Farklı cürufların kullanıldığı betonlarda jeotermal suların etkileri
Effects of geothermal water on concrete using different slags
Yazar: BAYRAM GÜÇLÜ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ARİF EMRE SAĞSÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Ferrokrom cürufları = Ferrochromium slags ; Kalıcılık = Permanence ; Kaynak suları = Spring waters ; Sıcak su = Hot water ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags

Özet:
Günümüzde nüfusun giderek artması insanlar için daha fazla enerji kullanma gereksinimi doğurmuştur. Bu gereksinimin sonucunda yenilenebilir enerji kaynaklarına ilgi artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan jeotermal kaynakların olduğu enjeksiyon kuyuları, taşıma alanları, depolama haznelerinde ve turistik amaçlı havuzlarda kullanılan beton ve betonarme elemanların, ülkemiz ve dünyada çok ciddi durabiliteden kaynaklanan hasarlar görülmektedir. Bu hasarlar başlıca bakım-onarım, güçlendirme ve bu işlemlerin sıklıkları jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynakların yatırım maliyetlerini çok yükseltmektedir. Bu çalışma ile karşılaşılan durabilite sorunlarının tespiti, sebepleri ve çözüm önerileri üzerinde çalışılıp daha fazla bilgi sahibi olmak hedeflenmiştir. Bu çalışmada beton karışım bileşenlerinden çimentonun ağırlıkça %10, %20 ve %30 oranında yüksek fırın cürufu ve ferrokrom cürufu ikame edilerek üretilen numuneler 270 gün boyunca jeotermal kaynaklı sularda, jeotermal kaynaklı sular ile aynı sıcaklığa sahip 40˚C ve 60˚C sıcak su küründe ve 20˚C standart su küründe bekletilerek dayanıklılık yönünden incelenmiştir. Üretilen numuneler Nenehatun Termal tesisleri ve Pasinler Termal tesislerinde jeotermal kaynak suyunun çıktığı kuyulara bırakılmıştır. 28 ve 270 gün sonunda numunelere birim ağırlık, su emme, kılcal su emme, UPV, basınç dayanımı deneyleri ve içyapı analizleri olan SEM-EDAX incelenmiştir.270 gün sonunda 20˚C standart su küründe bekletilen numunelere göre 40˚C ve 60˚C sıcak su küründe bekletilen numunelerin birim ağırlığında artma, su emme ve kılcal su emme değerlerinde azalma tespit edilmiştir. Bunula birlikte, basınç dayanım değerlerinde artma gözlemlenmiştir. Fakat jeotermal kaynaklı sularda bekletilen numunelerin fiziksel özelliklerinde iyileşme görülürken, aynı numunelerin basınç dayanımlarında 20˚C standart su kürüne göre artışta azalma görülmüştür. Basınç dayanımı değerlerinde artışta görülen azalmanın sebebi, içyapı incelemesine bakıldığı zaman cüruf ikameli karışımların kristal yapısının bozulmalar nedeniyle oluştuğu gözlenmiştir. Bunun sebebi, jeotermal sularda bulunan yüksek miktarda S (Kükürt)'den kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu çalışmada, jeotermal sularda mineral katkılı betonların kalıcılık açısından daha fazla direnç kazandırdığı anlaşılmıştır. Bununla beraber, bu çalışmaların daha uzun periyotları için tekrar edilmesi ve içyapısındaki değişikliklerin daha net anlaşılması için farklı teknolojik içyapı deneyleri ile desteklenmesi gerektiği düşünülmektedir.

Abstract:
Population growth has necessitated an increase in energy consumption. This requirement has raised the interest in renewable energy sources. Concrete and reinforced concrete elements used in injection wells, transport areas, storage tanks, and touristic pools with geothermal resources, which are renewable energy sources, are deteriorating in our country and across the world owing to very poor durability. These damages, primarily maintenance-repair, reinforcement, and the frequency of these operations, raise the investment costs of renewable energy sources like geothermal. The purpose of this research is to identify problems with durability, their causes, and potential solutions, as well as to gather further information. In this study, samples created by replacing 10%, 20%, and 30% by weight of blast furnace slag and ferrochrome slag for cement were held for 270 days at 40 C and 60 C hot waters with the same temperature as geothermal waters. It was evaluated for durability by exposing it to water cure and normal water cure at 20 C. The prepared samples were left in the wells of the Nenehatun and Pasinler thermal facilities. SEM-EDAX, which consists of unit weight, water absorption, capillary water absorption, UPV, compressive strength testing, and internal structural analysis, was studied after 28 and 270 days.At the end of 270 days, there was an increase in unit weight, a decrease in water absorption, and an increase in capillary water absorption for samples cured in 40 C and 60 C hot water vs those cured in 20 C normal water. However, there was a rise in compressive strength values. While the physical properties of samples cured in geothermal waters improved, the compressive strength of the same samples increased in comparison to those cured in ordinary water at 20 C. Examining the internal structure revealed that the degradation of the crystal structure of the slag-substituted mixes was responsible for the decrease in the rise in the compressive strength values. This is likely owing to the high concentration of S (Sulphur) in geothermal waters.As a result of this research, it was discovered that mineral-added concretes had greater resilience in terms of permanence when placed in geothermal waters. To have a clearer understanding of the changes in the internal structure, it is believed that these investigations should be repeated over longer time periods and supplemented with various technical internal structure tests.