Atık döküm kumunun geçirimsiz perde yapılarak tekrar kullanımı
Reuse of waste foundry sand as hydraulic barriers
Yazar: PINAR SOLMAZ
Danışman: DOÇ. DR. M. AYŞEN LAV
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Hidrolik geçirgenlik = Hydraulic permeabilty

Özet:
Döküm işleminin en önemli elemanlarından biri döküm kumudur. Bu kumlar içerdikleri bağlayıcılara göre bentonitli ve reçineli olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir. Döküm kumları döküm sanayisinde kullanıldıktan sonra belediyelerin gösterdiği depolama alanlarına atılmaktadır. Döküm kuruluşlarının İstanbul ve çevresinde yoğunlaşması da saha açısından döküm atıklarının depolama alanlarını kısıtlamaktadır.Bu çalışma dünyada farklı alanlarda yeniden kullanılan döküm kumunun geçirimsiz perde yapılarak kullanımını hedeflemektedir. Bu amaçla, ülkemizde faaliyet gösteren bazı döküm sanayi kuruluşlarından temin edilen 15 ayrı atık döküm kumu(14 tanesi bentonitli 1 tanesi reçineli) numunesinin indeks özellikleri, bentonit miktarı, kompaksiyon özellikleri, hidrolik iletkenlik değerleri belirlenmiş ve süzüntü sularında ağır metal konsantrasyonlarının tayini için ICP, AAS analizleri yapılmıştır. Ayrıca 4 ayrı bentonit numunesinin indeks özellikleri belirlenmiştir.Bentonit içeren döküm numuneleri Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırmasına göre SM (siltli kumlar, fena derecelenmiş kum silt karışımları) sınıfına, reçineli örnek ince dane oranı düşük olduğundan SP (kötü derecelenmiş kumlar) sınıfına ve bentonitler ise CH (yüksek plastisiteli killer) sınıfına girmektedir.Atık döküm kumlarının bir kısmında likit limitlerin belirlenebilmesine rağmen plastik limit değerleri belirlenememiş bazılarında ise likit limit değerleri de tayin edilememiştir. Bu durumda numunelerin tamamı nonplastik olarak isimlendirilmiştir. Bunun sebebi bentonit yüzdesinin azlığı ve kullanılan bentonitin kaliteli bentonit olmayışı olarak görünmektedir. Bentonitlerin likit limit değerleri %155 ila %456 arasında, plastisite indeksi ise %121 ila %419 arasında değişmektedirAtık döküm kumlarının dane birim hacim ağırlıkları ise 2,45 ve 2,61 arasında değişiklik göstermektedir.Atık döküm kumu numunelerinin içerdiği organik madde(kömür) %4 ile %23 arasında değişmektedir. Standart kompaksiyon deneyleri sonucu atık döküm kumlarının maksimum kuru birim hacim ağırlıkları 1,44 ile 1,86 gr/cm3 arasında değişirken optimum su muhtevaları ise %12-%23 arasında değişmektedir. Düşen seviyeli permeabilite aleti ile ölçülen hidrolik iletkenlik değerleri ise 1,8x10-7 m/sn değerine kadar inmektedir. Bu değer evsel atık depolama sahalarında numuneningeçirimsizlik amacı ile kullanılabileceğini göstermektedir. Ayrıca bu çalışmada bir gün olarak alınan hidratasyon süresi uzatılırsa ve bu deney geçirimsiz perdenin arazide maruz kalacağı yanal düşey gerilme şartları altında esnek cidarlı bir deney sisteminde gerçekleştirilse hidrolik iletkenlik değerinin daha da düşeceği tahmin edilmektedir.Yapılan ICP ve AAS analizleri sonucu ise sadece bir numunede Zn değeri Çevre ve Orman Bakanlığından tarafından yayınlanan Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliğine göre standardın üstünde çıkmıştır. Bunun dışındaki ağır metal konsantrasyonları sınır değerlerin altındadır. Fakat laboratuar imkanlarının kısıtlı olması sebebiyle yönetmelikte bulunan tüm kriterler kontrol edilememiştir. Bu çevresel etkilerin detaylandırılması gerekmektedir.

Abstract:
One of the most important components of foundry process is foundry sand. Foundry sand can be separated into two fundamental classes according to contained binder as green sand and chemically bonded sand. After using it in foundry industry they are stored in dumping sites which is shown by the municipality. Most foundry firms are around İstanbul and this is limiting the storage site.The aim of this study is reuse of waste foundry sand as hydraulic barriers. This waste sand can be used in different subjects on the world. For this purpose, a group of tests were conducted to assess 15 different foundry sands (14 pieces are green sand and 1 piece is chemically bonded sand) from different suppliers to find index properties, bentonite content, compaction characteristics, hydraulic conductivity values and ICP, AAS analyzes are done to assess heavy metal concentrations of the filtration water. Also index properties of 4 bentonite specimens are assessed. The waste foundry sands which include bentonite are SM according to ASTM Classification System. Chemically bonded specimen is SP according to ASTM Classification System because of low fines content. Bentonites are classified as CH. Specific gravity values of waste foundry sand vary from 2.45 to 2.61.Organic content amount (coal) of waste foundry sand specimens varies from 4% to 23%. Maximum dry unit weight as per Standard Proctor effort of waste foundry sand varies from 1,44 gr/cm3 to 1,86 gr/cm3 and optimum water content varies from 12% to 23%. Minimum hydraulic conductivity which is measured with falling head permeameter test of waste specimens is 1,8x10-7 m/sec. This value shows that the specimen can be used to impermeable purpose in domestic solid waste storage areas.Also in this study the hydration time is taken as one day. It is guessed that if the hydration time is extended and flexible permeameter is used than the hydraulic conductivity will be decreased. According to the ICP and AAS analysis only one specimen has a higher value of Zn as per Dangerous Waste Control regulations published by Ministry of the Environment and Forestry .The other heavy metal concentrations are lower then limit values according to same regulations. However because of narrow circumstances of laboratory all criteria can not be checked. Determination of environmental effects are required improving by checking all the criteria.