Kireçtaşı kalsine kil çimentosu (LC³) performansı: Kalsinasyon sıcaklığı ve süresinin etkisi
Limestone calcined clay cement (LC³) performance: Effect of calcination temperature and duration
Yazar: SERKAN BİÇİCİ
Danışman: PROF. DR. SALİH TANER YILDIRIM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu araştırma, LC³ (Kireçtaşı-Kalsine Kil Çimentosu) teknolojisinin çevresel etkilerini inceleyip optimize ederek, inşaat sektöründe kaynak tükenmesi ve yüksek CO₂ emisyonlarına yönelik sürdürülebilir çözümler sunmayı hedeflemektedir. Bu doğrultuda, LC³ teknolojisinde kalsinasyon sıcaklığı ve süresinin çevresel ve mekanik performans üzerindeki etkilerini anlamak kritik bir öneme sahiptir. Çalışmada, Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak LC³'ün her bir bileşeninin etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Kil örnekleri 750°C, 800°C ve 900°C sıcaklıklarda, 1,5, 2 ve 2,5 saat boyunca kalsinasyon işlemine tabi tutulmuş; kil %20, %25 ve %30 oranlarında, kireçtaşı ise %10, %15 ve %20 oranlarında ikame edilerek dokuz farklı LC³ numunesi hazırlanmıştır. Ayrıca, karşılaştırma amacıyla bir standart portland çimento (OPC) numunesi de üretilmiştir. Bu numuneler üzerinde kıvam, birim ağırlık, su emme, kılcallık, basınç dayanımı ve rötre gibi altı farklı parametreye ait deneyler gerçekleştirilmiş ve her parametre için optimum değerler hesaplanmıştır. Taguchi yöntemi, deney sonuçları üzerinden her bir deney için ayrı ayrı optimum parametrelerin belirlenmesini sağlamış ve bu değerler kullanılarak genel performans değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, LC³ teknolojisinin birim ağırlık, su emme, kılcallık, basınç dayanımı ve rötre gibi önemli parametrelerde üstün performans sergilediğini ortaya koymuştur. Kalsinasyon işleminin, LC³'ün çevresel etkileri azaltma potansiyeli ile mekanik dayanım ve dayanıklılık özelliklerini belirleyen kritik bir faktör olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, bu çalışma, LC³ ikameli çimentonun dayanım ve dayanıklılık özelliklerini değerlendirmenin ötesinde, endüstriyel uygulamaların çevresel etkilerini, yaşam döngüsü değerlendirmelerini ve maliyet analizlerini kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Elde edilen bulgular, LC³ teknolojisinin inşaat sektöründe sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşma potansiyelini açıkça göstermektedir.

Abstract:
This research aims to examine and optimize the environmental impacts of LC³ (Limestone Calcined Clay Cement) technology to provide sustainable solutions for resource depletion and high CO₂ emissions in the construction industry. Understanding the effects of calcination temperature and duration on the environmental and mechanical performance of LC³ technology is critical in this context. The study uses the Taguchi experimental design method to thoroughly investigate the effects of each component of LC³. Clay samples were subjected to calcination at temperatures of 750°C, 800°C, and 900°C for 1.5, 2, and 2.5 hours, respectively. Clay was replaced at 20%, 25%, and 30% ratios, and limestone at 10%, 15%, and 20% ratios to prepare nine different LC³ samples. Additionally, a standard Portland cement (OPC) sample was produced for comparison. Six different parameters—consistency, unit weight, water absorption, capillarity, compressive strength, and shrinkage—were tested on these samples, and optimum values were calculated for each parameter. The Taguchi method facilitated the determination of optimum parameters for each sample based on the experimental results, which were then used for overall performance evaluation. The results revealed that LC³ technology performed excellently in terms of unit weight, water absorption, capillarity, compressive strength, and shrinkage. It was concluded that calcination is a critical factor influencing LC³'s potential to reduce environmental impacts and its mechanical strength and durability properties. Furthermore, this study goes beyond evaluating the strength and durability properties of LC³-based cement by also examining the environmental impacts, life cycle assessments, and cost analyses of industrial applications. The findings clearly demonstrate the potential of LC³ technology to achieve sustainability goals in the construction industry.