Alçı – kireç – puzolan esaslı harçlarda bazı atık kireç kaynaklarının kullanılabilirliğinin incelenmesi

Abstract

Son yıllarda yapı malzemeleri üretiminde çok çeşitli mineral katkılar kullanılmaktadır. Doğal ya da yapay olabilen bu mineral katkıların büyük çoğunluğu endüstriyel yan ürünlerden oluşmaktadır (uçucu küller, silis dumanları, yüksek fırın cürufları vb.). Bu katkıların kullanım sebepleri arasında teknolojik katkılarının yanı sıra ekonomik ve ekolojik nedenler de yer almaktadır. Bilindiği üzere puzolanik özelliğe sahip mineral katkılar ile kireç arasında puzolanik reaksiyonlar adı verilen bazı reaksiyonlar meydana gelmekte ve oluşan bu reaksiyonların sonucu olarak çimento ile su arasında meydana gelen hidratasyon reaksiyonlarının ürünlerine benzer oluşumlar meydana gelmektedir. Böylece puzolanik reaksiyonlar nihai ürünün mekanik özelliklerine katkıda bulunmaktadır. Bununla birlikte endüstriyel yan ürün olan puzolanik malzemelerin yapı malzemelerinde kullanımı, atık olan bu ürünlerin değerlendirilmesini sağlayarak çevresel problemlerin çözümüne katkı sunmaktadır. Aynı zamanda atık olan bu ürünlerin ekonomik olarak değeri olmadığından yapı malzemelerinin maliyetinin daha uygun bir hale gelmelerini sağlayabilmektedir. Puzolanik malzemeler beton ve çimento esaslı ürünler sıklıkla kullanılmaktadır ancak literatürde kireç esaslı harçlarda da puzolanik malzemelerin kullanımına dair birçok çalışma bulunmaktadır. Bilinen en eski bağlayıcılardan olan kireç ve alçı günümüzde inşaat sektöründe oldukça yayın kullanım alanına sahiptir. Bilindiği üzere kireç, kireçtaşının kalsine edilmesi ile meydana gelmektedir. Bilinçsizce artan bir tüketim doğal kaynakların tükenmesine neden olacaktır. Aynı zamanda kalsinasyon işlemi enerji gerektiren bir işlem olduğu için bilinçsiz tüketim aynı zamanda enerji sarfiyatına da neden olmaktadır. Birçok endüstriyel süreç yan ürün olarak kireç içeren atıklar ortaya çıkarmaktadır. Bu proje kapsamında bir dizi kireç harcı hazırlanacaktır. Bu kireç harçları, mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi adına puzolanlar ile geliştirilecektir. Kireç harçları ile birlikte yüksek derecede puzolanik özelliğe sahip olduğu bilinen uçucu kül, pirinç kabuğu külü ve metakaolin kullanılmıştır. Aynı zamanda doğal kireç kaynaklarını koruyabilmek için kireç yerine çeşitli atık kireç kaynakları kullanılarak, ayrı ayrı adı geçen puzolanlar ile değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında atık kireç kaynağı olarak Afşin – Elbistan uçucu külü, şeker fabrikası atığı (filtre keki), kolemanit atığı (triyaj atığı) ve öğütülmüş atık yumurta kabuğu kullanılmıştır. Aynı zamanda priz süresini ayarlamak için karışımlarda alçı kullanılmıştır. Harç örneklere nem ve buhar kürü olmak üzere iki farklı kür yöntemi uygulanmıştır. Üretilen harçların, yayılma değerleri, basınç ve eğilme dayanımları, birim ağırlıkları, ultrasonik ses geçiş hızları, kılcal su emme ve atmosferik su emme değerleri incelenmiştir. Aynı zamanda X-ışını difraksiyonu, Termogravimetrik analiz ve Taramalı Elektron Mikroskobu analizleri kullanılarak mikro yapı incelemelerinde bulunulmuştur. Böylece çevreci ve ekonomik yönü artırılmış, mekanik ve fiziksel özellikleri iyileştirilmiş kireç – alçı – puzolan harçlarının elde edilmesi hedeflenmiştir.

In recent years, various mineral additives have been used in the production of building materials. Most of these mineral additives, which can be natural or artificial, consist of industrial by-products (fly ash, silica fumes, blast furnace slag, etc.). Among the reasons for the use of these additives, besides their technological contributions, there are also economic and ecological reasons. As it is known, some reactions called "pozzolanic reactions" occur between mineral additives with pozzolanic properties and lime, and as a result of these reactions, formations similar to the products of hydration reactions between cement and water occur. Thus, pozzolanic reactions contribute to the mechanical properties of the final product. In addition, the use of pozzolanic materials, which are industrial by-products, in building materials contributes to the solution of environmental problems by making use of these waste products. At the same time, since these products, which are waste, have no economic value, they can make the cost of building materials more affordable. Pozzolanic materials are frequently used in concrete and cement-based products but there are many studies in the literature on the use of pozzolanic materials in lime-based mortars. Lime and gypsum, one of the oldest known binders, is widely used in the construction industry today. As it is known, lime is formed by calcining limestone. An unconsciously increasing consumption will cause the depletion of natural resources. At the same time, since the calcination process is a process that requires energy, unconscious consumption also causes energy consumption. Many industrial processes generate wastes containing lime as a by-product. A series of lime-based mortars will be prepared in this project. These lime mortars was developed with pozzolans in order to improve their mechanical properties. Fly ash, rice husk ash and metakaolin, which are known to be highly pozzolanic, were used together with lime mortars. At the same time, in order to protect natural lime resources, various waste lime resources was used instead of lime, and evaluated separately with the mentioned pozzolans. Within the scope of the study, Afşin - Elbistan fly ash, sugar factory waste (filter cake), colemanite waste (triage waste) and ground waste egg shell was used as waste lime source. At the same time, gypsum will be used in the mixtures to adjust the setting time. Two different curing regimes were applied to the produced mortars as steam cure and humid cure. Flow diameter values, compressive and bending strengths, unit weights, ultrasonic pulse velocities, capillary water absorption and atmospheric water absorption values of the produced mortars were examined. At the same time, X-ray diffractometry, Thermogravimetric analyze and Scanning Electron Microscopy Analysis were performed for microstructure investigations. Thus, it is aimed to obtain lime - gypsum - pozzolan mortars with increased environmental and economic aspects and improved mechanical and physical properties.