Investigation of the Effect of Fly Ash and Boron Waste Additive on Brick Structure Material

Abstract

The aim of this study was to produce bricks using boron waste of Eskişehir Kırka region and fly ash waste of Seyitömer thermal power plant. At the end of the study, it was aimed to produce bricks that are more durable than normal bricks, resistant to freeze-thaw and having thermal insulation properties in terms of physical and mechanical. 10% boron waste was kept constant and 10%, 20% and 30% fly ash were used in the bricks produced within the scope of the study. The study was carried out in three phases. In the first phase, bricks were produced using 100% clay soil and named as reference samples. In the second phase, doped brick production was carried out. The samples produced were baked at 800, 900 and 1000 oC. In the third and final phase, physical and mechanical experiments were applied to the brick samples produced. As a result, it was determined that fly ash and boron waste were not harmful to brick production and the optimum temperature was 900 oC.

Keywords

• Boron Waste,
• Fly Ash,
• Brick,
• Clay,
• Baking Temparature,

Uçucu Kül ve Bor Atığı Katkısının Tuğla Yapı Malzemesi Üzerine Etkisinin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Eskişehir Kırka bölgesi bor atığı ve Seyitömer termik santrali atığı uçucu kül kullanılarak tuğla üretimi hedeflenmiştir. Çalışma sonunda fiziksel ve mekanik açıdan normal tuğlaya göre daha dayanımlı, donma çözülmeye dayanıklı ve ısı yalıtım özelliğine sahip tuğla üretimi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında üretilen tuğlalarda %10 oranında bor atığı sabit tutulmuş, %10, %20 ve %30 oranlarında uçucu kül kullanılmıştır. Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, %100 oranında killi toprak kullanılarak tuğla üretilmiş ve referans numune olarak adlandırılmıştır. İkinci aşamada katkılı tuğla üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen numuneler 800, 900 ve 1000 oC’de pişirilmiştir. Üçüncü ve son aşamada ise üretilen tuğla numunelerine fiziksel ve mekanik deneyler uygulanmıştır. Sonuç olarak; uçucu kül ve bor atığının tuğla üretiminde herhangi bir sakınca olmadığı ve optimum sıcaklık 900 oC olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Bor atığı,
• Uçucu Kül,
• Tuğla,
• Kil,
• Pişirme Sıcaklığı,

References

1. [1] Rahman, M. E., Ong, P. J., Nabinejad, O., Islam, S., Khandoker, N. A. N., Pakrashi, V. & Shorowordi, K. M. (2018). Utilization of blended waste materials in bricks, Technologies, 6(1), 20.
2. [2] Houben, H. & Guillaud, H. (1994). Earth construction: A Comprehensive Guide, London.
3. [3] Niroumand, H., Zain, M.F.M. & Alhosseini, S.N. (2013). The influence of nano-clays on compressive strength of earth bricks as sustainable materials. Procedia – Social and Behavirol Sciences (89), 862–865.
4. [4] Shakir, A. A., Naganathan, S. K. & Mustapha, K. N. B. (2013). Development of bricks from waste material: A review paper. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7(8), 812-818.
5. [5] More, A., Tarade, A. & Anant, A. (2014). Assessment of suitability of fly ash and rice husk ash burnt clay bricks. International Journal of Scientific and Research Publications, 4(7), 1–6.
6. [6] Pawar A. & Garud D. (2014). Engineering properties of clay bricks with use of fly ash. International Journal of Research in Engineering and Technology, 3(9), 75–80.
7. [7] Kumar R. & Hooda N., (2014). An experimental study on properties of fly ash bricks. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 2 (9), 56–67.
8. [8] Chidiac, S.E. & Federico L.M., (2007). Effects of waste glass additions on the properties and durability of fired clay brick, Canadian Journal of Civil Engineering, 34(11), 1458–1466.

9. [9] Chen Y., Zhang Y., Chen T., Zhao Y. & Bao S. (2011). Preparation of eco-friendly construction bricks from hematite tailings, Construction and Building Material, 25 (4), 2107–2111.
10. [10] Djangang C., Kamseu E., Elimbi A., Lecomte G. & Blanchart P. (2014). Net-shape clay ceramics with glass waste additive, Materials Sciences and Applications 5, 592–602.
11. [11] Kazmi, S.M.S., Abbas, S., Saleem, M.A., Munir, M.J. & Khitab, A. (2016a). Manufacturing of sustainable clay bricks: utilization of waste sugarcane bagasse and rice husk ashes. Construction and Building Material 120, 29–41.
12. [12] Kazmi, S.M.S, Abbas, S., Munir, M.J. & Khitab, A. (2016b). Exploratory study on the effect of waste rice husk and sugarcane bagasse ashes in burnt clay bricks, Journal of Building Engineering 7, 372–378.
13. [13] Çağlar H., Çağlar A., Korkmaz S.Z., Demirel B. & Bayraktar O.Y. (2018). Geleneksel Kastamonu Evlerinin İnşasında Kullanılan El İle Üretilmiş Harman Tuğla ve Fabrikasyon Yöntemiyle Üretilen Harman Tuğlaların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 30 (2), 39-48.
14. [14] Tokyay M. & Çetin B. (1991). Strength and water absorption properties of volatile culvert bricks applied with pressed steam cure. Technical Journal, TMMOB Construction Engineering, Chamber Publishing, 2 (1991), 385–394. İstanbul, Türkiye.
15. [15] Tütünlü F. & Atalay Ü., (2001). Utilization of fly Ash in Manufacturing of Building Bricks, International Ash Utilization Symposium, Center for Applied Energy Research, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA.
16. [16] Murathan A., Asan A. & Abdulkerem T.A. (2013). Evaluation of environmental wastes on building materials, Gazi University. Journal of Engineering Architecture, 28 (2), 409–416.
17. [17] Xu L., Gou W., Wang T. & Yang N., (2005). Study on fired bricks with replacing clay by fly ash in high volume ratio, Construction Building Material 19, 243–247.
18. [18] Bentli, İ., Uyanık, A.O., Demir, U., Şahbaz, O. (2005). Seyitömer Termik Santrali Uçucu Küllerinin Tuğla Katkı Hammaddesi Olarak Kullanımı. Türkiye 19. Ulusal Madencilik Kongresi ve Fuarı, 9-12 Haziran, İzmir.
19. [19] Abalı, S., & Şahin, B. (2006) Termik Santral atıklarının yer karosu imalatında kullanım olanaklarının araştırılması. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Endüstriyel Seramik Bölümü Ders Notları.
20. [20] Aksin, E. (2007). Endüstriyel atıkların tuğla ve kiremit üretiminde değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
21. [21] Çinçin, Y. (2015). Linyit yakan termik santral uçucu küllerinden kireç katkısı ile hafif tuğla üretiminin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
22. [22] Söylemez, M., Demir A. & Onar, A.F. (2011). Pişme sıcaklığının tuğlanın bazı fiziksel özelliklerine etkileri. Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 71-80.
23. [23] Abbas, S., Saleem, M. A., Kazmi, S.M.S. & Munir, M. J. (2017). Production of sustainable clay bricks using waste fly ash: mechanical and durability properties. Journal of Building Engineering, 14, 7-14.
24. [24] Dağcı, F. (2018). Farklı bileşen oranlarının ve üretim sıcaklıklarının üretilen tuğla özelliklerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Antalya.
25. [25] Demir, İ., Başpınar M.S., Görhan, G. & Kahraman, E. (2018). Seyitömer uçucu külünün yapı tuğlası üretiminde kullanılabilirliğinin ön araştırması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Özel Sayı:131-137.
26. [26] Leiva C., Arenas C., Alonso-Farinas B., Vilches L.F., Peceno B. & Rodriguez-galan M. (2016). Characteristics of fired bricks with co-combustion fly ashes, Journal of Building Engineerig 5, 114–118.
27. [27] Çiçek, T. & Çinçin, Y. (2015). Use of fly ash in production of light-weight building bricks. Construction Building Material 94, 521–527.
28. [28] Bouzoubaa, N. & Lachemi M., (2001). Self-compacting concrete incorporating high volumes of class fly ash: preliminary results, Cement and Concrete Research 31(3), 413–420.
29. [29] Li, Y. & Lin, Y. (2002). Compacting Solid Waste Materials Generated in Missouri to Form New Products. Final Technical Report to the Solid Waste Management Program. Missouri Department of Natural Resources (MDNR) (Contact no. MDNR 00038-1), Capsule Pipeline Research Center, University of Missouri-Columbia, USA.
30. [30] Kumar, S. (2002). A perspective study on fly ash–lime–gypsum bricks and hollow blocks for low cost housing development. Construction and Building Materials, 16(8), 519-525.
31. [31] İnce, A.S. (2019). Tuğla bünyesinde kömür artığı ve bor kullanımının araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
32. [32] Kavas, T., Önce, G. Etibor Kırka Boraks İşletmesi Konsantratör Atıklarının Pres Tuğla Üretiminde Ergitici Eleman Olarak Kullanılabilirliği. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/41c377c73c0efed_ek.pdf.
33. [33] Demir, İ. & Orhan, M. (2018). Bor Atıklarının Yapı Malzemesi Üretiminde Değerlendirilmesi.http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/5f441cd5f43eb2f_ek.pdf.
34. [34] Aydın, O. (2007). Termik santral atığı küllerin yapı tuğlası üretiminde kullanılmasının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyonkarahisar.
35. [35] Ertaş, N.Y. (2017). Bazı atık maddelerin tuğla üretiminde değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
36. [36] Şahin, Ş.E, (2008), Ham ve kalsine kolemanit atıklarının tuğla yapımında kullanım olanaklarının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
37. [37] Batar, T. & Köksal, N.S. (2009). Atık Bor, Atık Kâğıt ve Perlit Katkılı Sıva Malzemesinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Ekoloji Dergisi, 18 (72), 1-9.
38. [38] Akyıldız, A. (2012). Beton üretiminde bor atıklarının puzzolan materyal olarak kullanılabilirliğinin araştırılması. Doktora Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Hatay.
39. [39] Çağlar, A. (2018). Geleneksel Kastamonu evlerinde kullanılan harman tuğlası özelliklerinin bor atığı katkısı ile iyileştirilmesi üzerine deneysel araştırma, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
40. [40] Gençel, G. (2015). Characteristics of fired clay bricks with pumice additive. Energy and Buildings, (102), 217-224.
41. [41] TS 705, (1985). Fabrika Tuğlaları-Duvarlar İçin Dolu Ve Düşey Delikli. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
42. [42] Milheiro F.A.C., Freire, M.N., Silva, A.G.P & Holanda, J.N.F. (2005). Densification Behaviour of a Red Firing Brazilian Kaolinitic Clay. Ceramics International, 31, 757-763.
43. [43] Mahllawy, M.S. (2008). Characteristics of Acid Resisting Bricks Made From Quarry Residues and Waste Steel Slag. Construction and Building Materials, 22, 1887-1896.