Öğütülmüş Atık Cam ve Kireç Taşı Tozunun Portland Çimento Harçlarının Bazı Özelliklerine Etkisi

Öz

Geleneksel Portland çimentosu, yüksek CO₂ emisyonuna sahip endüstriyel bir üründür. Günümüzde sudan sonra insanoğlunun en çok kullandığı malzeme olan betonun ana bağlayıcısı olan Portland çimentosunun daha sürdürebilir olmasına yönelik çalışmalar her geçen gün önem kazanmaktadır. Alternatif katkı maddelerinin mineral katkı olarak kullanımı ile çimento üretiminin sürdürebilirliğinin sağlanması mümkündür. Araştırma kapsamında farklı oranlarda öğütülmüş atık cam ve/veya kireç taşı tozu içeren bağlayıcılar oluşturulmuştur. Bu bağlayıcıların kullanımı ile üretilen harçların fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca öğütülmüş cam ve/veya kireç taşı harç numuneleri üzerinde boy değişimi ölçülerek oluşturulan karışımların alkali-silis reaksiyonu gösterme potansiyelleri belirlenmiştir. Gerçekleştirilen deneysel çalışmada, cam ve kireç taşı tozunun karışımların işlenebilirlikleri üzerinde olumlu etkisi görülmüştür. Diğer taraftan, çimentonun öğütülmüş atık cam ve/veya kireç taşı tozu ikamesi ile numunelerin erken ve ilerleyen yaşlarda basınç dayanımında azalmalar gözlenmiştir. Bu negatif durumun ilerleyen yaşlarda öğütülmüş cam içeren numunelerde etkisini yitirdiği gözlenmiştir. Bir diğer bulgu ise numunelerin su emme ve porozite değerlerinin çimento miktarının karışımlarda azalmasıyla artış göstermesidir. Ayrıca öğütülmüş cam ve/veya öğütülmüş kireç taşı harç numuneleri üzerinde yapılan boy değişimi ölçümlerinde öğütülmüş atık cam içeren numunelerde bir miktar genleşme görülürken; elde edilen sonuçların limitlerin altında kaldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Portland çimentosu
• öğütülmüş atık cam
• kireç taşı tozu
• sürdürülebilirlik

Destekleyen Kurum

Yozgat Bozok Üniversitesi Proje Koordinasyon Uygulama ve Araştırma Merkezi

Proje Numarası

6601a-FBE/20-363

Etik Beyan

Bu çalışmada, “Yükseköğretim Kurumları Bilimsel Araştırma ve Yayın Etiği Yönergesi” kapsamında uyulması gerekli tüm kurallara uyulduğunu, bahsi geçen yönergenin “Bilimsel Araştırma ve Yayın Etiğine Aykırı Eylemler” başlığı altında belirtilen eylemlerden hiçbirinin gerçekleştirilmediğini taahhüt ederiz.

Teşekkür

Bu çalışmaya 6601a-FBE/20-363 numaralı Bilimsel Araştırma Projeleri ile destek sağlayan Yozgat Bozok Üniversitesi Proje Koordinasyon Uygulama ve Araştırma Merkezi’ne teşekkürlerimizi sunarız.

Effect of Ground Waste Glass and Limestone Powder on Some Properties of Portland Cement Mortars

Öz

Ordinary Portland cement is an industrial product associated with high CO₂ emissions. Therefore, research aimed to reduce CO₂ emission of cement has gained importance globally since cement is the main binder in concrete. Cement sustainability can be improved using mineral additions such as supplementary cementitious materials. In this study, mortars containing different proportions of ground waste glass and/or limestone powder were produced. The physical and mechanical properties of specimens produced using these mixtures were investigated. In addition, the alkali–silica reaction potential of the mixtures was determined by measuring the length change of mortar samples containing ground glass powder and/or limestone powder. The experimental results showed that ground waste glass and limestone powder had positive effects on the workability of the mixtures. On the other hand, a reduction in the compressive strength of the specimens at both early and later ages was observed when ground waste glass and/or limestone powder were used as partial cement replacements. However, this negative effect diminished at later ages in specimens containing ground waste glass. Another finding was that the water absorption and porosity values of the specimens increased as the cement content in the mixtures decreased. In addition, length-change measurements performed on mortar samples containing ground waste glass and/or limestone powder showed some expansion in the samples containing ground waste glass; however, the obtained results remained below the specified limits.

Anahtar Kelimeler

• Portland cement
• ground waste glass
• limestone powder
• sustainability

Proje Numarası

6601a-FBE/20-363

Kaynakça

1. Afshinnia, K., & Rangaraju, P. R. (2015). Influence of fineness of ground recycled glass on mitigation of alkali–silica reaction in mortars. Construction and Building Materials, 81. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.041
2. Altuncı, Y. T., Öcal, C., Saplıoğlu, K., İnce, H. H., & Cevikbas, M. (2021). Genleştirilmiş cam agrega ve genleştirilmiş perlit agrega ikameli şap betonlarının bazı fiziksel özelliklerinin araştırılması. Teknik Bilimler Dergisi, 11(2), 8–13.
3. ASTM C1567-13. (2013). Standard Test Method for Determining the Potential Alkali-Silica Reactivity of Combinations of Cementitious Materials and Aggregate (Accelerated Mortar-Bar Method). In. West Conshohocken, PA: ASTM International.
4. Bazant, Z. P. (2003). Fracture Mechanics of Concrete Structures: Proceedings of the First International Conference on Fracture Mechanics of Concrete Structures (FraMCoS1), held at Beaver Run Resort, Breckenridge, Colorado, USA, 1-5 June 1992. CRC Press.
5. Carpenter, A. J., Cramer, S. M., & Andrea J. Carpenter, S. M. C. (1999). Mitigation of Alkali-Silica Reaction in Pavement Patch Concrete That Incorporates Highly Reactive Fine Aggregate. Transportation Research Record, 1668(1). https://doi.org/10.3141/1668-09
6. CEMBUREAU. (2026). Cement Europe Key facts & figures - May 2026. https://cembureau.eu/media/kceh02wt/cement-europe-key-fact-figures-publication_may-2026.pdf
7. Du, H., & Tan, K. H. (2014). Waste Glass Powder as Cement Replacement in Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology, 12(11), 468–477. https://doi.org/10.3151/jact.12.468
8. Hawkins, P., Tennis, P. D., & Detwiler, R. J. (1996). The use of limestone in Portland cement: a state-of-the-art review. Portland Cement Association Skokie, IL, USA.

9. Juenger, M. C. G., Winnefeld, F., Provis, J. L., & Ideker, J. H. (2011). Advances in alternative cementitious binders. Cement and Concrete Research, 41(12). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.11.012
10. Kakali, G., Tsivilis, S., Aggeli, E., & Bati, M. (2000). Hydration products of C3A, C3S and Portland cement in the presence of CaCO3. Cement and Concrete Research, 30(7). https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00292-1
11. Ke, G. J., & Wang, Y. C. (2014). The research on the fineness modulus and fractal dimension of waste glass powder with different grinding time. Applied Mechanics and Materials, 638, 1465–1471.
12. Khatib, J., Ramadan, R., Ghanem, H., ElKordi, A., Khatib, J., Ramadan, R., Ghanem, H., & ElKordi, A. (2022). Effect of using limestone fines on the chemical shrinkage of pastes and mortars. Environmental Science and Pollution Research 2022 30:10, 30(10). https://doi.org/10.1007/s11356-022-18496-5
13. Liu, G., Florea, M. V. A., & Brouwers, H. J. H. (2019). Performance evaluation of sustainable high strength mortars incorporating high volume waste glass as binder. Construction and Building Materials, 202. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.110
14. Lothenbach, B., Saout, G. L., Gallucci, E., & Scrivener, K. (2008). Influence of limestone on the hydration of Portland cements. Cement and Concrete Research, 38(6). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.01.002
15. Malhotra, V. M., & Carette, G. G. (1985). Performance of Concrete Incorporating Limestone Dust as Partial Replacement for Sand. Journal Proceedings, 82(3). https://doi.org/10.14359/10344
16. Pereira-de-Oliveira, L. A., Castro-Gomes, J. P., & Santos, P. M. S. (2012). The potential pozzolanic activity of glass and red-clay ceramic waste as cement mortars components. Construction and Building Materials, 31. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.110
17. Rizwan, S. A., & Bier, T. A. (2012). Blends of limestone powder and fly-ash enhance the response of self-compacting mortars. Construction and Building Materials, 27(1). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.07.030
18. Scrivener, K. L., & Kirkpatrick, R. J. (2008). Innovation in use and research on cementitious material. Cement and Concrete Research, 38(2). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.025
19. Shao, Y., Lefort, T., Moras, S., & Rodriguez, D. (2000). Studies on concrete containing ground waste glass. Cement and Concrete Research, 30(1). https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00213-6
20. Shayan, A., & Xu, A. (2006). Performance of glass powder as a pozzolanic material in concrete: A field trial on concrete slabs. Cement and Concrete Research, 36(3). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.12.012
21. Soroka, I., & Stern, N. (1976). Calcareous fillers and the compressive strength of portland cement. Cement and Concrete Research, 6(3). https://doi.org/10.1016/0008-8846(76)90099-5
22. Tokyay, M. (2016). Cement and concrete mineral admixtures. CRC Press.
23. TS EN 196-1. (2016). Çimento deney metotları - Bölüm 1: Dayanım tayini. In. Ankara, Türkiye: Türk Standartları Enstitüsü.
24. TS EN 197-1. (2012). Genel Çimentolar-Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri. In. Ankara, Türkiye: Türk Standartları Enstitüsü.
25. TS EN 1015-3. (2000). Kâgir Harcı Deney Metotları - Bölüm 3: Taze harç kıvamının tayini (yayılma tablası ile). In. Ankara, Türkiye: Türk Standartları Enstitüsü.
26. Wang, H.-Y., & Huang, W.-L. (2010). Durability of self-consolidating concrete using waste LCD glass. Construction and Building Materials, 24(6). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.11.018