Ferrokrom ve silikoferrokrom cürufları ile silis dumanının yol üstyapısında kullanımının incelenmesi
Use of ferrochromium and silicoferrochromium slags and silica fume in road construction
Yazar: ALTAN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KARAŞAHİN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dinamik testler = Dynamic tests ; Ferrokrom cürufları = Ferrochromium slags ; Kara yolları = Highways ; Silis dumanı = Silica fume ; Ulaştırma = Transportation ; Yol stabilizasyonu = Road stabilization

Özet:
Son yıllarda endüstriyel katı atıkların giderek artması ve atık bertaraf yöntemlerinin işletmelere büyük maliyetler getirmesi, bu atıkların değişik üretim süreçlerinde geri kazanımını yaygınlaştırmıştır. Bu tür atıkların en yaygın kullanım alanlarını kütlesel miktarda yapı malzemesi gerektiren yol inşaatları oluşturmaktadır.Yapılan çalışmada, bölgedeki endüstriyel atıklardan olan Antalya Ferrokrom Fabrikası atıklarının (FeCr cürufu, SiFeCr cürufu, silis dumanı) yol üstyapısındaki kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Çalışmada öncelikle, kullanılan malzemeler ve uygulanan yöntemler hakkında genel bilgi verilmiştir. Daha sonra malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, mekanik özellikleri ve laboratuvar liç davranışı deneysel çalışmalarla belirlenmiştir. Malzemelerin özelliklerinin belirlenmesinde, CBR, Proktor, Los Angeles, serbest basınç dayanımı, ultra-ses hızı, donma-çözülme dayanımı vb. laboratuvar deneylerinin yanı sıra bu çalışma kapsamında geliştirilen dinamik üç eksenli (DÜE) deney cihazı da kullanılmıştır. Geliştirilen deney cihazı ile yol malzemelerinin esneklik modülü, Poisson oranı ve tekrarlı yükler altındaki plastik deformasyonu belirlenebilmektedir. DÜE deney bulguları kullanılarak malzemelerin (Mr) esneklik modülünü tahmin eden bir yapay sinir ağı (YSA) modeli de geliştirilmiştir. Geliştirilen YSA modeli ile elde edilen performans değerleri oldukça yüksektir. Kullanılan malzemelerin teknik özellikleri belirlendikten sonra ekonomik analiz yapılmıştır. Bu amaçla, cürufların yol temel tabakalarında doğal agrega yerine alternatif kullanımı düşünülerek mukayeseli bir maliyet analizi gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak, FeCr ve SiFeCr cürufunun fiziksel ve mekanik özellikleri bakımından yol üstyapısının granüler tabakalarında doğal agregaya alternatif olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Ayrıca, bir bağlayıcı ile stabilize edilen FeCr cürufunun yüksek basınç dayanımına sahip olması sebebiyle, stabilizasyon temel olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir. Diğer yandan, dinamik üç eksenli deneylerinden elde edilen veriler, diğer çalışmalar ile karşılaştırıldığında oldukça başarılı sonuçların elde edildiği görülmüştür. Bu sayede ülkemizde analitik üstyapı tasarımı için gerekli olan granüler malzeme özelliklerinin belirlenebileceği ortaya çıkmaktadır.

Abstract:
In the last few decades, waste disposal has become a major concern in most of the industrial countries. Therefore the consideration has been given to utilization of the wastes in various construction processes. Most wide-accepted usage of this kind of waste is in road construction which requires mass volume of construction material.This study deals with the alternative usage of ferrochromium wastes (FeCr slag, SiFeCr slag and silica fume), generated from Antalya Ferrochrome Establishment, in road construction as an artificial aggregate. Ferrochromium slag has been examined whether they could be used in flexible pavement?s base course layers instead of limestone or not. The study has begun with a review of ferrochromium wastes and its current specifications and practices, than laboratory work follows. First, routine laboratory tests (CBR, Proktor, Los Angeles, unconfined compression strength, ultra-sound wave, freeze-thaw resistance) have been performed on the materials to determine the basic physical and mechanical properties. In order to find out the advanced mechanical properties of granular materials, such as resilient modulus, Poisson?s ratio and plastic deformation, a new repeated load triaxial (RLT) test apparatus has been developed and used in the study. With using RLT test results a new approach is presented using Neural Networks method for estimating the resilient modulus of materials. After determining the mechanical properties of waste materials cost analysis has been done. For this purpose, as considering the slag wastes instead of natural aggregates cost prizes have been determined comparatively.Consequently, physical and mechanical properties of the slag have met the required specifications of current standards as base layer aggregate. Also, it is observed that owing to adequate compressive strength of cement-bound ferrochrome slag, it could be used at cement-bound layers as suitable aggregate. On the other hand, the repeated load triaxial test results have been more successful than other test results. So, it is recognized that essential material properties of granular materials required for analytical pavement design will be able to determine in our country.