Köpük betonun fiziksel, mekanik, ısıl ve mikroyapısal özelliklerine atık ferrokrom cürufunun etkileri

Abstract

İnşaat sektöründe en yaygın olarak kullanılan yapı malzemesi betondur. Beton ise üretim teknolojisinde önemli gelişmeler gösteren ve oluşan farklı ihtiyaçlara cevap verebilen özel betonlar üretilmesine imkan veren bir malzeme haline gelmiştir. Bu ihtiyaçlara cevap verebilen ve üretilen özel betonlardan bir tanesi de köpük betondur. Köpük beton ise harç ve köpük ajanının bir birine ilave edilmesiyle elde edilen özel bir beton türüdür. Bununla birlikte inşaat sektöründeki ilerlemelere paralel olarak köpük betona daha iyi özelliklere sahip yeni malzemeler de entegre edilebilmektedir. Beton üretiminde kullanılan bileşenler arasında en büyük oran agregaya aittir ve agrega üretiminde doğal kaynakların kullanılması bu kaynakların zamanla azalmasına sebep olmaktadır. Bunun sonucu olarak gelecekte standartlara uygun agrega ulaşılması zorlaşacaktır. Beton üretimine olan talebin her geçen gün artmasıyla agrega ihtiyacı giderek derinleşmektedir. Azalan doğal agrega kaynaklarına karşın artan agrega üretimi beraberinde enerji tüketimi ile CO2 salınımı arttırmakta ve maliyet oluşturmaktadır. Bu sebeple atık ürünlerin inşaat sektöründe değerlendirilmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Ayrıca günümüzün en büyük problemlerinden biri hızlı tüketime bağlı olarak ortaya çıkan atık ürünlerin bertaraf edilmesidir. Ferrokrom üretimi neticesinde atık ürünlerin meydana geldiği tesislerden biri Elazığ ili Maden ilçesinde yer alan Eti Krom A.Ş'dir. Tesiste ferrokrom üretimine paralel olarak birçok yan ürün oluşmaktadır. Oluşan yan ürünlerden ferrokrom cürufunun inşaat sektöründe değerlendirilmesi hedeflenmiş ve atık ferrokrom cürufu köpük betona entegre edilmiştir. Çalışma kapsamında karışımların çimento dozajı 500 kg/m3 olarak belirlenmiş ve ferrokrom cürufu kırmataş agregası yerine ağırlıkça %0, %50 ve %100 oranlarında karışımlara ilave edilmiştir. Köpük içeriği karışımlarda 25 kg/m3 ve 50 kg/m3 olacak şekilde iki farklı oranda kullanılmıştır. Üretilen köpük beton numuneleri üzerinde fiziksel, mekaniksel, ısıl ve mikroyapısal testler gerçekleştirilmiş olup ayrıca maliyet analizi, gömülü enerji ve gömülü CO2 değerleri araştırılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında, kuru birim hacim ağırlıkların 995-1050 kg/m3, 28 günlük basınç dayanımlarının 10,13-17,68 MPa ısıl iletkenlik katsayılarının 0,228-0,246 W/mK aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Maliyet ve sürdürülebilirlik açısından köpük beton içerisinde ferrokrom cürufunun kullanılması ise faydalı sonuçlar vermiştir. Elde edilen sonuçlar köpük beton içerisinde ferrokrom cürufunun değerlendirilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir.The most commonly used building material in the construction sector is concrete. Concrete has become a material that allows the production of special concretes that show significant developments in production technology and can meet different needs. One of the special concretes that can meet these needs and are produced is foam concrete. Foam concrete is a special type of concrete obtained by adding mortar and foaming agent to each other. However, in parallel with the developments in the construction sector, new materials with better properties can be integrated into foam concrete. The largest proportion among the components used in concrete production belongs to aggregate, and the use of natural resources in aggregate production causes these resources to decrease over time. As a result, it will be difficult to reach aggregates that comply with the standards in the future. As the demand for concrete production increases day by day, the need for aggregate is gradually deepening. Despite the decreasing natural aggregate resources, increasing aggregate production increases energy consumption and CO2 emissions and creates costs. For this reason, the necessity of evaluating waste products in the construction sector has emerged. In addition, one of the biggest problems of today is the disposal of waste products resulting from rapid consumption. One of the facilities where waste products are produced as a result of ferrochrome production is Eti Krom A.Ş. located in Maden district of Elazığ province. Many by-products are produced in parallel with ferrochrome production in the facility. It was aimed to evaluate the ferrochrome slag from the by-products formed in the construction sector and the waste ferrochrome slag was integrated into foam concrete. Within the scope of the study, the cement dosage of the mixtures was determined as 500 kg/m3 and ferrochrome slag was added to the mixtures at 0%, 50% and 100% by weight instead of crushed stone aggregate. Foam content was used in the mixtures at two different rates as 25 kg/m3 and 50 kg/m3. Physical, mechanical, thermal and microstructural tests were performed on the produced foam concrete samples and also cost analysis, embodied energy and embodied CO2 values were investigated. Within the scope of this thesis, it was determined that dry unit weights varied between 995-1050 kg/m3, 28-day compressive strengths varied between 10.13-17.68 MPa and thermal conductivity coefficients varied between 0.228-0.246 W/mK. In terms of cost and sustainability, the use of ferrochrome slag in foam concrete yielded beneficial results. The results obtained showed that it is possible to evaluate ferrochrome slag in foam concrete.