The Use of Construction and Demolition Wastes as Recycling Aggregate after February, 6th Kahramanmaras Earthquakes: The Case from Malatya Province

Abstract

The 7.7 and 7.6 magnitude earthquakes in Kahramanmaras, with epicenters in Pazarcık and Elbistan, caused major destruction of infrastructure and superstructures and affected many provinces. Following these earthquakes, construction and demolition wastes created a major environmental problem and research on reuse and recycling processes has gained great importance. It is aimed to bring these waste materials back to the construction industry and create a sustainable construction model. In this study, especially the use of reinforced concrete wastes and different mix materials (tiles, marble, bricks, concrete, roof tiles, etc.) as recycling aggregate was investigated. After being ground to the appropriate sizes, the demolotion wastes were classified as both coarse and fine aggregates, and the reuse of single concrete (BETON) and mixed (IYA) waste materials in the construction field was investigated. In order for construction waste to be used as recycling aggregate, common test methods have been applied in terms of quality and durability. As a result of the study carried out, it is aimed to provide significant contributions to the economy by recycling BETON and IYA materials in an environmentally friendly manner after the separation of hazardous wastes in accordance with the regulations.

Keywords

• Construction and demolition wastes
• Aggregates
• Sustainable
• Recycling

6 Şubat Kahramanmaraş Depremleri Sonrası İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Geri Dönüşüm Agregası Olarak Kullanımı: Malatya İli Örneği

Abstract

Kahramanmaraş'ta meydana gelen 7.7 ve 7.6 büyüklüğündeki merkez üssü Pazarcık ve Elbistan depremleri, alt ve üst yapılarda büyük yıkımlara neden olmuş ve birçok ilimizi etkilemiştir. Bu depremlerin ardından ortaya çıkan inşaat ve yıkıntı atıkları, büyük bir çevre sorunu oluşturmuş ve yeniden kullanımı ve geri dönüşüm süreçlerinin araştırılması büyük önem kazanmıştır. Bu atık malzemelerin tekrardan inşaat endüstrisine kazandırılması ve sürdürülebilir bir inşaat modeli oluşturması amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada, özellikle betonarme atıklar ve farklı karışık malzemelerinin (fayans, mermer, tuğla, beton, kiremit vb.) geri dönüşüm agregası olarak kullanımı incelenmiştir. Bu atıklar uygun boyutlarda öğütüldükten sonra hem kaba hem de ince agrega olarak sınıflandırılmış, ayrıca tek beton (BETON) ve beton, tuğla, fayans, mermer, cam vb. karışık (İYA) malzemelerin inşaat alanında tekrardan kullanımı araştırılmıştır. Bu inşaat atıklarının geri dönüşüm agregası olarak kullanılabilmesi için kalite ve dayanıklılık açısından yaygın test yöntemleri uygulanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, tehlikeli atıkların yönetmeliklere uygun şekilde ayrıştırılmasının ardından, BETON ve İYA malzemelerinin çevreye zarar vermeyecek şekilde geri dönüştürülerek ekonomiye önemli katkılar sağlaması hedeflenmektedir.

Keywords

• İnşaat ve yıkıntı atıkları
• Agregalar
• Sürdürülebilir
• Geri dönüşüm

References

1. Abdoli M.A., Fathollahi A., Babaei R., 2015. The Application of Recycled Aggregates of Construction Debris in Asphalt Concrete Mix Design, Int. J. Environ. Res., 9, 489-494.
2. AFAD, 2023. 06 ŞUBAT 2023 PAZARCIK-ELBİSTAN KAHRAMANMARAŞ (Mw: 7.7 – Mw: 7.6) DEPREMLERİ RAPORU, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı Deprem ve Risk Azaltma Genel Müdürlüğü Deprem Dairesi Başkanlığı 02 Haziran 2023. Erişim adresi: https://deprem.afad.gov.tr/assets/pdf/Kahramanmara%C5%9F%20Depremi%20%20Raporu_02.06.2023.pdf.
3. Alhozaimy A.M., 2009. Effect of absorption of limestone aggregates on strength and slump loss of concrete, Cem. Concr. Compos., 31, 470-473.
4. Balemba C., Mirenge B., Konde D., Hossiney N., Kumar S.L., Chandra K.S., 2021. A Review on Utilization of Construction and Demolition Waste (CDW) Toward Green and Circular, (In: Kumar Shukla S., Raman S.N., Bhattacharjee B., Bhattacharjee J. (eds) Advances in Geotechnics and Structural Engineering, Lecture Notes in Civil Engineering, 143. Springer, Singapore, https://doi.org/10.1007/978-981-33-6969-6_20).
5. Behera M., Bhattacharyya S.K., Minocha A.K., Deoliya R., Maiti S., 2014. Recycled aggregate from C&D waste & its use in concrete – A breakthrough towards sustainability in construction sector: A review Constr. Build. Mater., 68, 501-516, https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2014.07.003.
6. Bogiatzidis C., Zoumpoulakis L., 2018. Development of Building and Insulation Epoxy Based Composite Materials Loaded with Construction and Demolition Wastes; Mechanical and Thermal- Insulation Behaviour Analysis, J. Mater. Sci. Res. Rev., 1, 1-11.
7. Bravo M., De Brito J., Pontes J., Evangelista L., 2017. Shrinkage and creep performance of concrete with recycled aggregates from CDW plants, Mag. Concr. Res., 69(19), 974-995, https://doi.org/10.1680/jmacr.17.00031.
8. Burciaga U.M., Sáez P.V., Ayón F.J.H., 2019. Strategies to reduce CO2 emissions in housing building by means of CDW, Emerg. Sci. J., 3, 274-284.

9. Cantero B., Bravo M., De Brito J., Sáez del Bosque I.F., Medina C., 2020. Thermal Performance of Concrete with Recycled Concrete Powder as Partial Cement Replacement and Recycled CDW Aggregate, Appl. Sci., 10, 4540, https://doi.org/10.3390/app10134540.
10. Caro D., Lodato C., Damgaard A., Cristóbal J., Foster G., Flachenecker F., Toninİ D., 2024. Environmental and socio-economic effects of construction and demolition waste recycling in the European Union Sci. Total Environ, Science of The Total Environment, 908, 168295, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168295.
11. Da Silva SR., Andrade J.J.D.O., 2022. A Review on the Effect of Mechanical Properties and Durability of Concrete with Construction and Demolition Waste (CDW) and Fly Ash in the Production of New Cement Concrete, Sustainability, 14, 6740, https://doi.org/10.3390/su14116740.
12. Dogdu G., Alkan S.N., 2023. Deprem Sonrası Oluşan İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Değerlendirilmesi: 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremleri, Artvin Çoruh Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 1, 38-50.
13. Fan Y., Xiao J., Tam V.W.Y., 2014. Effect of old attached mortar on the creep of recycled aggregate concrete, Struct. Concr., 15, 169-178, https://doi.org/10.1002/suco.201300055.
14. Hidalgo C., Carvajal G., Hincapie A., Muñoz F., Hernández M., 2023. Ground Improvement by Construction and Demolition Waste (CDW) Soil Mixture Replacement, Buildings, 13, 779.
15. İpek M., Meral Z., Çelik M.H., 2003. Sakarya Pamukova Bölgesinden Alınan Yapay Agrega (Kırmataş) İçerisindeki Kil - Silt Miktarının Deneysel Olarak Beton Basınç Dayanımına Etkisi, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(3), 197-204.
16. Jia J., Chen H., Yang M., Zhang Y., Wu S., Zhang Z., Zhou Y., 2024. Reuse of construction and demolition waste (CDW) fines as plant-growing substrate, J. Mater. Cycles Waste Manag., 26, 2830-2840.
17. KGM, 2013. Karayolları Teknik Şartnamesi 2013 (Yol Altyapısı, Sanat Yapıları, Köprü ve Tüneller, Üstyapı ve Çeşitli İşler), Karayolları Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara, Türkiye.
18. Klinge A., Roswag-Klinge E., Paganoni S., Radeljic L., Lehmann M., 2019. Design concept for prefabricated elements from CDW timber for a circurlar building, IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., 323, 012022.
19. Köksal A., Abit O., Karataş E., 2013. Metilen mavisi yüksek agregalar ve farklı özellikteki kimyasal katkılarla yapılan beton çalışmaları, Yapıchem Kimya Sanayi AŞ İstanbul, Erişim adresi: Https://Www.Yapichem.Com.Tr/Upload/Texts/288-Beton-2013.Pdf.
20. Nikolaides A., Manthos E., Sarafidou M., 2007. Sand equivalent and methylene blue value of aggregates for highway engineering, Found. Civ. Environ. Eng., 10, 111-121.
21. Ossa A., García J.L., Botero E., 2016. Use of recycled construction and demolition waste (CDW) aggregates: A sustainable alternative for the pavement construction industry, J. Clean. Prod., 135, 379-386.
22. Özcelikci E., Aldemir A., Sahmaran M., 2023. Efficient Recovery of Valuable Resources from Construction and Demolition Waste Towards Circular Economy in Construction Industry—Sustainability Assessment and a Case Study, (In: Bragança L., Cvetkovska M., Askar R., Ungureanu V. (eds) Creating a Roadmap Towards Circularity in the Built Environment. Springer Tracts in Civil Engineering . Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-45980-1_14).
23. Özcelikci E., Ozdogru E., Tugluca M.S., Ilcan H., Sahmaran M., 2024. Comprehensive investigation of performance of construction and demolition waste based wood fiber reinforced geopolymer composites, J. Build. Eng., 84, 108682.
24. Reis G.S., Quattrone M., Ambrós W.M., Grigore Cazacliu B., Hoffmann Sampaio C., 2021. Current Applications of Recycled Aggregates from Construction and Demolition: A Review, Materials, 14(7), 1700; https://doi.org/10.3390/ma14071700.
25. Sata V., Chindaprasirt P., 2020. Use of construction and demolition waste (CDW) for alkali-activated or geopolymer concrete, Advances in Construction and Demolition Waste Recycling pp. 385-403, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819055-5.00019-X.
26. Serina N., Engelsen C.J., 2018. Construction and demolition wastes. In Waste and Supplementary Cementitious Materials in Concrete: Characterisation, Properties and Applications, pp. 229-255. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102156-9.00008-0 .
27. Shakoor A., Brown C.L., 1996. Development of a quantitative relationship between unconfined compressive strength and Los Angeles abrasion loss for carbonate rocks, Bulletin of the International Association of Engineering Geology, 53(1): 97-103.
28. Temelli U.E., Sezgin N., Cumali B.Ö., 2023. Afet Zamanlarında İnşaat Yıkıntı Atıklarının Belirlenmesi ve Atıkların Değerlendirilmesi: Kahramanmaraş Depremi Örneği, Anadolu Çev. ve Hay. Dergisi, 8(2), 225-232, https://doi.org/10.35229/jaes.1286631.
29. Topçu I.B., Demir A., 2008. Relationship between methylene blue values of concrete aggregate fines and some concrete properties, Canadian Journal of Civil Engineering, 35(4), 379-383, https://doi.org/10.1139/L07-111.
30. TS EN 933-1. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler - Bölüm 1: Tane büyüklüğü dağılımının tayini - Eleme yöntemi, Türk Standartları Enstitüsü, 2012.
31. TS EN 933-8+A1. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler - Bölüm 8: İnce tanelerin tayini- Kum eşdeğeri tayini, Türk Standartları Enstitüsü, 2012.
32. TS EN 933-9. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler, İnce tanelerin tayini, Metilen mavisi deneyi, Türk Standartları Enstitüsü, 2022.
33. TS EN 1097-2. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler Bölüm 2: Parçalanma direncinin tayini için metotlar, Türk Standartları Enstitüsü, 2010.
34. TS EN 1097-6. Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler Bölüm 6: Tane yoğunluğuve su emme oranının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, 2013.
35. TS EN 196-3. Çimento deney yöntemleri - Bölüm 3: Priz süreleri ve genleşme tayini, Türk Standartları Enstitüsü, 2017.
36. TS EN 933-3. Agregaların geometrik özellikleri için deneyler - Bölüm 3: Tane şekli tayini - Yassılık endeksi, Türk Standartları Enstitüsü, 2012.
37. TS EN 1744-1. Agregaların kimyasal özellikleri için deneyler- Bölüm 1: Kimyasal analiz, Türk Standartları Enstitüsü, 2010.
38. Whittaker M.J., Grigoriadis K., Soutsos M., Sha W., Klinge A., Paganoni S., Casado M., Brander L., Mousavi M., Scullin M., Correia R., Zerbi T., Staiano G., Merli I., Ingrosso I., Attanasio A., Largo A., 2021.Novel construction and demolition waste (CDW) treatment and uses to maximize reuse and recycling, Adv. Build. Energy Res., 15(2), 253-269. https://doi.org/10.1080/17512549.2019.1702586.
39. Wu L., Sun Z., Gao Y., 2024. Modification of recycled aggregate and conservation and application of recycled aggregate concrete: A review, Constr. Build. Mater, 431, 136567.
40. Zhao Y., Goulias D., Tefa L., Bassani M., 2021. Life Cycle Economic and Environmental Impacts of CDW Recycled Aggregates in Roadway Construction and Rehabilitation, Sustainability, 13, 8611, https://doi.org/10.3390/su13158611.