Kalsine kil ve kireçtaşı ikameli çimentonun bağlayıcı olarak harç üretiminde kullanımı
The use of calcined clay and limestone replaced cement as binder in mortar production
Yazar: ÖMER FARUK BEHÇET
Danışman: DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dayanıklılık = Durability ; Kalsine kireç taşı = Calcined limestone ; Kaolin = Kaolin ; Kireç taşı = Limestone ; Mekanik özellikler = Mechanical properties

Özet:
Dünya genelinde, şehirleşmenin etkisiyle nüfus yoğunluğuna paralel olarak artan altyapı ve konut ihtiyacı nedeniyle kıt kaynaklar hızlı bir şekilde tüketilmektedir. Artan yapılaşma ile beraber ucuz ve dayanıklı olması sebebiyle tercih edilen beton kullanımı da hızla artmaktadır. Betonun en önemli hammaddesi olan çimentonun üretimi sırasında çok yüksek miktarlarda CO2 açığa çıkmaktadır.  Çimentonun üretimi sırasında gerçekleşen yüksek miktardaki CO2 salınımını azaltmak için en etkili ve kolay yöntemlerden birisi de çimentoyu puzolanik malzemelerle ikame etmektir. Kireçtaşı ve Kalsine Kil Katkılı Çimento (Limestone Calcined Clay Cement – LC3) son yıllarda çimento ikamesi için öne çıkmış inovatif bir teknolojidir. Yüzde elliden fazla klinker miktarını azaltmakla birlikte dayanımda kayda değer bir azalmaya neden olmaması, bu kombinasyonun (kireçtaşı ve kalsine kil) çimento ikamesi için en ideal yöntemlerden birisi olduğunu ortaya koymaktadır. LC3 özellikle yüksek basınç dayanımı olmak üzere olağanüstü mekanik dayanımının yanı sıra durabilite özellikleri ile de ön plana çıkmaktadır. LC3' ün en önemli özelliklerinden birisi ise çimento üretiminden kaynaklı atmosfere salınan CO2 miktarını, küresel ölçekte kullanılması durumunda önemli ölçülerde azaltabilme potansiyelinin bulunmasıdır. Bütün bu özelliklerinin yanı sıra LC3' ün halihazırda bulunan fabrikalara çok büyük yatırımlar gerektirmeden uyarlanabilmesi ve ek maliyetler gerektirmemesi, bu teknolojiyi oldukça cazip hale getirmektedir. Bu çalışma kapsamında LC3 ikameli çimentoyla yapılmış harç ve betonlar ile ilgili dayanım ve durabilite özellikleri, endüstriyel girişimler, çevresel etkiler, yaşam döngüsü değerlendirmesi ve maliyet analizi içeren çalışmalar derlenerek özetlenmiştir. Ayrıca düşük dereceli kaolinit içeriğine (%50,19) sahip kalsine kil ve kireçtaşı kullanılarak %15, %30, %45 ve %60 oranlarında ikame edilen çimento ile farklı harç numuneleri üretilmiştir. Üretilen harç numuneleri üzerinde birim ağırlık, su emme, kılcallık, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, UPV, yüksek sıcaklığa ve kimyasallara karşı dayanıklılık deneyleri gerçekleştirilerek portland çimento (PÇ) ile üretilen numunelerle karşılaştırılmıştır. Yapılan deneysel verilere dayanarak LC3 kullanımının harç numunelerinin geçirimsizliğini arttırarak mekanik ve durabilite özelliklerine katkıda bulunduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Scarce resources are consumed rapidly due to the increasing need for infrastructure and housing in parallel with the population density due to the impact of urbanization throughout the world. With the increasing urban development, the use of concrete, which is preferred because it is cheap and durable, is increasing rapidly. During the production of cement, which is the most important component of concrete, enormous amounts of CO2 are released. One of the most effective and easy methods to reduce the high amount of CO2 emissions during the production of cement is to replace cement with pozzolanic materials. Limestone Calcined Clay Cement (LC3) is an innovative technology that has come to the fore for cement replacement in recent years. Although it reduces the amount of clinker by 45%, it does not cause a significant decrease in strength, revealing that this combination (limestone and calcined clay) is one of the most ideal methods for cement replacement. LC3 stands out with its durability properties as well as its extraordinary mechanical strength, especially its high compressive strength. One of the most important features of LC3 is that it has the potential to significantly reduce the amount of CO2 released to the atmosphere from cement production, if it is used on a global scale. In addition to all these features, the fact that LC3 can be adapted to existing factories without requiring huge investments and does not require additional costs makes this technology very attractive. Within the scope of this study, studies including strength and durability properties, industrial initiatives, environmental effects, life cycle evaluation and cost analysis of mortars and concretes made with LC3 substituted cement were compiled and summarized. In addition, different mortar samples were produced by using calcined clay and limestone with low grade kaolinite content (50.19%) with cement substituted at 15%, 30%, 45% and 60% ratios. Unit weight, water absorption, sorptivity, compressive strength, flexural strength, UPV, resistance to high temperature and chemicals were tested on the produced mortar samples and compared with the samples produced with portland cement (PC). Based on the experimental data, it was concluded that the use of LC3 contributes to the mechanical and durability properties by increasing the impermeability of the mortar samples.