Farklı karışım yöntemleri ile kullanılan F tipi uçucu külünün çimento harcının bazı özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of F-type fly ash using different mixing methods on some properties of cement mortar
Yazar: MARWAN ALITHAWI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ARİFE AKIN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton, dünya genelinde en çok kullanılan yapı malzemesidir. Betonda kullanılan çimentonun üretim süreci çevresel etkilere (sera gazı ve toz emisyonu) neden olmakta ve önemli ölçüde enerji tüketmektedir. Agrega beton hacminin %70 ile 80'ini oluştururken, çimento üretimi ve yüksek hacimde agrega kullanımı doğal kaynakların hızla tükenmesine sebep olmaktadır. Bu malzemelerin herhangi birinin endüstriyel atık malzemelerle değiştirilmesi atık bertarafı sorununu, enerji ve doğal kaynakların yoğun kullanımını azalttığı için çevre üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Betonda agrega veya çimento ikamesi olarak kullanılabilecek birçok endüstriyel atık vardır. Bu nedenle bu tez, bu atıklardan birisi olan uçucu külün çimento ve ince agregaların kısmi ikamesi olarak kullanılmasına odaklanmıştır. Uçucu kül, kömür yakma işleminin bir yan ürünü olarak açığa çıkan atık bir malzemedir. Uçucu külün fiziksel ve kimyasal özellikleri çimentoya benzer. Bu özellikler uçucu külün betonda kullanılmasına olanak sağlar. Bu araştırmanın temel amacı, betonda çimento ve ince agregalara alternatif olarak uçucu kül kullanımının uygulanabilirliğini, betonun dayanım ve dayanıklılık özelliklerine etkisini belirlemektir. Bu çalışmada uçucu küller karışımlar içerisinde üç farklı karışım yöntemi ile kullanılmıştır. Bunlar; Basit ikame yöntemi, ilave yöntemi ve kısmi ikame yöntemidir. Her bir yöntemde %10, %20 ve %30 oranında ağırlıkça malzeme çıkarılmış, yerine uçucu kül eklenerek toplam on farklı karışım hazırlanmıştır. Her bir karışımdan 9 adet 50x50x50 mm boyutlarında küp,15 adet 40x40x160 mm boyutlarında kiriş, 11 adet Ø100/200 mm boyutlarında silindir numune hazırlanmıştır. 7., 28. ve 90. günler sonunda numuneler üzerinde dayanım, geçirimlilik deneyleri ve 28 günlük numunelere donma-çözülme deneyi yapılmıştır. Ayrıca, karışımların taze haldeki özelliklerinin belirlenmesinde, çökme ve birim ağırlık deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara dayanarak, uçucu külün karışımlara dahil edilmesi işlenebilirliği iyileştirmiştir. Donma-çözülme direnci, su emme ve kılcal su emme oranı uçucu kül içeriğinin artmasıyla artmıştır. Karışımlara uçucu kül ilave edilmesi ileri yaşlarda basınç, eğilme ve silindir yarma dayanımlarının daha iyi olmasını sağlamıştır. Çalışmada kullanılan yöntemler açısından sonuçlara bakıldığında basınç, su emme ve kılcal su emme deneylerinde ilave yönteminin, diğer yöntemlere göre daha iyi sonuçlar verdiği, eğilme ve silindir yarma deney sonuçlarına göre ise, kısmi ikame yöntemi ile hazırlanan karışımların diğer karışım yöntemlerine kıyasla daha yüksek çıktığı görülmüştür.

Abstract:
Concrete is the most widely used building material worldwide. The production process of cement used in concrete causes environmental effects (greenhouse gas and dust emissions) and consumes significant energy. Aggregate accounts for between 70 and 80% of the volume of concrete, while cement production and the use of high volumes of aggregate lead to rapid depletion of Natural Resources. Replacing any of these materials with industrial waste materials has a positive impact on the environment, as it reduces the problem of waste disposal, intensive use of energy and Natural Resources. There are many industrial wastes in concrete that can be used as aggregates or cement substitutes. Therefore, this thesis focuses on the use of fly ash, one of these wastes, as a partial substitute for cement and fine aggregates. Fly ash is a waste material that is released as a byproduct of the coal burning process. The physical and chemical properties of fly ash are similar to cement. These properties allow fly ash to be used in concrete. The main aim of this research is to determine the applicability of the use of fly ash as an alternative to cement and fine aggregates in concrete and its effect on the strength and durability properties of concrete. In this study, fly ash was used in mixtures with three different mixing methods. These are; simple substitution method, addition method and partial substitution method. In each method, 10%, 20% and 30% weight material was removed and a total of ten different mixtures were prepared by adding fly ash instead. 9 cubes with dimensions of 50x50x50 mm,15 beams with dimensions of 40x40x160 mm, 11 cylinder samples with dimensions of Ø100/200 mm were prepared from each mixture. At the end of the 7th, 28th and 90th days, strength, permeability tests and freeze-thaw tests were performed on the samples of 28 days. In addition, slump and unit weight tests were carried out to determine the properties of the mixes in fresh state. Based on the results obtained, the inclusion of fly ash in the mixtures improved workability. Freeze-thaw resistance, water absorption and capillary water absorption rate increased with the increase of fly ash content. The addition of fly ash to the mixtures has provided better compressive, bending and cylinder splitting strengths in advanced ages. Considering the results in terms of the methods used in the study, it was seen that the addition method gave better results than other methods in compressive, water absorption and capillary water absorption tests, and according to the bending and roller splitting test results, the mixtures prepared with the partial substitution method were higher than other mixing methods.