Çimentoya bor katkısı, uçucu kül, yüksek fırın cürufu ilavesiyle özelliklerinin incelenmesi
Investigation of effect of adding colemanite concencrator, fly ash, karabuk slag in to cement
Yazar: ERTUĞRUL ERDOĞMUŞ
Danışman: PROF. DR. ULVİ AVCIATA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Endüstriyel atıklar dünyada olduğu gibi ülkemizde de küçümsenemeyecek boyutlardaçevresel problemlere neden olmaktadır.Bu atıkların çeşitli alanlarda değerlendirilmesi hem bir çok çevre sorunlarını ortadankaldıracak hem de ülke ekonomisine girdi sağlanacaktır. Özellikle 21. yüzyıla girerken bualanlarda yapılan çalışmalar hız kazanmıştır.Bu çalışmada; Kütahya-Seyitömer Termik Santrali atığı olan uçucu kül , Kütahya-Emet -Espey yöresindeki kolemanit konsantratörü atığı ve Karabük- Demir-Çelik fabrikası atığıolan yüksek fırın cürufunun çimentoya katkı maddesi olarak ilave edilmesiyledeğerlendirilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bu katkıların çimento üretiminden kaynaklananenerji giderlerini azaltması ve çimentonun mekanik özelliklerine katkı sağlanması da buçalışmanın hedefleri içerisindedir.Uçucu kül, Karabük Cürufu ve kolemanit konsantratörü atığı önce ayrı ayrı belirli oranlardaçimento klinkerine ilave edilmiş, daha sonra değişik oranlarda uçucu kül-Karabük cürufu,kolemanit konsantratörü atığı-uçucu kül, kolemanit konsantratörü atığı-Karabük Cürufu ikilikarışımları çimento klinkerine katılmıştır.Katkıların çimentonun mekanik özelliklerinden, priz süresine, hacim genleşmesine, basınçdayanımına, öğütme süresi üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca bu çimento karışımlarındanelde edilen harçlardan bazılarının Alkali-Silika -Reaksiyonu (ASR)' na, Sülfatlı ortama veasitli ortama karşı dirençleri araştırılmıştır. Sonuçlar SEM analiziyle desteklenmiştir.Bu araştırmanın en önemli özelliği, ülkemizde atık olarak bol miktarda bulunan ve çevresorununa neden olabilecek boyutlardaki demir cürufu ve kolemanit konsantratörü atıklarınındaha önce denenmemiş ikili karışımlarının çimentoya katkı maddesi olarak ilave edilmesi vebu katkıların çimentonun mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesidir.Çalışma sonucunda ; Uçucu kül ve Karabük Cürufu atıklarının çimentonun mekaniközelliklerine katkı sağladığı, ASR `na , Sülfatlı ortama, asitli ortama dirençlerini artırdığı ,kolemanit konsantratör atığının belli bir oranı aşması durumunda mekanik özelliklere katkısağlamadığı hatta TS değerlerinin altına düşürdüğü tespit edilmiştir. Fakat bu olumsuzluğunarağmen kolemanit konsantratörü atığı ilavesiyle oluşan çimento harçlarının ASR `na , sülfatlıortama ve asitli ortama direnci artırmada katkı sağladığı çalışma bulgularındandır. Kolemanitkonsantratör atığı katkısının çimento klinkerine ilave edilmesiyle özellikle priz süreleri vebasınç dayanımları olumsuz etkilenmektedir. Priz hızlandırıcılar ve polimer akışkanların bukatkıyla birlikte betona ilave edilmesiyle priz süreleri ve basınç dayanım değerlerinin TS `nauygun hale geleceği bu çalışmanın öngörülerindendir. Ancak demir cürufu ilavesi buözellikleri olumlu yönde etkilemiştir.Yukarıda belirtilen katkıların çimento klinkerine belirli oranlar çerçevesinde ilave edilmesidurumunda hem ekonomik hem de çevresel açıdan büyük faydalar sağlayacağı araştırmaöngörülerindendir.Anahtar Kelimeler : Uçucu kül, Karabük Cürufu, kolemanit konsantratörü atığı, mekaniközellikler, sülfat ortamı, asit ortamı, ASR, XRF, SEM.

Abstract:
As it happens all over the world, in our country too, the industrial waste materials causeserious environmental problems that cannot be underestimated.The use of these wastes will both remove quite many environmental problems and derivebenefits for our national economy. Studies on the issue gained momentum especially with thebeginning of the 21st century.What has been aimed with this study is to use the waste materials -the fly ash from KütahyaSeyitömer thermal power plant, colemanite concentrator from Kütahya Emet Espey, blastfurnace slag from Karabük Iron & Steel factory- as cement additives to derive benefits. Whatis more, decreasing energy expenses which happen while producing cement and develop themechanical features of the cement are also targeted.First, the certain amounts of fly ash, Karabük slag and colemanite concentrator are added intothe cement clincer separately, and then different amounts of flyash -Karabük slag,colemanite concentrator-fly ash, colemanite concentrator-Karabük slag are added into thecement clincer in pairs.The most outstanding characteristics of this research is the use of iron slag and colemaniteconcentrator mixtures as cement additives, which can be found in big amounts as wastematerials and may cause environmental problems in our country, and the investigation of theeffects of these additives on the structural features of cement.As a result of this study it has been observed that fly ash and Karabük slag have contributed tothe cement?s mechanical features, have developed the resistance against sulphate medium,acid medium, however, when a certain amount was passed over the colemanite concentratorwastes did not contribute to the cement?s mechanical features in any way, and it even droppedthe level below Turkish Standards. On the other hand, it was also observed that even thoughcolemanite concentrator wastes had this negativeness it helped ASR, sulphate medium andacid medium, to increase the resistance level of the cement?s plaster. With the addition of thecolemanite concentrator wastes into the cement clincer solidification time and compressionresistance have been affected negatively. It is prescribed that when the solidificationaccelerators and the polymer fluids are added into the concrete with this additive,solidification time and the level of compression resistance can reach Turkish Standards.However, adding iron slag affected these specialities positively.It is also prescribed that in case of adding certain amounts of the additives into cement clincerwhich are mentioned above will help us derive benefits both in the economic and theenvironmental fieldsKey Words: fly ash, Karabük slag, colemanite concentrator waste, mechanical features,sulphate medium, acid medium, ASR, XRF, SEM