Endüstriyel seramik atıklarının geopolimer harç üretiminde kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the usability of industrial ceramic wastes in geopolymer mortar production
Yazar: AYŞE ESER
Danışman: PROF. DR. ZAHİDE BAYER ÖZTÜRK
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Seramik endüstrisi ülkemizin ekonomisinde büyük bir rol oynamaktadır ve bu sektörde hammadde arama ve çıkarma işlemleri zayıf olduğu için uzun vadede dezavantajlara yol açabileceği bir dönemden geçmektedir.  Seramik üretiminde dünyada söz sahibi olan ülkemiz genelinde yıllık yaklaşık 320 bin ton seramik atığı oluşmaktadır. Bu atıkların çevre üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu çalışma, seramik atıklarının geri dönüşümü ve yeniden değerlendirilmesi konusunda bir çözüm sunmaktadır. Seramik atıklarının çimentosuz harç üretiminde kullanılabilirliği araştırılmaktadır. Bu yaklaşım, seramik atıklarının sürdürülebilir bir şekilde kullanılmasını ve çevresel etkilerinin azaltılmasını hedeflemektedir. Çalışma, farklı seramik atıklarının (filter-pres kek atığı, vitrifiye atıkları ve çömlek atıkları) çimentosuz harçlarda nasıl kullanılabileceğini ve bu kullanımın fiziksel ve mikroyapısal özelliklere olan etkilerini incelemektedir. Bu çalışmada hazırlanan geopolimer harçlarında seramik atıkları farklı kütle oranlarında (100/0; 75/25; 50/50; 25/75; 0/100) çalışılmış ve  aktivatör olarak sodyum hidroksit  ve sodyum silikat kullanılmıştır. Geopolimerler 90°C'de 6 ve 24 saatlik iki farklı termal kürleme periyoduyla üretilmiştir. Harçların 400, 600 ve 800°C'ye maruz bırakılmadan önce ve sonra eğilme ve basınç dayanım değerleri ayrı ayrı kaydedilmiştir. Ayrıca, yüksek sıcaklığa maruz kalmadan önce ve sonra seçilen harçlar üzerinde kristal faz (XRD), mikroyapı analizi (SEM/EDX) yapıldı. 24 saatlik termal kürleme ile üretilen geopolimerlerin başlangıç mukavemet değerleri daha yüksek çıkmıştır fakat 6 saatlik termal kürleme değerlerine yakın tespit edilmiştir bu durum zaman ve enerji tüketimi açısından avantaj sağlayacaktır. Bu çalışmada, çimentosuz harçlarda kullanılan uçucu kül yerine seramik atıklarının kullanılmasının maliyeti düşüreceği ve seramik fabrikalarının atık sorununa çözüm sunacağı vurgulanmaktadır. Ayrıca, sanayi-üniversite işbirliğini teşvik ederek, akademik ve endüstriyel bakış açılarını birleştirmeyi hedeflemektedir.

Abstract:
The ceramic industry plays a major role in our country's economy and is going through a period where raw material search and extraction processes are weak in this sector and this may lead to disadvantages in the long term. Our country, which has a say in ceramic production in the world, generates approximately 320 thousand tons of ceramic waste annually. These wastes have negative effects on the environment. This study offers a solution for recycling and re-evaluating ceramic waste. The usability of ceramic wastes in cement-free mortar production is investigated. This approach aims to use ceramic wastes sustainably and reduce their environmental impacts. The study examines how different ceramic wastes (filter-press cake waste, vitrified waste and pottery waste) can be used in cement-free mortars and the effects of this use on physical and microstructural properties. In this study, ceramic wastes were studied in different mass ratios (100/0; 75/25; 50/50; 25/75; 0/100) in the prepared geopolymer mortars and sodium hydroxide and sodium silicate were used as activators. Geopolymers were produced with two different thermal curing periods of 6 and 24 hours at 90°C. The flexural and compressive strength values of the mortars were recorded separately before and after exposure to 400, 600 and 800°C. In addition, crystal phase (XRD) and microstructure analysis (SEM/EDX) were performed on the selected mortars before and after exposure to high temperature. The initial strength values of the geopolymers produced with 24-hour thermal curing were higher, but the 6-hour thermal curing values were determined to be close, which will provide advantages in terms of time and energy consumption. In this study, it is emphasized that using ceramic waste instead of fly ash used in cement-free mortars will reduce costs and provide a solution to the waste problem of ceramic factories. It also aims to combine academic and industrial perspectives by encouraging industry-university cooperation.