Bakır endüstrisi atıkları ve bazalt lifinin çimento esaslıkompozitlerde kullanımının araştırılması
Investigation of use of copper industry wastes and basalt fiber in cement based composites
Yazar: MOHAMMED NAJI AHMED ABU AESHAH
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN KAPLAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bakır cürufu = Copper slag

Özet:
Bu çalışmada bakır cürufu ve agregasının bazalt lifi ile birlikte çimento esaslı kompozitlerde kullanımı araştırılmıştır. Çevresel bir problem olan bakır atıklarının çimento esaslı kompozitlerde kullanımı ile ekosisteme katkı sağlanması amaçlanmıştır. Ayrıca bazalt lifinin kompozitlerin dayanım ve dayanıklılık özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çimento esaslı kompozitler için Taguchi optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda Taguchi L18
matrisi kullanılmıştır. Bakır cürufu %0; 7,5 ve 15 oranlarında, bakır agregası ise %0, 25 ve 50 oranlarında kullanılmıştır. 6 ve 12 mm uzunluğundaki bazalt lifleri %1, 2 ve 3 oranlarında kullanılmıştır. Karışımların s/ç oranları 0,40; 0,50 ve 0,60 olarak seçilmiştir. 18 farklı karışım üzerinde taze ve sertleşmiş harç özellikleri ile geçirimlilik, donma-çözülme ve sülfat dayanıklılığı gibi durabilite deneyleri gerçekleştirilmiştir. Karışımların 7, 28 ve 91 günlük basınç ve eğilme dayanımları açısından s/ç oranı 0,40 olan karışımlarda 6 mm uzunluğundaki
lifin %1 oranında kullanılması daha olumlu sonuçlar sağlamıştır. Donma-çözülme dayanıklılığı açısından ise 0,40 s/ç oranına sahip karışımlarda 6 mm uzunluğundaki lifin %3 oranında kullanılması gerekmektedir. %7,5 oranında bakır cürufu kullanımı su işleme derinliğini azaltmıştır. Sodyum sülfat etkisindeki karışımlarda %15 oranında bakır cürufu
kullanımı genleşme değerlerini azaltmıştır. Bakır agregası oranının artması agrega hacmini azalttığı için kuruma büzülmesi değerlerinin artmasına neden olmuştur. Sonuç olarak kompozitlerin dayanım ve dayanıklılığı için bakır cürufunun bakır agregasından daha çok olumlu etki sağladığı gözlenmiştir. Ancak bazı özelliklerden ödün vererek bakır agregası %25 oranında kullanılarak çevreye ve ekosisteme katkı sağlanabilir. Bazalt lifinin 6 mm uzunluğunda ve %1 oranında kullanılması mekanik özellikleri arttırırken %3 oranında kullanılması donma-çözülme dayanıklılığına önemli katkıda bulunmuştur. Bakır atıklarının çimento ve agrega yerine kullanılarak çevreye ve ekosisteme katkı sağlayacağı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the use of copper slag and aggregate together with basalt fiber in cementbased composites was investigated. It is aimed to contribute to the ecosystem with the use of copper wastes, which is an environmental problem, in cement-based composites. In addition, the effect of basalt fiber on the strength and durability
properties of composites was investigated. Taguchi optimization was carried out for cement based composites. In this context, the Taguchi L18 Matrix was used. Copper slag was used in 0, 7,5 and 15% ratios, and copper aggregate was used in 0, 25 and 50% ratios. 6 and 12 mm length basalt fibers were used in 1, 2 and 3% ratios. W/C
ratios of mixtures were selected as 0,40; 0,50 and 0,60. Durability experiments such as permeability, freeze-thaw and sulfate resistance were conducted with fresh and hardened mortar properties on 18 different mixtures. The use of 6 mm length fiber by 1% in mixtures with an w/c ratio of 0,40 in terms of compressive and flexural strength
of mixtures of 7, 28 and 91 days provided more positive results. In terms of freezethaw resistance, 6 mm length fiber should be used in mixtures with a ratio of 0,40 w/c at a rate of 3%. The use of copper slag by 7,5% reduced the water penetration depth. The use of copper slag by 15% in mixtures under the influence of sodium sulfate
reduced the expansion values. Because the increase in the proportion of copper aggregate reduces the volume of aggregate, it has led to an increase in drying shrinkage values. As a result, it was observed that copper slag provides a more positive effect than copper aggregate for the strength and durability of composites. But by
compromising some properties, copper aggregate can contribute to the environment and ecosystem by using 25%. 6 mm length and 1% use of basalt fiber increased mechanical properties, while 3% use contributed significantly to freeze-thaw resistance. It has been determined that copper waste will contribute to the environment and ecosystem by using it instead of cement and aggregate.