NESLİHAN DOĞAN SAĞLAMTİMUR, AHMET BİLGİL

ATIK KAZAN ALTI KÜLÜ VE POMZA ELEK ALTI ATIĞINDAN GEOPOLİMER YAPI MALZEMESİ ÜRETİMİ

Pomza üretimi sırasında elek altı olarak tarif edilen ince malzeme açığa çıkmaktadır ve atık malzeme durumundadır. Endüstrilerde kömür yakılması sonrası açığa çıkan kazan altı külü de depolanamaz bir atıktır. Bu çalışmada atık değerlendirme amacıyla bu iki tip atık, alkali bir aktivatör olan sodyum hidroksit (NaOH) ile aktive edilerek geopolimer yapı malzemesi üretilmiştir. Deneysel çalışmada %50 atık kazan altı külü (AKAK)+%50 pomza elek altı atığı (PEAA) karıştırılarak oluşturulan atık dolgu malzemesine ağırlıkça %10, 15, 20 ve 25 oranında NaOH ilave edilmiştir. Numuneler 70, 100 ve 150 °C’ye ayarlanan etüvde 24 saat süresince kürlenmiştir. Daha sonra numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Basınç dayanım değerlerine göre optimum sonuç, %20 NaOH aktivatörlü 100 °C’de kürlenen numunede 16,5 MPa olarak bulunmuştur. Basınç dayanımlarında 28 günün sonunda 7 günlük değerlere göre %6-9 oranında artış gözlenmiştir. Su emme ve porozite değerlerinde, diğer yapı malzemelerine benzer sonuçlar elde edilmiştir. Atık malzeme esaslı NaOH aktivatörlü numunelerden dış tesirlere dayanıklı geopolimer yapı malzemesi üretilebilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

atık yeniden kullanımı, geopolimer, kazan altı külü, pomza, yapı malzemesi

GEOPOLYMER BUILDING MATERIAL PRODUCTION FROM WASTES OF BOTTOM ASH AND PUMICE

During pumice production, fine material that is stayed under the sieve is exposed as waste material. Bottom ash released into the air after burning coal in the industry is a non-deposit waste. In this study, for the aim of waste reuse, these two types of wastes were activated with sodium hydroxide (NaOH), an alkaline activator, and geopolymer building material was produced. In the experimental study, 10%, 15%, 20% and 25% NaOH were added to the filler material which was formed by mixing 50% waste bottom ash+50% pumice waste to produce geopolymer samples. The samples were cured in the oven that was set at 70, 100 and 150°C for 24 hours. Physical and mechanical properties of the samples were then determined. According to the compressive strength values, the optimum result was found to be 16.5 MPa in the sample activated with 20% NaOH cured at 100°C. Compressive strength values were increased (6-9%) in the samples at 28-day as compared to 7-day. Water absorption and porosity values were similar to those of other building materials. Geopolymer building material that is resistant to external influences can be produced from waste-based samples including NaOH activator.

Keywords:

waste reuse, geopolymer, bottom ash, pumice, building material,

PDF

___

[1] GÖKÇE, M.V., “Diyatomit Esaslı Hafif Yapı Elemanı Üretiminde Üre-Formaldehitin Bağlayıcı Olarak Kullanılması”, Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi, 2010.
[2] BİLGİL, A., YEŞİLYURT, E., GÖKÇE, M.V., “Production of Pumice-Based Geo-Polymer Concrete”, Proceedings of the International Conference on Civil and Environmental Engineering, 1608-1614. Nevşehir, Türkiye, 2015.
[3] ÜNAL, O., ERGÜN, A., UYGUNOĞLU, T., KÜRKLÜ, G., Hafif Agregalı Blok Elemanların Fiziko-Mekanik Özelliklerinin Araştırılması ve Modellenmesi, TÜBİTAK Proje No: 104M391, 2008.
[4] http://pomza.com.tr (erişim tarihi: 23.06.2018)
[5] DOĞAN-SAĞLAMTİMUR, N., BİLGİL, A., DEMİR, M., YILMAZ, M.L., POLAT, S., ÖZEN, E., DÖRDÜ, H., “A Reuse Study from Niğde, Turkey: The Conversion of Industrial Ash to Geopolymer”, Desalination and Water Treatment, 57, 2604-2615, 2016a.
[6] DOĞAN-SAĞLAMTİMUR, N., BİLGİL, A., CİLA, T., DURSUN, M., YILDIRIM, G., AKBULUT, H., DOĞUÇ, Ü., ERKEKLİ, K., YILDIRIM, S., “Göknur A.Ş. Niğde Fabrikası Kazan Altı Küllerinden Çimento Bağlayıcılı Hafif Yapı Elemanı Üretimi”, Çevre Bilim ve Teknoloji, 1, 50-57, 2016b.
[7] YÜKSEL, İ., ÖZKAN, Ö., BİLİR, T., “Kazanaltı Külü ile Briket Üretimi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 21, 527-532, 2006.
[8] DOĞAN-SAĞLAMTİMUR, N., GÜVEN, A., BİLGİL, A., “Physical and Mechanical Properties of New Produced Cemented Ash-Based Lightweight Building Materials with and without Pumice”, Advances in Materials Science and Engineering, 2018, 1-12, 2018.
[9] FINDIK, H., “Termik Santrallerde Çevresel Maliyetlerin Muhasebeleştirilmesi”, Gaziantep University Journal of Social Sciences, 14, 781-796, 2015.
[10] SIDDIQUE, R., “Utilization of Coal Combustion By-Products in Sustainable Construction Materials”, Resources, Conservation and Recycling, 54, 1060-1066, 2010.
[11] JAYARANJAN, M.L.D., VAN HULLEBUSCH, E.D., ANNACHHATRE, A.P., “Reuse Options for Coal Fired Power Plant Bottom Ash and Fly Ash”, Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 13, 467-486, 2014.
[12] ÖZKAN, Ş.G., TUNCER, G., “Pomza Madenciliğine Genel Bir Bakış”, 4. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 200-207, İzmir, Türkiye, 2001.
[13] BELLİ, O., Tarih Boyunca Van, Nadir Kitap, İstanbul, Türkiye, 2007.
[14] DEMİR, İ., BAŞPINAR, M.S., GÖRHAN, G., KAHRAMAN, E., AKYOL, O., “Pomza Agregalı Hafif Beton Isıl Özelliklerine Polistiren Köpük ve Uçucu Kül Katkısını Etkileri”, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 911-916, İzmir, Türkiye, 2011.
[15] BAI, Y., DARCY, F., BASHEER, P.A.M., “Strength and Drying Shrinkage Properties of Concrete Containing Furnace Bottom Ash as Fine Aggregate”, Construction and Building Materials, 19, 691-697, 2005.
[16] YÜKSEL, İ., BİLİR, T., ÖZKAN, Ö., “Durability of Concrete incorporating Non-Ground Blast Furnace Slag and Bottom Ash as Fine Aggregate”, Building and Environment, 42, 2651-2659, 2007.
[17] NATARAJ, K., MIDUN, S.M., HARI, K.M., GANESH, G.M., SANTHI, A.S., “Bottom Ash Concrete”, International Journal of Advanced Research in Mechanical and Production Engineering and Development, 1, 6-11, 2013.
[18] WONGKEO, W., CHAIPANICH, A., “Compressive Strength, Microstructure and Thermal Analysis of Autoclaved and Air Cured Structural Lightweight Concrete made with Coal Bottom Ash and Silica Fume”, Materials Science and Engineering: A, 527, 3676-3684, 2010.
[19] YADOLLAHI, M.M., VAROLGÜNEŞ, S., İŞSEVER, F., “Na2O, Silika Modülü, Su/Bağlayıcı Oranı ve Yaşlanmanın Cüruf Tabanlı Geopolimerlerin Basınç Mukavemetinde Olan Etkileri”, Türk Doğa ve Fen Dergisi, 6, 26-31, 2017.
[20] JUSTNES, H., MARTIUS-HAMMER, T.A., “Sürdürülebilirlik-Beton İnovasyonundaki Öncü Rolü”, Hazır Beton, 23, 77-82, 2016.
[21] SALAHUDDIN, M.B.M., NORKHAIRUNNISA, M., MUSTAPHA, F., “A Review on Thermophysical Evaluation of Alkali-Activated Geopolymers”, Ceramics International 41, 4273-4281, 2015.
[22] DAVIDOVITS, J., “Geopolymer Chemistry and Sustain¬able Development”, Proceedings of the World Congress Geopolymer, 9-15, Saint-Quentin, France, 2005.
[23] KAYA, M., UYSAL, M., YILMAZ, K., “Jeopolimer harçlarda dayanım, kür sıcaklığı ve boşluk oranı ilişkisinin varyans analizi ile incelenmesi”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22, 248-256, 2018.
[24] TOPÇU İ.B., TOPRAK, M.U., “Alkalilerle Aktive Edilen Taban Küllü Hafif Harç Üretimi”, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2, 153-164, 2009.
[25] BİDECİ, A., GÜLTEKİN, A.H., YILDIRIM, H., OYMAEL, S., ANDBİDECİ, O.S., “Internal Structure Examination of Lighweight Concrete Produced with Polymer-Coated Pumice Aggregate”, Composites: Part B, 54, 439-447, 2013.
[26] BİDECİ, Ö.S., BİDECİ, A., GÜLTEKİN, A.H., OYMAEL, S., YILDIRIM, H., “Polymer Coated Pumice Aggregates and Their Properties”, Composites: Part B, 67, 239-243, 2014.
[27] YAZICI, H., “Yapay Alçı-Uçucu Kül Esaslı Bağlayıcıların Mekanik Özellikleri”, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 7, 65-72, 2005.
[28] http://www.intes.org.tr/content/MArt-2014.pdf (erişim tarihi 23.06.2018)
[29] https://intweb.tse.org.tr/standard/standard/Standard.aspx?081118051115108051104119110104055047105102120088111043113104073090097085121057113053070083067073 (erişim tarihi: 23.06.2018)
[30] BİNİCİ, H., EKEN, M., AKSOĞAN, O., “Cüruf, Uçucu Kül, Silis Kumu ve Pomza Esaslı Geopolimerlerin Fiziksel, Mekanik ve Radyasyon Geçirgenlik Özellikleri”, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8, 2012.
[31] TOP, S., VAPUR, H., “Effect of Basaltic Pumice Aggregate Addition on the Material Properties of Fly Ash Based Lightweight Geopolymer Concrete”, Journal of Molecular Structure, 1163, 10-17, 2018.