construction Material: An Alternative Approach for Waste Management. Journal of Cleaner Production, 153, 253-263.
• Chang, F. C., Lin, J. D., Tsai, C. C., Wang, K. S., 2010) Study on cement mortar and concrete made with sewage sludge ash. Water Science and Technology, 62(7), 1689-1693.
• Chin, S. C., Ing, D. S., Kusbiantoro, A., Wong, Y. K., Ahmad, S. W., 2016. Characterization of sewage sludge ASH (SSA) in cement mortar. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11(4), 2242-2247.
• Çelikten, S., Atabey, İ. İ., Bayer Öztürk, Z., 2022. Cleaner Environment Approach by the Utilization of Ceramic Sanitaryware Waste in Portland Cement Mortar at Ambient and Elevated Temperatures. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 46(6), 4291-4301.
• Davraz, M., Ceylan, H., Topçu, İ. B., Uygunoğlu, T., 2018. Pozzolanic effect of andesite waste powder on mechanical properties of high strength concrete. Construction and Building Materials, 165, 494-503.
• Filibeli, A., Ayol, A., Büyükkamacı, N., 2022. Arıtma Çamurlarının Yönetimi ve Maliyeti: Gediz Havzası Arıtma Çamuru Yönetimi Projesi, Çevre, İklim ve Sürdürülebilirlik, 23(1) 79–90.
• Göltaş, 2023. Goltas Cement Inc. Isparta/Turkey. https://www.goltas.com.tr/(accepted 01 March 2023).
• HaiBing, L., Jun, G., Li, H., Ping, W., Nan, Z., WenTao, C., 2015. Industrial Practice of Sewage Sludge Pump Directly Into Cement Kiln. Proceedings of The 3rd International Conference On Advances In Energy And Environmental Science, 31, 877-880.
• Hu, X., Shi, C., Shi, Z., Zhang, L., 2019. Compressive Strength, Pore Structure and Chloride Transport Properties of Alkali- Activated Slag/Fly Ash Mortars. Cem. Concr. Compos.104, 103392.
• Ivanova, M., 2020. Coloring The UN Environmental: The Catalytic Role Of The UN Environment Programme. Global Governance:
• A Review of Multilateralism and International Organizations, 26(2), 307-324.
• Kahraman, G., 2019. Türkiye’de Kentleşmenin Enerji Tüketimi ve Karbon Salınımı Üzerine Etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 9, (3), 1559–1566.
• Lynn, C. J., Dhir, R. K., Ghataora, G. S., & West, R. P., 2015. Sewage sludge ash characteristics and potential for use in concrete. Construction and Building Materials, 98, 767-779.
• Nakic, D., Vouk, D., Serdar, M., Cheeseman, C.R, 2018. Use of MID-MIX® Treated Sewage Sludge in Cement Mortars and Concrete. Eur. J.Environ. Civ. Eng., 24, 1–16.
• Nwodo, M. N., Anumba, C. J., 2019. Review of Life Cycle Assessment of Buildings Using A Systematic Approach. Building and Environment,162, 106290.
• Pan, S. C., Tseng, D. H., Lee, C. C., Lee, C. ,2003. Influence of the fineness of sewage sludge ash on the mortar properties. Cement and Concrete Research, 33(11), 1749-1754.
• Rorat, A., Courtois, P., Vandenbulcke, F., Lemiere, S., 2019. Sanitary And Environmental Aspects Of Sewage Sludge Management. In Industrial and Municipal Sludge, 155-180.
• TS EN 197-1, 2012. Çimento-Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri.
• TS EN 196-1, 2016. Çimento deney metotları-Bölüm 1: Dayanım tayini.
• TS EN 196-3, 2017. Çimento deney yöntemleri - Bölüm 3: Priz Süreleri ve Genleşme Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS EN 206, 2021. Beton- Özellik, Performans, İmalat ve Uygunluk. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. Tuğaç, Ç., 2022. İklim Değişikliği Krizi Ve Şehirler. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 1(1), 38-60.
• Uzun, U., Mammadova, S. S., Adalı, Z., 2022. The Causal Nexus Between Urbanization And The Ecological Footprint: An Evidence From Emerging Countries, İklim Değişikliği, 391-409.
• Vouk, D., Nakic, D., Stirmer, N., Cheeseman, C., 2018. Influence of Combustion Temperature on the Performance of Sewage Sludge Ash as a Supplementary Cementitious Material. J. Mater. Cycles Waste Manag. 2018, 20, 1458–1467.
• Yazici, Ş., Arel, H. Ş., 2012. Effects of fly ash fineness on the mechanical properties of concrete. Sadhana, 37(3), 389-403.