Evaluation of Tea Industrial Waste Ashes in Concrete Production

Abstract

In tea factories, coal is used as fuel for the supply of steam which is required during tea production. Steam requirement with the combustion of coal used to provide energy slag waste at the bottom and dry type dust in cyclone filter system waste ash occur. It is known that slag waste is considered as filling material on the roads. However, it has been determined that the waste collected in the filter system has a very thin structure and is not used as an active area. Disposing of the harmful effects of wastes and eliminating the storage problems are the major problems in the industry. The assessment of the usability of industrial wastes that do not have any harm to human health in concrete production will eliminate environmental and storage problems and will reduce the use of limited natural resources.

In this study, waste material is used to evaluate the waste ash in the production of concrete, waste material is 0% (reference), 5%, 10% and 15% by weight to cement. The settling amount of fresh concrete prepared by substitution of waste ashes was measured and placed in molds. Concrete samples produced with ash substitution were standard cured 7, 28 and 90 days. Physical and mechanical tests were performed on hardened concrete samples. As a result, it was determined that waste ash can be considered as a substitute material in cement to be used in the production of concrete in the amounts used in the study.

Keywords

• Tea factory,Industrial waste,Ash,Cement,Concrete

Çay Endüstrisi Atık Küllerinin Beton Üretiminde Değerlendirilmesi

Abstract

Çay fabrikalarında, çay üretimi sırasında gerekli olan buhar temini için yakıt olarak kömür kullanılmaktadır. Buhar gereksinimindeki enerjinin sağlanması için kullanılan kömürün yanması ile tabanda cüruf atığı ve kuru tip toz siklon filtre sisteminde atık kül oluşmaktadır. Cüruf atığının yollarda dolgu malzemesi olarak değerlendirildiği bilinmektedir. Ancak, filtre sisteminde biriken atığın oldukça ince bir yapıya sahip olduğu ve aktif olarak değerlendirildiği bir kullanım alanının bulunmadığı tespit edilmiştir. Atıkların zararlı etkilerinin bertaraf edilmesi, depolama sorunlarının giderilmesi endüstrilerde önemli sorunların başında gelmektedir. İnsan sağlığına zararları bulunmayan endüstriyel atıkların beton üretiminde kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi çevre ve depolama sorunlarını ortadan kaldıracağı gibi kısıtlı olan doğal kaynakların kullanımını da azaltacaktır.

Bu çalışmada çay fabrikası atık külünün beton üretiminde değerlendirilmesine yönelik olarak atık malzeme %0 (Referans), %5, %10 ve %15 oranlarda çimentoya ağırlıkça ikame edilmiştir. Atık küllerin ikamesi ile hazırlanan taze betonların çökme miktarı ölçülerek kalıplara yerleştirilmiştir. Kül ikamesi ile üretilen beton numuneler 7, 28 ve 90 gün standart kür edilmişlerdir. Sertleşmiş beton numuneleri üzerinde fiziksel ve mekanik deneyler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, atık külün çalışmada kullanılan miktarlarda beton üretiminde çimento ikame malzemesi olarak değerlendirilebileceği belirlenmiştir.

Keywords

• Çay Fabrikası,Endüstriyel Atık,Kül,Çimento,beton

References

1. [1] I. S. Kim, S. Y. Choi and E. I. Yang, “Evaluation of durability of concrete substituted heavyweight waste glass as fine aggregate,” Construction and Building Materials, vol. 184, pp. 269-277, 2018.
2. [2] H. Mohammadhosseini and M. M. Tahir, “Durability performance of concrete incorporating waste metalized plastic fibres and palm oil fuel ash,” Construction and Building Materials, vol. 180, pp. 92-102, 2018.
3. [3] M. C. G. Juenger and R. Siddique, “Recent advances in understanding the role of supplementary cementitious materials in concrete,” Cement and Concrete Research, vol. 78, pp. 71-80, 2015.
4. [4] O. Onuaguluchi and D. K. Panesar, “Hardened properties of concrete mixtures containing pre-coated crumb rubber and silica füme,” Journal of Cleaner Production, vol. 82, pp. 125-131, 2018.
5. [5] S. Yazıcıoğlu ve C. Kara, C., “Betonda atık mermer tozu kullanımının karbonatlaşmaya etkisi,” Politeknik Dergisi, c. 20, s. 2, ss. 369-376, 2017.
6. [6] C. Kara, “Usability of Tea waste in concrete as natural fiber,” Journal of Natural Hazards and Environment, vol. 4, no. 2, pp. 156-165, 2018.
7. [7] L. Goswami, S. Sarkar, S. Mukherjee, S. Das, S. Barman, P. Raul and S. S. Bhattacharya, “Vermicomposting of tea factory coal ash: metal accumulation and metallothionein response in eisenia fetida (Savigny) and lampito mauritii (Kinberg),” Bioresource Technology, vol. 166, pp. 96-102, 2014.
8. [8] L. Goswami, P. Raul, B.Sahariah, P. Bhattacharyya and S.S. Bhattacharya, “Characterization and risk evaluation of Tea Industry Coal Ash for environmental suitability,” Clean Soil Air Water, vol. 42, pp. 1470-1476, 2014.

9. [9] G. R. De Sensale, “Strength development of concrete with rice-husk ash,” Cement and Concrete Composites, vol. 28, no. 2, pp. 158-160, 2006.
10. [10] R. Siddique, “Utilization of silica fume in concrete: Review of hardened properties,” Resources, Conservation and Recycling, vol. 55, no. 11, pp. 923-932, 2011.
11. [11] D. Hatungimana, C. Taşköprü, M. İçhedef, M. M. Saç and Ş. Yazıcı, “Compressive strength, water absorption, water sorptivity and surface radon exhalation rate of silica fume and fly ash based mortar,” Journal of Building Engineering, vol. 23, pp. 369-376, 2019.
12. [12] M. B. Ahsan and Z. Hossain, “Supplemental use of rice husk ash (RHA) as a cementitious material in concrete industry,” Construction and Building Materials, vol. 178, pp. 1-9, 2018.
13. [13] V. S. Devi, “Durability properties of multiple blended concrete,” Construction and Building Materials, vol. 179, pp. 649-660, 2018.
14. [14] İ. Bekem, A. B. Gültekin ve Ç. B. Dikmen, “Yapı ürünlerinin hizmet ömrü açısından irdelenmesi: Betonarme örneği,” 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), Karabük, Türkiye, 2009, ss. 2155-2160.
15. [15] Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler-bölüm 6: tane yoğunluğunun ve su emme oranının tayini,Türk Standartları Enstitüsü TS EN 1097-6, 2013.
16. [16] Beton agregaları, Türk Standartları Enstitüsü TS 706 EN 12620+A1, 2009.
17. [17] Agregaların geometrik özellikleri için deneyler-bölüm 1: tane büyüklüğü dağılımı tayini-eleme metodu, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 933-1:2012(EN), 2012.
18. [18] Çimento deney yöntemleri - bölüm 6: incelik tayini, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 196-6, 2010.
19. [19] Uçucu kül - betonda kullanılan bölüm 1: tarif, özellikler ve uygunluk kriterleri, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 450-1, 2013.
20. [20] Beton karışım tasarımı hesap esasları, Türk Standartları Enstitüsü TS 802, 2016.
21. [21] Beton - özellik, performans, imalat ve uygunluk, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 206:2013+A1, 2017.
22. [22] Beton yapım, döküm ve bakım kuralları (normal hava koşullarında), Türk Standartları Enstitüsü TS EN 1247, 2018.
23. [23] Beton - taze beton deneyleri - bölüm 2: çökme (slump) deneyi, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 12350-2, 2010.
24. [24] Yapılarda beton deneyleri - bölüm 2: tahribatsız muayene- geri sıçrama sayısının belirlenmesi, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 12504-2, 2013.
25. [25] Concrete - standard test method for pulse velocity through concrete, United States ASTM C 597-83, 2009.
26. [26] Kagir birimler - deney yöntemleri - bölüm 11: betondan, gaz betondan, yapay ve doğal taştan yapılmış kagir birimlerde kapiler su emme ve kil kagir birimlerde ilk su emme hızının tayini, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 772-11, 2011.
27. [27] Beton - sertleşmiş beton deneyleri - bölüm 3: deney numunelerinin basınç dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 12390-3, 2010.
28. [28] Şap malzemeleri - deney yöntemleri - bölüm 3: aşınma direncinin tayini – böhme deneyi, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 13892-3, 2015.
29. [29] J. Malek and M. Kaouther, M.,“Destructive and non-destructive testing of concrete structures,” Jordan Journal of Civil Engineering, vol. 8, no. 4, pp. 432-441, 2014.
30. [30] W. H. J. Tchamdjou, T.Cherradi, M. L. Abidi and L. A. Pereira-de-Oliveira, “Mechanical properties of lightweight aggregates concrete made with cameroonian volcanic scoria: Destructive and non-destructive characterization,” Journal of Building Engineering, vol. 16, pp. 134-145, 2018.
31. [31] M. Benaicha, O.Jalbaud,A. H.Alaoui and Y. Burtschell, “Correlation between the mechanical behavior and the ultrasonic velocity of fiber-reinforced concrete,” Construction and Building Materials, vol. 101, pp. 702-709, 2015.
32. [32] H.Y. Qasrawi, “Concrete strength by combined nondestructive methods simply and reliably predicted,” Cement and Concrete Research, vol. 30, no.5, pp. 739-746, 2000.
33. [33] M. Popek, Ł. Sadowski and J. Szymanowski, “Abrasion resistance of concrete containing selected mineral powders,” Procedia Engineering, vol. 153, pp. 617-622, 2016.