Kentsel dönüşüm sürecinde inşaat atık molozlarının geri kazanılması
Recycle of construction waste rubbles in urban transformation process
Yazar: KUTALMIŞ RECEP AKÇA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Agrega = Aggregate ; Beton = Concrete ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Kentsel dönüşüm = Urban transformation ; Lif takviyeli beton = Fiber reinforce concrete ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Polipropilen lif = Polypropylene fiber ; Yeniden kazanma = Recycling ; Yıldız Teknik Üniversitesi = Yıldız Technical University

Özet:
Türkiye, Kuzey Anadolu (KAF) ve Doğu Anadolu (DAF) olmak üzere iki ana fay zonunun üzerinde bulunan bir deprem ülkesidir. Ancak, ülkemizdeki yapıların büyük bir çoğunluğunun deprem gibi doğal afetlere karşı sahip olması gereken teknik gerekliliklere sahip olmadığı açıktır. Bununla birlikte, kaçak yapılaşma sonucu kayıt altına alınamayan yaşam gün geçtikçe artmış, bu durum kanunsuzluklara zemin hazırlamış, denetimi zorlaştırmıştır. Ülke genelinde kaçak yapılaşma alanları ile ekonomik ömrünü doldurmuş yapıların, gerekli tüm kentsel ve sosyal donatı hizmetlerini sağlayacak ve tüm doğal afet risklerini de bertaraf edecek şekilde yeniden tasarlanması gerekmektedir. Bu doğrultuda, güncel dilde kentsel dönüşüm yasası olarak bilinen, afet riski altındaki alanların dönüştürülmesini öngören yasa çerçevesinde 5 Ekim 2012'den itibaren yurt genelinde kentsel dönüşüm çalışmalarına başlanmıştır. 20 yıl sürmesi planlanan bu proje ile 6.5 milyon konutun yıkılıp yeniden yapılması öngörülmüştür.
Kentsel dönüşüm projesinin nezih, konforlu ve güvenli bir yaşamın yanında doğaya büyük bir yük getireceği de aşikardır. Proje sonucunda yıllık 4-5 milyon tondan fazla inşaat ve yıkıntı atığının oluşması beklenmekte, atık molozların çevreye zarar vermeden uzaklaştırılması büyük bir çevre sorunu olarak ortaya çıkmaktadır. Atıkların doğrudan depolama sahalarına gönderilmesi büyük doğal alanların tahrip olmasına sebep olacaktır. Bununla birlikte doğal kaynakların verimli ve geri dönüşümlü bir şekilde kullanılması da sürdürülebilir kalkınmanın temel unsurlarından olup, Türkiye gibi gelişmekte olan ülkeler için büyük önem taşımaktadır. Özet olarak, depolama sahalarının yetersizliği ve bu atıkları depolamanın ülke ekonomisine getireceği yük unutulmamalı, hem ekonomik hem de çevresel sebepler ışığında atık molozların geri kazanım yoluyla yeniden değerlendirilmesi yoluna başvurulmalıdır. İnşaat atık molozlarının tekrar kullanılabilmesi için toplum bilincinin oluşturulması ve molozların yeniden kullanılabilirliği ile ilgili detaylı çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bu nedenle bu çalışmanın temel konusu, molozlardan elde edilecek geri kazanılmış agregaların yeniden değerlendirilerek beton üretiminde kullanılması olmuştur.
Kentsel dönüşüm sürecinde oluşan inşaat atık molozlarının geri dönüşümü ve iri agrega olarak yeniden beton üretiminde kullanılabilirliğinin araştırıldığı bu çalışma kapsamında üretilen betonların fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Karışımdaki doğal iri agregalar (I nolu mıcır ve II nolu mıcır), aynı granülometriye sahip geri kazanılmış agregalar ile yer değiştirilerek karışımdaki agregaların %25, %30 ve %55'inin geri kazanılmış agrega olması sağlanmıştır. Geri kazanılmış agregaların doğal agregalar ile yer değiştirilmesiyle oluşturulan kombinasyonlara ek olarak, tüm beton karışımlarına hacimce %0, %1 ve %1.5 oranlarında polipropilen lif ikame edilmiştir. Üretilen betonlarda taze ve sertleşmiş beton deneyleri gerçekleştirilmiştir. Fiziksel ve mekanik olmak üzere sertleşmiş beton deneylerinin tamamı 28. günde yapılmıştır.
Beton üretimlerine başlamadan önce karışımlarda kullanılacak agregalarda elek analizi, özgül ağırlık, mevcut su içeriği, su emme, Los Angeles aşınma ve organik madde tayini deneyleri gerçekleştirilmiştir. Aynı karışım oranlarına sahip doğal agregalı ve geri kazanılmış agregalı betonların karşılaştırılması için taze halde çökme tayini, birim hacim ağırlık, hava içeriği deneyleri; sertleşmiş halde ise birim hacim ağırlık, basınç altında su işleme derinliği, ultrases geçiş hızı, basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, statik- dinamik elastisite modülü ve eğilme dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiş eğilme toklukları hesaplanmıştır.
Deney sonuçlarına göre, geri kazanılmış agregaların su emme değerlerinin doğal agregalara göre yüksek, özgül ağırlıklarının ve aşınma dirençlerinin düşük olduğu görülmüştür. Geri kazanılmış agregaların, betonların fiziksel ve mekanik özelliklerini bir miktar olumsuz etkileyebildiği, lif içeriğinin ise eğilme ve yarma dayanımlarını genel olarak iyileştirdiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Turkey is an earthquake country that is situated on two main fault zone called North Anatolian (NAF) and East Anatolian (EAF) Fault. But, it is clear that most of structures do not have the technical requirements which must be had against natural disasters such as earthquake. However, unregistered life increased day by day as a result of illegal housing. This situation precipitated illegalities and made inspection harder. Therefore, illegal housing areas and structures completed economic life need to be re-designed by providing all urban and social service requirements and taking all natural disaster risks away across the country. In this respect, urban transformation operations have started on 5th October 2012 within the scope of the law that stipulates transforming areas under disaster risks on all over the country.  It is foreseen that 6.5 million of dwellings will be demolished and rebuilt during the project that is planned to take 20 years.
It is clear that urban transformation project will place a burden to nature beside pure, comfortable and safe life. It is predicted more than 4-5 million tons of construction & demolition waste (C&D waste) will emerge yearly and disposing these C&D wastes is considered as a crucial environmental issue. To send wastes directly to the landfills will cause devastation of huge natural areas. However, efficient and recyclable use of natural sources as one of main factors for sustainable development is crucial for developing countries such as Turkey. In substance, landfill inadequacy must be taken into account and it must not be forgotten that disposing these wastes will place a burden to country economy. Thus, waste rubbles must be reutilized by means of recycling in consideration of both economical and environmental reasons. It is necessary to create public awareness and make detailed researches about reusability of rubbles in order to popularize use of C&D wastes. For that reason, main subject of the study is use of recycled aggregates derived from rubbles in new concrete manufacture.
In scope of this study that researches reusability of construction rubbles as coarse aggregate in new concrete manufacture during the urban transformation process, physical and mechanical properties of manufactured concretes are investigated. Natural coarse aggregates in mixtures (grain sizes of 4/16 and 8/32) are replaced by recycled aggregates that have same granulometry. In this manner, 25%, 30% and 55% of aggregates in mixtures were provided to be recycled aggregate. Besides combinations which are generated by means of replacing natural aggregates by recycled aggregates, volume of 0%, 1% and 1.5% polypropylene fibers were experienced for each mixture. Fresh and hardened concrete experiments were carried out on manufactured concretes. All hardened concrete experiments (physical and mechanical) were performed on the day of 28 after casting.
Experiments of sieve analysis, specific gravity, moisture content, water absorption, Los Angeles abrasion and organic matter content are carried out on aggregates which will be used in mixtures before manufactures. Collapse slump, unit weight, air void content as fresh concrete experiments; unit weight, water penetration depth under pressure, ultrasonic pulse velocity, compressive strength, splitting tensile strength, static&dynamic modulus of elasticity and flexural tensile strength experiments were carried out as hardened concrete experiments and fracture toughness' were calculated in order to compare the concretes that have same mixture ratios with natural aggregate and recycled aggregates.
According to experimental results, it is seen that recycled aggregates have higher water absorption capacity, lower specific gravity and abrasion resistance than natural aggregates. Besides, it is observed that recycled aggregates might influence concrete's physical and mechanical properties a bit negatively but fiber content improved flexural and splitting tensile strength properties generally.