Granüle Yüksek Fırın Cürufu ve Taban Külü İnce Agregaları ile Üretilmiş Betonun Gerilme Şekil Değiştirme Davranışının İncelenmesi

Yıl 2019, Cilt: 8 Sayı: 3, 1119 - 1141, 30.09.2019

Memduh Karalar Selin Konak

https://doi.org/10.17798/bitlisfen.626225

Öz

Kömürle çalışan termik santrallerde,
yanma sırasında, yanma kazanının altında mikron (μm) boyutundaki taban külü
adında atık/yan ürün meydana gelmektedir. Taban külleri de genellikle silisli
ve alüminli olan bileşimi dolayısıyla puzolanik özellik göstererek harç ve
betonda katkı malzemesi olarak kullanılmaktadırlar. Tüm bu atıklar/yan ürünler,
doğaya bırakıldıkları takdirde çevreye zarar veren ve depolanmaları ve/veya
bertaraf edilmeleri ise ekonomik açıdan kayıplara sebep olan malzemelerdir. Bu
tür atıkların başka bir sektörde, farklı bir ürün üretiminde
değerlendirilmeleri hem çevresel hem de ekonomik açıdan büyük avantajlar
kazandıracaktır. Bu çalışmada, granüle yüksek fırın cürufu ve taban külünün,
klasik beton üretiminde ince agrega olarak kullanılan kumun yerine belirli
oranlarda ikame edilerek, bu atıkların betonun mekanik özellikleri üzerinde ki
etkilerinin araştırılması amaçlanmaktadır. Özellikle, betonun gerilme-şekil
değiştirme davranışı, Elastisite Modülü, tokluğu ve son olarak basınç
mukavemeti değişimi üzerinde durulmuştur. Çalışmada dört aşamalı deneysel bir
program izlenmiştir. İlk aşamada, kullanılacak tüm malzemelerin karakterizasyonunu
içeren bir dizi deney yapılmıştır. İkinci aşamada, doğal ince agrega
kullanılarak hazırlanacak referans betonun, karışım tasarımı
gerçekleştirilmiştir. Üçüncü aşamada ise, taban külü ve yüksek fırın cürufu,
ayrı ayrı,  %25, %50, %75 ve %100
oranlarında ince agrega yerine kullanılarak, beton numuneleri hazırlanmıştır.
Dördüncü ve son aşamada ise, hazırlanan numunelerin 7 ve 28 günlük standart su
kürü uygulamasından sonra, mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak,
granüle yüksek fırın cürufu ve taban külü gibi endüstriyel atık/yan ürünlerin,
beton tasarımı içinde ince agrega olarak kullanımının, betonun mekanik
özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. 

Anahtar Kelimeler

Granüle Yüksek Fırın Cürufu, Taban Külü, Gerilme-Şekil Değiştirme Davranışı

Kaynakça

• 1. TS-EN 206:2013+A1 2017. Beton-Özellik, Performans, İmalat ve Uygunluk, Türk Standartları Enstitüsü Teknik Kurulu, Ankara.
• 2. Öztok E. 2008. Hazır Beton Tesisinde En Uygun Nitelik Denetim Düzeyinin Mevsimsel Değişiminin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul, 132 s.
• 3. Landva A. ve. Knowles D. G. 1994. Construction Material, Geotechnics of Waste Fills, Theory and Practice, ASTM STP 1070, Philadelphia, 371 s.
• 4. Patrick M. L. ve Stephan D. A. 2012. Beneficial Use of Recycled Materials in Concrete Mixtures, Construction and Building Materials, 29: 428-437.
• 5. Malkit S. ve Rafat S. 2014. Compressive Strength, Drying Shrinkage and chemical Resistance of Concrete İncorporating Coal Bottom Ash as Partial or Total Replacement of Sand, Construction and Building Materials, 68: 39-48.
• 6. Yüksel İ., Bilir T., Özkan Ö. 2007. Durability of Concrete Incorporating Non-Ground Blast Furnace Slag and Bottom Ash as Fine Aggregate, Building and Environment, 42: 2651-2659.
• 7. Topçu İ. B. ve Bilir T. 2010. Effect of Bottom Ash as Fine Aggregate on Shrinkage Cracking of Mortars, ACI Materials Journal, January-February, 107-M08: 48-56.
• 8. Malkit S. ve Rafat S. 2013. Effect of Coal Bottom Ash as Partial Replacement of Sand on Properties of Concrete, Resources, Conservation and Recycling, 72: 20-32.
• 9. Kim H. K., Jeon J. H., Lee H. K. 2012. Flow, Water Absorption, and Mechanical Characteristics of Normaland High-Strength Mortar İncorporating Fine Bottom Ash Aggregates, Construction and Building Materials, 26: 249-256.
• 10. Yüksel İ. ve Bilir T. 2007. Usage of Industrial By-Products to Produce Plain Concrete Elements, Construction and Building Materials, 21: 686-694.
• 11. Wenyan Z., Mohamed Z., Yukio H. 2013. Influence of Aggregate Materials Characteristics on the Drying Shrinkage Properties of Mortar and Concrete, Construction and Building Materials, 49: 500-510.
• 12. Valcuende M., Benito F., Parra C. ve Miñano I. 2015. Shrinkage of Self-Compacting Concrete Made With Blast Furnace Slag as Fine Aggregate, Construction and Building Materials, 76: 1-9.
• 13. Patrick M. L. ve Stephan D. A. 2012. Beneficial use of Recycled Materials in Concrete Mixtures, Construction and Building Materials, 29: 428-437.
• 14. Erdoğan T. Y. 2013. Beton. ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A.Ş, 4. Baskı, Ankara, 757 s.
• 15. URL-1 ˂ http://www.bartincimento.com.tr/cem_i_425_r-11-2˃, Ziyaret tarihi: 09.09.2016.
• 16. Aruntaş H. 2006. Uçucu Küllerin İnşaat Sektöründe Kullanım Potansiyeli. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 21 (1): 193-201.
• 17. Yüksel İ., Özkan Ö. ve Bilir T. 2003. Granüle Yüksek Fırın Cürufunun Betonda İnce Agrega Olarak Kullanımı, 5. Ulusal Beton Kongresi Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul, 471-481.
• 18. Özkan Ö., Yüksel İ. ve Muratoğlu Ö. 2007. Strength Properties of Concrete Incorporating Coal Bottom Ash and Granulated Blast Furnace Slag, Waste Management, 27: 161-167.
• 19. Topçu İ. B. ve Bilir T. 2010. Effect of Bottom Ash as Fine Aggregate on Shrinkage Cracking of Mortars, ACI Materials Journal, January-February, 107-M08: 48-56.
• 20. TS 500 (2000) Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.