Çimento üretiminde doğal zeolit ve volkanik tüflerin endüstriyel atıklarla birlikte kullanılmasının beton performansı üzerine etkileri
Utilization of natural zeolite and volcanic tuffs with industrial wastes for cement production on performance of concrete
Yazar: CENK KARAKURT
Danışman: PROF. DR. İLKER BEKİR TOPÇU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton özellikleri = Concrete properties ; Dayanıklılık = Durability ; Doğal zeolit = Natural zeolite ; Tras = Trass ; Uçucu kül = Fly ash ; Yüksek fırın cürufları = Blast furnace slags ; Çimento = Cement

Özet:
Beton üretiminde kullanılan çimentonun özelikleri beton performansı üzerindeki en önemli etkendir. Çimento üretiminde klinker yerine puzolanik özeliğe sahip mineral katkı maddelerinin kullanımıyla çevresel ve ekonomik kazanımlar elde edilir. Olumsuz çevre koşullarının etkisinde kalan yapılarda oluşan dayanıklılık sorunları, yapının planlanan hizmet ömründen önce hasar görmesine neden olmaktadır. Yapılan çalışmada katkılı çimento üretiminde endüstriyel atık olarak Kütahya Tunçbilek Termik Santrali atığı uçucu kül, Ereğli Demir Çelik Fabrikası atığı yüksek fırın cürufu ve Manisa Enli Madencilik kırma atığı klinoptilolit kullanılmıştır. Bu malzemelerle birlikte, iki farklı yöreden sağlanan doğal puzolan (Nevşehir tüfü ve Eskişehir trası) kullanılarak 60 çeşit katkılı çimento üretilmiştir. Birinci grup tekli kompozisyon çimentolar, Çimsa Eskişehir Çimento Fabrikasından sağlanan klinker yerine % 10, 20, 30, 40 ve 45 oranlarında beş farklı katkının bilyalı öğütücüde alçıtaşıyla birlikte öğütülmesiyle elde edilmiştir. İkinci grup kompoze çimentolar ise % 20-30 katkı oranlarında ikili ve üçlü kompozisyonda üretilmiştir.Üretilen katkılı ve katkısız çimentoların kimyasal ve fiziksel özelikleri, ilgili standartlarda belirtilen deney yöntemleriyle belirlenmiştir. Katkılı çimentoların mekanik performansı standart harç numunelerine 2, 7, 28 ve 180. günlerde yapılan deneyler ile belirlenmiştir. Daha sonra katkılı çimentoların beton performansı üzerindeki etkilerinin belirlenmesi için hazırlanan harç ve beton numuneleri üzerinde sülfat dayanıklılığı, alkali-silis reaktivitesi, donma-çözülme dayanıklılığı, yüksek sıcaklık ve hızlandırılmış donatı korozyonu deneyleri yapılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlara göre beton ve betonarme yapılarda, katkılı çimento kullanımının betonunu ileri yaş dayanımlarını artırdığı, dayanıklılık özeliklerini ise geliştirdiği belirlenmiştir.

Abstract:
The most important parameter on concrete performance is the properties of cement used in concrete production. It is possible to achieve environmental and economical benefits with utilization of pozzolanic mineral additives in cement production. The durability problems in concrete and reinforced concrete structures exposing to aggressive environment effects, lead to the damages in structures before the expected service life. In this study, Kütahya Tunçbilek Thermal Power Plant waste fly ash, Ereğli Iron and Steel Factory waste blast furnace slag and Manisa Enli Mining crushing waste clinoptilolite are used as industrial wastes in blended cement production. Additionally with these waste materials, natural pozzolans which are provided from two different sources (Nevşehir tuff and Eskişehir trass) are used to produce 60 different types of blended cements. The first group single composition cements are produced by grinding five different additives replacing clinker, provided from Çimsa Eskişehir Cement Factory, at the ratios of 10, 20, 30, 40 and 45 % together with gypsum stone in a ball mill. The second group composite cements are produced with 20-30 % replacements ratio and binary and triple additive compositions.The physical and chemical properties of produced ordinary and blended cements are determined in accordance with the experimental studies defined in related codes. Afterwards, the effect of blended cements on concrete performance are determined with sulfate resistance, alkali-silica reactivity, freeze-thaw resistance, high temperature and corrosion tests on the mortar and concrete specimens. According to experimental results, the usage of blended cements in concrete and reinforced concrete structures increase the long term strength and improve the durability properties of concrete.