Beton üretiminde puzolan olarak çeltik kavuzu külünün kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigating of the usage of rice husk ash as a puzolone in concrete production
Yazar: AHMET TANER AYDIN
Danışman: PROF. DR. CAN BURAK ŞİŞMAN
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarımsal Yapılar ve Sulama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Beton = Concrete ; Kavuz = Beard ; Puzolan = Pozzolan ; Tarımsal yapılar = Agricultural buildings ; Çeltik = Paddy ; Çimento = Cement

Özet:
İnşaat sektöründe kullanılan malzemelerin başında beton gelmektedir. Beton özelliklerini geliştirmek, dayanıklılığını artırmak ve daha ekonomik bir beton üretebilmek adına puzolanik malzemeler kullanılmaktadır. Betonda puzolan olarak birçok malzeme kullanılabilmekte ve bunlar arasında birçok tarımsal atık malzemelerden üretilen biyoyakıtların yakılması ile elde edilen küller de kullanılmaktadır. Biyoyakıt olarak kullanılan tarımsal ürünlerden bir tanesi de çeltik kavuzlarıdır. Bu çalışmada çeltik kavuzlarının yanması sonucu oluşan küllerin beton üretiminde puzolan olarak kullanılmasının betonun fiziksel, mekanik ve termal özellikleri üzerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, 200, 250, 300 ve 400 olmak üzere dört farklı dozajda ve ağırlık yüzdesi olarak %0, %5, %10 ve %20 oranlarında çeltik kavuzu külü ile çimento yer değiştirilerek beton örnekleri dökülmüştür. Üretilen örnekler üzerinde birim ağırlık (BA), su emme (SE), basınç dayanımı (BD), yarmada çekme dayanımı (YD), donma çözünmeye dayanım (DÇD), ısı iletkenlik deneyleri yapılmıştır. Ayrıca her katkı oranı ve her dozaj miktarı için örneklerin mikro yapıları SEM görüntüleri yardımıyla incelenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, sertleşmiş haldeki birim ağırlıklarda en yüksek BA değerleri 400 dozajda üretilen çeltik kavuzu külü katkılı betonlarda, en düşük BA değerleri de %20 çeltik kavuzu külü ikamesi için elde edilmiştir. 400 dozajda çeltik kavuzu %20 oranındaki kül ikamesi hiç kül katılmayan örneğe kıyasla BA değerinde %4,96 oranında azalma oluşturmuş ve yüksek dozajlı ve yüksek mukavemetli betonların kullanıldığı tarımsal yapılarda ölü yükün azaltılması açısından önemli bir etki sağladığı belirlenmiştir. 250 dozajda çeltik kavuzu külü kullanılarak üretilen örneklerde; şahit numuneye kıyasla tüm kür süreleri için %5 çeltik kavuzu katkılı örneklerde basınç dayanımında artışlar görülmüştür. Bu durum, 250 dozaj betonda kullanılabilir en ideal kül yüzdesi hakkında önemli fikir vermekle birlikte bu oranın %5 olduğu değerlendirilmiştir. Sıcaklık farkının fazla olduğu bölgelerde, çimento miktarı bakımından en ideal dozaj için şahit örneğe kıyasla donma çözünme çevrimi sonrasında basınç dayanım kaybının %20'den az olduğu dozaj sadece 200 dozajlı çeltik kavuzu kül ikameli beton grubunda görülmüş ve diğer gruplarda bu dayanım kaybının %20'den fazla olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çeltik kavuzu külü ağırlık yüzdesi olarak %5 ile %10 arasında kullanıldığında; daha dayanıklı, daha çevreci ve daha ekonomik betonlar üretmek mümkün olabilir.

Abstract:
Concrete is the leading material used in the construction industry. Pozolonic materials are used to improve concrete properties, increase durability and produce more economical concrete. Many materials can be used as pozzolans in concrete, among which ashes obtained by burning biofuels produced from many agricultural waste materials are also used. One of the agricultural products used as biofuel is rice husks. In this study, it was aimed to determine the effects of using the ashes formed as a result of the burning of rice husks as a pozzolan in the production of concrete on the physical, mechanical and thermal properties of concrete. For this purpose, concrete samples were poured by replacing rice husk ash with cement in four different dosages, 200, 250, 300 and 400, and at 0%, 5%, 10% and 20% weight percent. Unit weight (UW), water absorption, compressive strength, splitting tensile strength, freeze-thaw resistance, thermal conductivity tests were carried out on the produced samples. In addition, the microstructures of the samples for each additive ratio and each dosage amount were examined with the help of SEM images. According to the results of the research, the highest UW values in hardened unit weights were obtained in the concrete with rice husk ash added at 400 dosage, and the lowest UW values were obtained for 20% rice husk ash substitution. It has been determined that the ash substitution of 20% in rice husk at 400 dosage has reduced the UW value by 4.96% compared to the sample without ash, and it has been determined that it has a significant effect in terms of reducing dead load in agricultural structures where high dosage and high strength concretes are used. In the samples produced using rice husk ash at 250 dosage; Compared to the witness sample, increases in compressive strength were observed in the samples with 5% rice husk for all curing times. Although this gives an important idea about the ideal ash percentage that can be used in 250 dosage concrete, this ratio was evaluated to be 5%. In regions where the temperature difference is high, for the optimum dosage in terms of cement amount, the dosage where the compressive strength loss is less than 20% after the freeze-thaw cycle compared to the witness sample was seen only in the 200 dosage rice husk ash substituted concrete group, and this strength loss was more than 20% in the other groups. As a result, when rice husk ash is used as a weight percent between 5 and 10%; It may be possible to produce stronger, more environmentally friendly and more economical concretes.