Lif katkılı çimento kompozitlerde atık cam kullanımının etkisi
Impact of incorporating waste glass in fiber reinforced cement based composites
Yazar: KORAY KAYSİ
Danışman: PROF. DR. NURAY OKTAR ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BİRCE PEKMEZCİ KARAMAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kentsel atıklar = Urban wastes ; Lifli kompozitler = Fiber composites ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment ; Çimento esaslı kompozit = Cementitious composite

Özet:
Bu çalışmada atık kağıt hamurunun lif kaynağı olarak ve atık camın agrega olarak kullanılmasının çimentolu kompozit levha özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Çimento kompozit levha üretim sürecindeki büyük miktarda agrega tüketimi ve düşük kalite gereklilikleri, inşaat endüstrisini atık camın çevresel yükünü çözmenin en umut verici yollarından biri haline getirmektedir. Atık kağıt hamuru kullanımıyla ise orman kaynaklarına olan bağımlılığın azaltılması öngörülmektedir. Çalışmalarda, atık kağıt hamuru ham selüloza sırasıyla %10; %20; %30; %40 ve %50 oranlarında ikame edilmiştir. Atık kağıt hamuru ikame oranı arttıkça eğilme dayanımı, su emme oranı ve gözeneklilik değerleri %42,3; %10,8 ve %8,7 oranlarına varan düşüş gösterirken yoğunluk değerinde ise %2,4'e varan artış görülmüştür. Atık cam agregası eldesi aşamasında ise atık camın bilyalı değirmende öğütülmesi ve sonraki süreçte elenmesiyle dört farklı partikül boyutunda (0-38; 38-63; 63-90 ve 90-212 μm) atık cam elde edilmiştir. Çimento kompozit levha üretiminde ilk aşamada tüm partikül boyutları için agregaya ağırlıkça %10; %20 ve %50 oranında atık cam ikame edilmiştir. Çimentolu kompozit levha numuneleri üzerinde TS EN 12467 standardına uygun olarak eğilme mukavemeti, su emme oranı, açık gözeneklilik ve yoğunluk testleri yapılmıştır. Optimum partikül boyutu aralığının tespit edilmesi için istatistiksel analiz çalışması yapılmıştır. En iyi sonuç 0-38 μm partikül boyutu aralığında %20 oranına kadar atık cam içeren numunelerden elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında agrega içerisine %4 aralıklarla %20'ye kadar 0-38 μm atık cam ikame edilmiştir. Optimum sonuçlar %8 atık cam ikamesinden elde edilmiştir. Eğilme mukavemeti, yoğunluk, su emme oranı ve açık gözeneklilik değerleri sırasıyla 6,39 N/mm2; 1416 kg/m3; %26,37 ve %36,94 olarak bulunmuştur. Eğilme mukavemeti, su emme oranı ve açık gözeneklilik değerleri kontrol numunesine göre sırasıyla %5,1; %4,8 ve %2,6 artarken yoğunluk değeri %1,2 azalmıştır. Yaşam döngüsü değerlendirmesi sonuçlarına göre ise, atık cam kullanımının çimento kompozit levha üretim sürecinin çevresel etkisini beklendiği gibi %2,7 oranında azalttığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effect of using waste paper pulp as a fiber source and waste glass (WG) as aggregate on cement composite board properties was investigated. The large consumption of aggregates in the cement composite board production process and the low quality requirements make the construction industry one of the most promising ways of solving the environmental burden of WG. The use of waste paper pulp is expected to reduce the dependency on forest resources. In the studies, waste paper pulp was substituted for raw cellulose at the rates of 10%, 20%, 30%, 40% and 50%, respectively. As the waste paper pulp substitution rate increased, the bending strength, water absorption rate and porosity values decreased by up to 42.3%, 10.8% and 8.7%, while the density value increased by up to 2.4%. In the waste glass aggregate production stage, waste glass was ground in a ball mill and sieved in the following process to obtain waste glass in four different particle sizes (0-38, 38-63, 63-90 and 90-212 μm). In the first stage of cement composite board production, 10%; 20% and 50% waste glass was substituted by weight into the aggregate for all particle sizes. Flexural strength, water absorption (WA), open porosity and dry apparent density tests were carried out on the cement composite board samples in accordance with the TS EN 12467 standard. Statistical analysis study was conducted to determine the optimum particle size range. The best result was obtained from samples containing up to 20% waste glass in the 0-38 μm particle size range. In the second stage of the study, 0-38 μm WG was substituted into aggregate up to 20% at 4% intervals. The optimum results were obtained from %8 WG substitution. Flexural strength, density, WA and open porosity values were found to be 6.39 N/mm2; 1416 kg/m3; 26.37% and 36.94% respectively. While the flexural strength, WA and open porosity values increased by 5.1%; 4.8% and 2.6%, respectively, compared to the control sample, density value decreased by 1.2%. According to the life cycle assessment results, it was seen that the use of waste glass reduced the environmental impact of the cement composite board production process by 2.7%, as expected.