Çelik cürufunun şişme potansiyelinin belirlenmesi
The swelling potential of steel slag
Yazar: TUĞBA CENGİZ
Danışman: PROF. DR. SEYHAN FIRAT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünya nüfusunun artmasıyla tüketim ihtiyacı artmıştır. Artan tüketim nedeniyle, üretim sonucu ortaya çıkan atık malzemeler de artar. Endüstriyel ürünlerin üretimi sonucu çeşitli katı atık malzemeler ortaya çıkmaktadır. Katı atıkların sahalara taşınması ve depolanması gerekmektedir. Katı atıklar yaşam alanlarının sınırlanmasına ve bazı çevresel sorunlara sebep olmaktadır. Bir katı atık türü olan çelik cürufu, dünyada ve ülkemizdeki demir-çelik üretimi sonucu çok miktarda ortaya çıkmaktadır. Çelik üretimi sonucu ortaya çıkan çelik cürufu doğal agregaya benzer yapısından dolayı yol yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak yapısındaki serbest CaO ve MgO içeriğinden dolayı su ile karşılaştığında hidrate olarak yüksek şişme potansiyeli göstermektedir. Bu nedenle, inşaat sektöründe kullanılmadan önce çelik cürufunun yüksek şişme potansiyelinin dikkate alınması gerekmektedir.  Bu çalışmada Ereğli Demir Çelik Fabrikasından temin edilen Bazik Oksijen Fırını (BOF) çelik cürufu numunelerinin şişme potansiyeli deneyleri TS1900-1/2006'ya göre Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Zemin Mekaniği Laboratuvarı'nda belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlarda yüksek enerjide optimum su muhtevasında sıkıştırılmış çelik cüruf numuneleri olan BOF-1 BOF-2 ve BOF-3'ün 173 günlük şişme değerlerinin sırasıyla %1,07, %1,40, %1,78 olduğu belirlenmiştir. Standart enerjide ve doğal su muhtevalarında sıkıştırılmış taze çelik cürufu numuneleri olan BOF-4 BOF-5 BOF-6'nın 36 günlük şişme değerleri %3,09, %3,43, %2,94 olarak gözlemlenmiştir ve şişmenin devam ettiği görülmüştür. 7 ay laboratuvar ortamında kendi nemi korunarak bekletilmiş BOF-7 numunesinin %0,28 şişme göstererek durduğu gözlemlenmiştir. Taze çelik cürufu numunelerinin yüksek şişme potansiyeli gösterdiği ve şartname sınır değerlerini aştığı görülmüştür. Ancak 7 ay bekletilmiş BOF-7 numunesinin şişmesinin kısa sürede bittiği ve Karayolları Teknik Şartnamesindeki sınır şişme değerini sağladığı görülmüştür. Bu durumda bu numunenin yol altyapısında güvenle kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
With the increase of the world population, the need for consumption has increased. Due to the increasing of consumption, the waste materials generated by the production also increase. Various solid waste materials occur as a result of the production of industrial products. Solid wastes need to be transported to landfills and stored. They cause limitation of habitats and some environmental problems. Slag, a type of solid waste, is produced in large amounts as a result of iron and steel production in the world and in our country.  Steel slag, which is produced as a result of steel production, is widely used in road construction due to its structure similar to natural aggregate. However, due to the content of free CaO and MgO in its structure, it shows high swelling potential when hydrated. Therefore, the high swelling potential of steel slag must be considered before being used in the construction sector. In this study, swelling potential tests of Basic Oxygen Furnace (BOF) steel slag samples supplied from Ereğli Iron and Steel Factory were determined according to TS1900-1 / 2006 in Gazi University Faculty of Technology Soil Mechanics Laboratory. The results showed that 173 day swelling values of BOF-1 BOF-2 and BOF-3, which are compressed steel slag samples with optimum water content at high energy, were 1.07%, 1.40%, 1.78%, respectively. The 36-day swelling values of BOF-4 BOF-5 BOF-6, which are compressed fresh steel slag samples at standard energy and natural water contents, were observed as 3.09%, 3.43%, 2.94% and the swelling was observed to continue.  It was observed that BOF-7 sample, which was kept in the laboratory for 7 months while maintaining its own moisture, stopped with 0.28% swelling. Fresh steel slag samples showed high swelling potential and exceeded the limit values in specification. However, it was observed that the swelling of BOF-7 sample, which was kept for 7 months, ended in a short time and provided the limit swelling value in the Technical Specifications of Highways. In this case, it is concluded that this sample can be used safely in the road infrastructure.