Çimento harcı içerisinde kullanılan atık döküm kumunun çevresel risklerinin ve harç mekanik özelliklerine olan etkilerinin değerlendirilmesi

Yıl 2020, Cilt: 26 Sayı: 6, 1123 - 1132, 13.11.2020

Derya Azak Tüzün Derya Över Kaman Serdar Göncü

Öz

Dökümcülük, metalleri işlemek ve metallere şekil verme konusunda yüzyıllardır kullanılan önemli endüstri dallarından biridir. Döküm yöntemi ile üretilen malzemeler, kuyumculuktan, ağır sanayi tezgâhlarına, tarım makinelerinden, gemi makinelerine kadar çok farklı alanlarda kullanılmaktadır. Dökümcülüğün geniş pazar payından dolayı çeşitli üretim proseslerinden çıkan atık miktarı oldukça fazladır. Düzenli depolama sahalarının kritik doluluk oranı, tehlikeli atıkların bertaraf maliyeti endüstriyel simbiyoz ihtiyacını arttırmaktadır. Buna bağlı olarak, söz konusu atıkların beton ve harç içerisinde değerlendirilmesi konusunda çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışma, inşaat sektöründe atığın geri dönüştürülerek kullanımı ile endüstriyel simbiyozu sağlamayı ve atığın çevresel etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, çimento harcı kompozisyonu içerisinde bulunan Standart kum, ağırlıkça %0 (referans), %10, %20, %30, %40 oranlarındaki atık döküm kumu (ADK) ile ikame edilerek ASTM C109 standardına uygun olarak harç karışımları hazırlanmıştır. Üretilen numunelerin üç farklı kür ortamında çevresel etkisi ve sızma davranışları incelenmiştir. ADK içeren harç numunelerinin çevresel etkilerinin yanı sıra mekanik özellikleri de incelenmiştir. ADK'nun fiziksel ve çevresel açıdan etkileri incelendiğinde, sonuç olarak olumsuz bir etkisinin olmadığı ve harç üretiminde ince agrega yerine %20 oranında kullanılabileceği görülmüştür. Numunelerin basınç dayanımı değerleri de standartlarda ifade edilen koşulları sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

Ağır metal, Atık döküm kumu, Atık değerlendirme, Çevresel etki, Endüstriyel simbiyoz, Sızma davranışı

Kaynakça

• [1] Başar HM. Dökümhanelerden Kaynaklanan Atıkların Uygun Geri Kazanım/Tekrar Kullanım ve Bertaraf Yöntemlerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2012.
• [2] Başar HM, and Aksoy DA. “Recovery Applications of Waste Foundry Sand”. Journal of Engineering and Natural Sciences, 30, 205-224, 2012.
• [3] Kosmol L. “Sharing is caring-information and knowledge in industrial symbiosis: a systematic review”. IEEE 2019 21st Conference on Business Informatics (CBI), Moscow, Russia,15-17 July 2019.
• [4] Sylvia JG. Cast Metals Technology. Lakeville, USA, Addison-Wesley, 1972.
• [5] Akakın T, Kılınç C, Işık A, Zengin H. “Hazır beton sektörü ve beton kullanımındaki gelişmeler”. Hazır Beton, 2, 66-72, 2013.
• [6] EPA. “Profile of the Metal Casting Industry”. EPA Office of Compliance Sector Notebook Project, EPA/310-R-97-004, Washington DC, USA, 1997.
• [7] Zanetti CM, Fiore S. “Foundry processes: the recovery of green moulding sands for core operations”. Resources, Conservation and Recycling, 38, 243-254, 2002.
• [8] Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. "Türkiye’de Sanayiden Kaynaklanan Tehlikeli Atıkların Yönetiminin İyileştirilmesi Döküm Sektörü Rehber Doküman". Ankara, Türkiye, 2012.
• [9] European Commission. “Commission Notice on Technical Guidance on the Classification of Waste”. EU, 2018/C 124/01, 2018.
• [10] Carlsson R. and Nayström P. “Waste sand re-use from swedish metal casting”. Procedia Environmental Sciences, 35, 624–628, 2016.
• [11] Kocasoy G, Aydın GA, Zeren BA. Gelişmekte Olan Ülkelerde Tehlikeli Atıkların ve Deprem Atıklarının Yönetimi. İstanbul, Türkiye, Boğaziçi Üniversitesi, 2005.
• [12] Çevre ve Orman Bakanlığı. “ÇED Rehberi, Atık Bertaraf Tesisleri”. Ankara, Türkiye, 2006.
• [13] European Communities. “Council Directive of 15 July 1975 on Waste”. 75/442/EEC, 1975.
• [14] Çevre ve Orman Bakanlığı. “Tehlikeli Atıkların Sınıflandırılması Kılavuzu”. HAWAMAN Projesi, Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2009.
• [15] Nithya M, Priya AK, Muthukumaran R, Arunvivek GK. “Properties of concrete containing waste foundry sand for partial replacement of fine aggregate in concrete”. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 24(2), 162-166, 2017.
• [16] Sastry KVSGK, Reddy TCS, Ravitheja A. “Effect of foundry sand and mineral admixtures on mechanical properties of concrete”. Archives of Civil Engineering, 64(1), 117-131, 2018.
• [17] Siddique R, Singh G, Belarbi R, Ait-Mokhtar K, Kunal. “Comparative investigation on the influence of spent foundry sand as partial replacement of fine aggregates on the properties of two grades of concrete“. Construction and Building Materials, 83, 216–222, 2015
• [18] Siddique R, Schutter G, Noumowe A. “Effect of used-foundry sand on the mechanical properties of concrete” Construction and Building Materials, 23(9), 76-80,2009.
• [19] Etxeberria M, Pacheco C, Meneses JM, Beerridi I. “Properties of concrete using metallurgical industrial by-product as aggregate”. Construction and Building Materials, 24, 1594-1600, 2010.
• [20] Singh G, Siddique R. “Effect of waste foundry sand (WFS) as partial replacement of sand on the strength, ultrasonic pulse velocity and permeability of concrete”. Construction and Building Materials, 26, 416-422, 2012.
• [21] Guney Y, Sari YD, Yalcin M, Tuncan A, Donmez S. “Re-Usage of waste foundry sand in high strength concrete”. Waste Management, 30, 1705–1713, 2010.
• [22] Environmental Protection Agency. “EPA 3051-A Microwave Assisted Acid Digestion of Sediments, Sludges, Soils, And Oils”. USA, EPA 3051-A, 2007.
• [23] Environmental Protection Agency. “EPA 200.7-Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry”. USA, EPA 200.7, 2019.
• [24] Türk Standartları Enstitüsü. “TS EN 12457-4-Characterisation of Waste - Leaching - Compliance Test for Leaching of Granular Waste Materials and Sludges - Part 4: One Stage Batch Test at a Liquid to Solid Ratio of 10 l/kg for Materials with Particle Size Below 10 mm (without or with Size Reduction)”. Ankara, Türkiye, TS EN 12457-4, 2004.
• [25] Türk Standartları Enstitüsü. “TS EN 196-1-Çimento Deney Metotları-Bölüm 1: Dayanım Tayini”. Ankara, Türkiye, TS EN 196-1, 2016.
• [26] American Society for Testing and Materials. “ASTM C109-Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens)”. ASTM C109, PA, USA, 2020.