ÇELİKHANE CÜRUFUNUN TÜRKİYE’DE BALASTALTI MALZEMESİ OLARAK KULLANILABİLİRLİĞİNİN ULUSAL VE ULUSLARARASI ŞARTNAMELER KAPSAMINDA DEĞERLENDİRİLMESİ

Year 2022, Volume: 8 Issue: 2, 439 - 469, 31.12.2022

Fatih Yonar Hüseyin Atilla Dikbaş

https://doi.org/10.34186/klujes.1184990

Abstract

Küresel bazda en çok kullanılan hammadde olarak tanımlanan doğal agreganın, taş ocaklarının doğal alan tüketimindeki payı ve ekolojik etkileri nedenleriyle yapılan çalışmalar kapsamında, geri dönüşüm, yeniden değerlendirme ve yapay agrega kullanımı ile küresel tüketim payının düşürülmesi hedeflenmektedir. Yapay agrega, ısıl veya diğer işlemleri barındıran bir endüstriyel proses sonucu ortaya çıkan mineral kökenli malzeme olarak tanımlanmaktadır. İnşaat ve yıkım atıkları, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, çelikhane cürufu, küresel bazda en çok tercih edilen yapay agregalar olarak tanımlanmaktadır. 2020 yılı istatistiklerine göre Türkiye, yıllık 35,8 milyon ton ham çelik üretimi ile dünyanın en büyük yedinci, Avrupa’nın ise en büyük çelik üreticisi konumundadır. Yıllık üretim istatistikleri dikkate alındığında şu ana kadar Türkiye’de 55 ila 65 milyon ton cürufun çelik üretimi sırasında ortaya çıktığı tahmin edilmektedir. Bu malzemenin büyük kısmının bertaraf edildiği ya da tesis içinde depolandığı bilinmektedir. Mevcut çelik üretim miktarı dikkate alındığında ise her yıl yaklaşık 5 milyon ton yeni cürufun ortaya çıkacağı ve bu miktarın artan kapasite ve kapasite kullanım oranı ile her yıl daha da artacağı düşünülmektedir. Bu makale kapsamında; ülkemizde demir-çelik üretiminin gerçekleştirildiği tesislerde ortaya çıkan çelikhane cürufunun, yapay agrega olarak demiryolu hatlarında, balastaltı tabakası imalatında kullanılması yönünde, malzeme özellikleri, mevcut şartnamemiz ve uluslararası şartnameler, literatürden taranarak ülkemizde yapılabilecek düzenlemelere ilişkin öneriler sunulmuştur.

Keywords

Balastaltı tabakası, çelikhane cürufu, demiryolu, yapay agrega

Supporting Institution

Türkiye Çelik Üreticileri Derneği

References

• Karalar, R., Çevresel Sorunlara Karşı bir Çözüm Önerisi Olarak Sürdürülebilir Tüketim Düşüncesi, Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 30, 63-76, 2011.
• Sönmez, İ., Asfaltta geri dönüşüm ve geri dönüşüm sistemleri, Yol Teknolojileri, 21, 94-96, 2013.
• Yılmaz, A., Ferrokrom ve Silikoferrokrom Cürufları ile Silis Dumanının Yol Üstyapısında Kullanımının İncelenmesi, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Türkiye, 2008.
• NSA, Steelmaking Slag: A Safe and Valuable Product, The Steel Slag Coalition-National Slag Association, Washington, 1998.
• T. C. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Demir Çelik Sektör Raporu, Sektörel Raporlar, Ankara, 2021.
• FHWA, User guidelines for waste and byproduct materials in pavement construction, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, Publication Number: FHWA-RD-97-148, 2017.
• TechnoBee Ltd. Şti., EAF ile Çelik Üretiminde Oluşan Cürufların Değerlendirilme Olanakları, Ülkemizde ve Dünyada Mevcut Durumun Analizi, İstanbul, 2012.
• MÇT Ltd. Şti., İskenderun Cüruf Geri Kazanım Tesisi Nihai ÇED Raporu, MGS Proje Müş. Müh. Ltd. Şti., Ankara, 2009.
• Yalçın, N. S., Erel, A., Yüksek hızlı demiryollarında altyapının önemi ve tasarım ilkeleri, 7. Ulaştırma Kongresi, İstanbul, 323-344, 2007.
• TCDD, Sub-Balast Teknik Şartnamesi, Teknik Şartnameler, Ankara, 2020.
• TSE, İnşaat mühendisliği işleri ve yol yapımında kullanılan bağlayıcısız ve hidrolik bağlayıcılı malzemeler için agregalar, TS EN 13242+A1, Ankara, 2009.
• TSE, Bağlayıcısız karışım-Özellikler, TS EN 13285, Ankara, 2018.
• TSE, Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler- Bölüm 1: Aşınmaya karşı direncin tayini (mikro- Deval), TS EN 1097-1, Ankara, 2011.
• TSE, Agregaların termal ve bozunma özellikleri için deneyler - Bölüm 3: "sonnenbrand bazalt" için kaynatma deneyi, TS EN 1367-3, Ankara, 2003.
• Oritola, S., Saleh, A. L., Sam, A. R. M., Comparison of different forms of gravel as aggregate in concrete. Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, 6(2), 135-144, 2014.
• USGS, USGS Publishes Map of Potential Pyrrhotite Occurences, https://www.usgs.gov, 2020, Erişim tarihi: 22.06.2022.
• Morata, M., Saborido, C., Fontserè, V., Slag aggregates for railway track bed layers: Monitoring and maintenance. Computers in Railways XV Railway Engineering Design and Operation, 283-294, 2016.
• Texas DOT, Ballasted Track Construction, Special Specification 2350, CSJ 0054-07-069, 2004.
• Union Pacific, Railroad Track Construction, General Conditions and Specifications, Section 34 11 10, 2019.
• Elkhoury, N., Hitihamillage, L., Moridpour, S., & Robert, D., Degradation prediction of rail tracks: A review of the existing literature. The Open Transportation Journal, 12(1), 2018.
• ARTC, Earthworks, Formation and Capping Material, Engineering (Track & Civil), Standard, ETM-08-01, 2010.
• Türköz, M., Sıkıştırılmış Şişen Killerin Mikroyapısal Değişiminde Şişme-Büzülme Çevrimin Etkisi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 22(1), 77-91, 2009.
• Kaya, A. O., Esnek üstyapıların aşınma tabakasında elektrik ark fırını cürufunun agrega olarak kullanılabilirliğinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Türkiye, 2014.
• Ali, N. A., Chan, J. S., Papagiannakis, T., Theriault, E. G., Bergan, A. T., The use of steel slag in asphaltic concrete. In Effects of aggregates and mineral fillers on asphalt mixture performance. ASTM International, 1992.
• Abut, Y., Elektrikli Ark Ocağı Cürufu’nun Bitümlü Sıcak Karışımlarda Kullanılabilirliği, 6. Ulusal Asfalt Sempozyumu, Ankara, 230-240, 2013.
• Özuğurlu, B., Karayolu esnek üstyapı binder tabakasında elektrik ark ocağı cürufunun yapay agrega olarak kullanımının incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Türkiye, 2015.
• Mutlugeldi, C., Elektrik ark fırını cürufunun karayolu esnek üstyapı bitümlü temel tabakasında agrega olarak değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Türkiye, 2015.
• Liapis, I., Likoydis, S., Use of electric arc furnace slag in thin skid–resistant surfacing. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 48, 907-918, 2012.
• Yılmaz, M., Kök, B. V., . Effects of ferrochromium slag with neat and polymer modified binders in hot bituminous mix, Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 16-5, 310-318, 2009.
• Xue, Y., Wu, S., Hou, H., Zha, J., Experimental investigation of basic oxygen furnace slag used as aggregate in asphalt mixture. Journal of hazardous materials, 138(2), 261-268, 2006.
• Rastovčan-Mioč, A., Sofilić, T., Mioč, B., Application of electric arc furnace slag. Proccedings matrib Vela luka, island Korčula, Hrvatska, 24-26, 2009.
• Li, Y., Wang, R., Li, S., Zhao, Y., Qin, Y., Resistance of recycled aggregate concrete containing low-and high-volume fly ash against the combined action of freeze–thaw cycles and sulfate attack. Construction and Building Materials, 166, 23-34, 2018.
• Aiban, S. A., Utilization of Steel Slag Aggregate for Road Bases, Journal of Testing and Evaluation, Mar. 2006, Vol. 34, No. 2, Paper ID JTE12683, 2006.
• Sofilić, T., Merle, V., Rastovčan-Mioč, A., Ćosić, M., Sofilić, U., Steel slag instead natural aggregate in asphalt mixture. Archives of metallurgy and materials, 55(3), 657-668, 2010.
• Kehagia, F., Skid resistance performance of asphalt wearing courses with electric arc furnace slag aggregates. Waste Management & Research, 27(3), 288-294, 2009.
• Sorlini, S., Sanzeni, A., Rondi, L., Reuse of steel slag in bituminous paving mixtures. Journal of hazardous materials, 209, 84-91, 2012.
• Sorlini, S., Sanzeni, A., Rondi, L., Reuse of steel slag in bituminous paving mixtures. Journal of hazardous materials, 209, 84-91, 2012.
• Pasetto, M., Baldo, N., Mix design and performance analysis of asphalt concretes with electric arc furnace slag. Construction and Building Materials, 25(8), 3458-3468, 2011.
• Maslehuddin, M., Sharif, A. M., Shameem, M., Ibrahim, M., Barry, M. S., Comparison of properties of steel slag and crushed limestone aggregate concretes. Construction and building materials, 17(2), 105-112, 2003.
• Shiha, M., El-Badawy, S., Gabr, A., Modeling and performance evaluation of asphalt mixtures and aggregate bases containing steel slag. Construction and Building Materials, 248, 118710, 2020.
• Yonar, F., Elektrik ark ocağı çelikhane cürufunun karayolu esnek üstyapı tabakalarında kullanımının ve karışım performansının araştırılması, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Türkiye, (2017).
• Gökalp, İ., Uz, V. E., Pürüzlendirme Uygulamasının Kaplama Yüzeyi Makro Dokusu Üzerine Olan Etkisinin Araştırılması. Celal Bayar University Journal of Science, 13(2), 545-554, 2017.
• Pan, D. A., Li, L., Tian, X., Wu, Y., Cheng, N., Yu, H. , A review on lead slag generation, characteristics, and utilization. Resources, Conservation and Recycling, 146, 140-155, 2019.
• Özbebek, H., Açık, H., İnce agregalarda yapılan metilen mavisi ve kum eşdeğerliği deney sonuçlarının beton özelliklerine ve maliyetine etkisi. THBB Beton, 2011.
• Rondi, L., Bregoli, G., Sorlini, S., Cominoli, L., Collivignarelli, C., Plizzari, G., Concrete with EAF steel slag as aggregate: A comprehensive technical and environmental characterisation. Composites Part B: Engineering, 90, 195-202, 2016.
• Chen, Z., Wu, S., Wen, J., Zhao, M., Yi, M., Wan, J., Utilization of gneiss coarse aggregate and steel slag fine aggregate in asphalt mixture. Construction and Building Materials, 93, 911-918, 2015.
• Khan, M. I., Wahhab, H. A. A., Improving slurry seal performance in Eastern Saudi Arabia using steel slag. Construction and Building Materials, 12(4), 195-201, 1998.
• Haritonovs, V., Zaumanis, M., Brencis, G., Smirnovs, J., Performance of asphalt concrete with dolomite sand waste and bof steel slag aggregate. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 8(2), 91-97, 2013.
• Liapis, I., & Papayianni, I., Advances in chemical and physical properties of electric arc furnace carbon steel slag by hot stage processing and mineral mixing. Journal of hazardous materials, 283, 89-97, 2015.
• Papachristoforou, M., Anastasiou, E. K., Papayianni, I., Durability of steel fiber reinforced concrete with coarse steel slag aggregates including performance at elevated temperatures. Construction and Building Materials, 262, 120569, 2020.
• Maghool, F., Arulrajah, A., Suksiripattanapong, C., Horpibulsuk, S., Mohajerani, A., Geotechnical properties of steel slag aggregates: Shear strength and stiffness. Soils and Foundations, 59(5), 1591-1601, 2019.
• Aziz, M. M. A., Shokri, M., Ahsan, A., Liu, H. Y., Tay, L., Muslim, N. H., An overview on performance of steel slag in highway industry. Journal of Advanced Research in Materials Science, 67(1), 1-10, 2020.
• Maghool, F., Arulrajah, A., Du, Y. J., Horpibulsuk, S., Chinkulkijniwat, A., Environmental impacts of utilizing waste steel slag aggregates as recycled road construction materials. Clean Technologies and Environmental Policy, 19(4), 949-958, 2017.
• Sas, W., Głuchowski, A., Radziemska, M., Dzięcioł, J., Szymański, A., Environmental and geotechnical assessment of the steel slags as a material for road structure. Materials, 8(8), 4857-4875, 2015.
• Fronek, B. A., Feasibility of expanding the use of steel slag as a concrete pavement aggregate, M. Sc. Thesis, Cleveland State University, USA, 2012.