Kireçtaşı ve Cam Tozunun Briket Yapımında Kullanılması
Paki Turgut
HR.Ü. Mühendislik Fakültesi Osmanbey Kampusu-Şanlıurfa
Tel: (414)3440020/1109
[email protected]
Öz
Atık kireçtaşı tozu, cam tozu ve az miktarda Portland çimentosu, su ile nemlendirilerek
karıştırılmış ve çelik kalıp içerisinde sıkıştırılarak yapay kireçtaşı numuneleri
üretilmiştir. Karışım içerisinde, kireçtaşı tozu ağırlığının, % 10, 20 ve 30’u oranında
cam tozu kullanıldığında, cam tozunun karışım içerisindeki puzzolanik etkisinden
dolayı fiziksel, mekaniksel ve termal özelliklerde, cam tozu içermeyen kontrol
numunesine kıyasla önemli derecede iyileşme gözlenmiştir. Kireçtaşı tozu ve cam tozu
kullanılarak üretilen yapay kireçtaşlarının rengi ve dokusu doğal kireçtaşına benzemekte
olup, betonarme yapılara tarihi doku vermek amacıyla, dış cephe ve iç mekân
kaplamalarında kullanılması tavsiye edilmektedir. Bu çalışmada, kireçtaşı tozu ile cam
tozunun, yeni yapı malzemelerinin üretilmesi bakımından büyük bir potansiyele sahip
olduğu gösterilmiştir.
Anahtar Sözcükler: Cam tozu, Kireçtaşı tozu, Çimento, Yapı malzemesi
Giriş
Günümüzde, kaliteli ve ekonomik yapı malzemelerine olan ihtiyaç her geçen gün
artmaktadır. Bu nedenle, bazı endüstriyel atıkların yapı malzemesi olarak
değerlendirilmesi gerek ekonomiklik gerekse çevre sorunlarını çözme bakımından
büyük önem kazanmaktadır. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde, toplanan bazı atıkların
iyi kontrol edilememesi, çevresel sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu atıkların
yapı malzemesi olarak değerlendirilmesi, çevre problemlerinin çözümüne ve yapıların
ekonomik tasarımına yardımcı olacaktır. Atık maddelerin yapı endüstrisinde uygun bir
şekilde kullanılabilmesi için, bu atık maddelerden üretilen yapı malzemelerinin, ilgili
standartlardaki koşulları sağlaması gerekmektedir. Ülkemizde, başlıca, iki atık malzeme
bol miktarda bulunmaktadır. Bunlardan birisi kireçtaşı tozu, diğeri ise camdır.
Kırmataş agrega ve yapı malzemesi olarak ocaklardan kesilen kireçtaşı bloklarının
üretimi sırasında kireçtaşı tozu elde edilmektedir. Kırmataş agrega üretiminde, üretilen
agreganın ağırlığının yaklaşık olarak % 20’si kadar kireçtaşı tozu elde edilmektedir.
Gerek kırmataş agrega üretiminden, gerekse kireçtaşı bloklarının kesilmesinden elde
edilen kireçtaşı tozu, çok ince taneli olduğundan kullanım alanı geniş değildir. Kireçtaşı
tozunun depolanma maliyeti yüksek olduğu için belediyeler bu konunun çözümünde
yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle, Şanlıurfa’da, kireçtaşı tozları kontrolsüz bir şekilde,
doğaya atık olarak terk edilmektedir. Kireçtaşı tozu çok ince taneli olduğundan, yaz ve
sonbahar mevsiminde meydana gelen rüzgârların etkisiyle havaya karışmaktadır.
343
Kireçtaşı tozunun havaya karışması, hava kalitesini düşürmekte olup, astım gibi bazı
solunum yolu hastalıklarına sebep olmaktadır. Bir diğer atık malzeme olan cam,
genellikle pencere, kap ve şişe gibi ürünlerden oluşmaktadır. Ülkemizde yıllık olarak
120.000 ton civarında atık cam birikmektedir (Topçu ve Canbaz, 2004). Atık camların
renklerinin birbirinden çok farklı olması nedeniyle, çok az bir kısmı geri dönüşümde
kullanılmakta ve büyük çoğunluğu ise doğaya atık olarak terk edilmektedir. Atık cam,
toprak içerisinde çözünmeyen bir maddedir ve atık camın doğaya terk edilmesi çevre
dostu bir çözüm yolu değildir. Dolayısıyla, atık bir malzeme olan camın uygun
alanlarda kullanılması büyük önem taşımaktadır.
Kireçtaşı tozu ve atık camın, yapı malzemesi olarak kullanılması üzerine sınırlı sayıda
araştırma yapılmıştır. Galetakis ve Raka (2004), kireçtaşı tozu ile Portland çimentosunu
karıştırmış ve su ile nemlendirerek, elde ettikleri taze karışımı iç çapı 50 mm olan çelik
kalıp içerisinde sıkıştırmışlardır. φ50×80 mm’lik numunelerde, 7 MPa’dan daha büyük
basınç dayanımı bulmuşlardır. Turgut ve Algın (2007) ve Turgut (2007a) kireçtaşı tozu
ve çam ağacı kerestesi talaşını karıştırarak düşük ağırlıklı ve ısı yalıtımı yüksek bir
kompozit malzeme elde etmişlerdir. Algın ve Turgut (2007) kireçtaşı tozu ve atık
pamuk kullanarak hafif ve ısı yalıtımı yüksek yeni bir yapı malzemesi üretmişlerdir.
Ramachandran ve Zhang (1986), Pera ve diğ. (1999), Larrard (1999) ve Petersson
(2001), belirli bir miktarda kireçtaşı tozunun kendiliğinden yerleşen betonlarda
kullanılmasının, erken yaşlarda betonun dayanım gelişimini hızlandırdığını
bulmuşlardır. Shao ve diğ. (2000), 38 μm’den daha küçük tane çaplı cam tozunun beton
içerisinde puzzolanik etki yaptığını bulmuşlardır. Shayan ve Xu (2004) atık cam
tozunun beton durabilitesinde iyileşmeler sağladığını göstermiştir. Topçu ve Canbaz
(2004), atık camların betonda iri agrega olarak kullanılması durumunda, betonun
işlenebilirliğini ve basınç dayanımını bir miktar düşürdüğünü belirtmişlerdir. Shi ve diğ.
(2005), atık cam tozu kullanılarak üretilmiş harçlar üzerinde yapmış oldukları
çalışmada, alkali-silika reaksiyonunun azaldığını ileri sürmüşlerdir. Corinaldesi ve diğ.
(2005) ise, 100 μm’den daha küçük tane çaplı cam tozu ile yapılan harç ve betonlarda
alkali-silika reaksiyonunun hiç görülmediğini göstermişlerdir.
Bu çalışmada, çimento miktarı ve su/çimento oranı sabit alınarak, ağırlıkça % 10, 20 ve
30 oranında kireçtaşı tozu ile cam tozunun yer değiştirilmesiyle üretilen yapay kireçtaşı
briketlerden elde edilen test sonuçları verilmektedir. Ayrıca, dört farklı kireçtaşı
ocağından alınan doğal kireçtaşları üzerinde yapılan testlerden elde edilen sonuçlar ile
üretilen yapay kireçtaşı briketlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Deneysel Program
Malzemeler
Yapay briketlerin yapımında kullanılan atık kireçtaşı tozu Şanlıurfa ili, Akabe yöresinde
bulunan doğal kireçtaşı ocağından alınmış ve üzerinde herhangi bir işlem yapılmadan
karışımlarda kullanılmıştır. Atık cam tozu ise, bina dış cephesi için süsleme malzemesi
üreten bir firmadan temin edildi. Karışımda bağlayıcı olarak kullanılan CEM II/A-L
42,5 R tipi Portland çimento, ÇİMSA tarafından üretilmiş olup, TS EN 197–1/A1
(2005) standardını sağlamaktadır. Karışımlarda kullanılan kireçtaşı tozu, cam tozu ve
çimentonun özellikleri Tablo 1’de verilmektedir. Karışımlarda normal musluk suyu
kullanılmıştır.
344
Tablo 1 Karışım malzemesi özellikleri.
Özellikler
SiO2 (%)
CaO (%)
MgO (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
SO3 (%)
Na2O (%)
K2O (%)
Cl (%)
Kızdırma kaybı (%)
Yoğunluk
Özgül yüzey (m2/kg)
Kireçtaşı tozu
0.26
56.19
0.25
0.30
42.65
2.67
145
Cam tozu
70.22
11.13
1.64
0.52
15.69
0.80
2.42
133
Çimento
19.20
52.00
1.00
3.70
0.16
2.80
0.27
0.006
8.20
3.00
500
Tablo 2 Elekten geçen yığışımlı %.
Elek boyutu
Kireçtaşı tozu
Cam tozu
1.18mm
99.76
99.80
600μm
97.06
96.90
300μm
86.39
85.60
150μm
60.27
69.10
75μm
44.45
48.87
Yapay Kireçtaşı Briketlerin Üretimi
Briket üretiminde dört farklı karışım serisi kullanılmıştır. Kontrol numunesinde, sadece
kireçtaşı tozu ve çimento kullanılmıştır. Cam tozu içeren briket numunelerinde ise,
kireçtaşı tozu ağırlığının, % 10, 20 ve 30’u oranında cam tozu kullanılmıştır.
Karışımlarla ilgili detaylar Tablo 3’te verilmektedir. Cam tozunun, üretilen
karışımlardan elde edilen numunelerin özellikleri üzerindeki etkisini bulabilmek için,
karışımların tümünde çimento miktarı ve su/çimento (0.30) oranı sabit alınmıştır.
Numunelerin karıştırılması işleminde, 50 dm3’lük bir pan mikser kullanıldı. Kontrol
karışımında, çimento ve kireçtaşı tozu, cam tozu içeren karışımlarda ise, çimento,
kireçtaşı tozu ve cam tozu Tablo 2’ de verilen oranlara göre mikser içerisine
yerleştirildi. Mikser içerisindeki malzemeler çok ince taneli olduğundan, mikser
dönerken meydana gelecek tozlanmayı önlemek için mikserin ağzı, ortasında 1 cm delik
bulunan uygun bir kapakla kapatıldı. Homojen bir karışım elde etmek için, mikser
içerisindeki malzemeler 1 dakika kuru olarak karıştırıldı. Numune hazırlarken
karşılaşılan en büyük sorun, karışım suyunun mikser içerisine bir anda dökülmesi
sonucu karışımda oluşan topaklaşmaydı. Karışımda meydana gelen topaklaşmanın bir
nedeni de, karışımı oluşturan tüm malzemelerin çok ince taneli olmasıydı. Bu sorunu
ortadan kaldırmak için, karışım içerisine su püskürtülmüştür. Su püskürtme işleminde,
hava kompresörüne bağlanmış özel bir ağızlık kullanılmıştır. Bu ağızlık, ortasında 1 cm
çapında delik bulunan kapaktan içeri sokulmuş ve mikser dönerken 3 dakika boyunca
su, karışım üzerine püskürtülmüştür. Toplam 4 dakikalık bir karıştırma işlemi sonunda
mikser durdurulmuş ve 3500 gr ağırlığındaki taze karışım, boyutları 105×150×225
mm3 olan çelik kalıp içerisine doldurulmuştur. Kalıp içerisindeki taze karışımın
başlangıç yüksekliği 150 mm dir. Taze karışım üzerine 17 MPa’lık bir basınç
uygulanarak, Şekil 1 de gösterildiği gibi, kalıp içerisinde 1 dakikalık sürede
sıkıştırılmıştır. Numunenin kalıptan çıkarılırken, Şekil 1 de gösterildiği gibi, numunede
herhangi bir kırılma veya dökülme gözlenmemiştir. Üretilen briket numunelerinin tümü,
24 saat boyunca oda sıcaklığında bekletildi ve bu sürenin sonunda, 22 oC’lik su dolu kür
havuzu içerisinde 28 gün kalacak şekilde yerleştirildi. Havuz içersindeki 28 günlük
345
kürden sonra, briket numuneler kurutulmak üzere fanlı fırın içerisine yerleştirilmiştir.
Tablo 4’te, üretilen yapay kireçtaşı ve doğal kireçtaşlarının boyutları ve sayıları
verilmektedir. Doğal kireçtaşlarının testinde, kireçtaşı tozunun temin edildiği yörede
bulunan dört farklı kireçtaşı ocağından elde edilen numuneler kullanılmıştır. Yörede
bulunan kireçtaşları, bu yörede asırlar önce yapılmış tarihi eserlerde taşıyıcı yapı
malzemesi olarak kullanılmıştır.
Tablo 3 Bir adet briket için malzeme miktarları.
Karışım
No.
Kontrol
KC–10
KC–20
KC–30
Çimento
(gr)
376
376
376
376
Su
(gr)
113
113
113
113
Kireçtaşı tozu
(gr)
3007
2706
2406
2105
Cam tozu
(gr)
0
301
601
902
Akışkanlaştırıcı
(gr)
4
4
4
4
Tablo 4 Yapay ve doğal kireçtaşı numunelerin boyutları ve sayısı.
Testler
Yapay Kireçtaşları
Doğal Kireçtaşı
Numune
Numune
Numune
Numune
sayısı
sayısı
boyutu
boyutu
(mm)
(mm)
Birim ağırlık, su emme
105×90×75
5
71×71×71
5
Basınç dayanımı
105×90×75
5
71×71×71
5
Eğilme dayanımı, ultrason hızı
105×75×225
5
102×57×203
5
Aşınma direnci
71×71×71
5
71×71×71
5
Donma-çözülme direnci
105×90×75
5
71×71×71
5
Termal iletkenlik
20×60×100
3
20×60×100
3
Elastisite modülü, Poisson oranı
3
3
φ50×80
φ50×80
Toplam numune sayısı
124*
124**
* Toplam 4 seri numunede; **Toplam 4 farklı kireçtaşı ocağında.
Şekil 1 Yapay kireçtaşı karışımının sıkıştırılması ve kalıptan alınmış durumu
Test Metotları
Yapay kireçtaşı numuneleri üzerinde yapılan su emme oranı, birim ağırlık, basınç
dayanımı, eğilme dayanımı ve donma-çözülme direnci testlerinde ASTM C 67 (2003) ,
elastisite modülü ve Poisson oranı testlerinde ASTM C 469 (2002), aşınma direnci
testinde EN13892–3 (2004) ve termal iletkenlikle ilgili testte ise, ASTM C 1113 (1990)
standardı kullanılmış olup, testlerin nasıl yapıldığı Turgut (2007b) tarafından detaylı
olarak verilmektedir. Doğal kireçtaşı numunelerinin testinde ise, TS 699 (2000)
standardı takip edilmiş ve detaylı bilgiler Turgut ve diğ. (2006) tarafından verilmiştir.
346
Test Sonuçları ve Tartışmalar
Yapay Kireçtaşları Test Sonuçları
Tablo 5’te, 28 günlük yapay ve doğal kireçtaşları testlerinden elde edilen ortalama
değerler verilmektedir. ASTM C 140 (2006)’a göre, yük taşıyan veya taşımayan yığma
yapı duvarlarında kullanılacak briketler için müsaade edilen en fazla su emme değeri
0.288 gr/cm3 tür. Tablo 5’te verildiği gibi, üretilen yapay kireçtaşlarının su emme
değerleri, 0.288 gr/cm3 değerinden daha küçük olmuştur. TS 406 (1988)’da, yığma
yapılarda kullanılacak briketlerin birim ağırlıklarının 2.20 gr/cm3 ile 1.50 gr/cm3
değerleri arasında olması istenmektedir. Tablo 5’te verildiği gibi, test sonucunda elde
edilen yapay kireçtaşı birim ağırlık değerleri, standartta verilen değerler arasında yer
almaktadır.
Kireçtaşı tozu ve cam tozu kullanılarak üretilen yapay kireçtaşı numunelerin mekanik
özellikleri, cam tozunun karışım içerisindeki puzzolanik etkisinden dolayı önemli
derecede artmaktadır. Sadece kireçtaşı tozu ve çimento içeren kontrol numunesinin
ortalama basınç dayanımı 27.5 MPa olarak bulunmuştur. Şekil 2a’da gösterildiği gibi,
ağırlıkça % 10, 20 ve 30 oranında kireçtaşı tozu ile cam tozu yer değiştirmesi
sonucunda, cam tozu içeren numunelerin kontrol numunesine kıyasla basınç
dayanımları sırasıyla % 1.8, 7.3 ve 9.4 daha büyük olmuştur. Yapay kireçtaşı
numunelerden elde edilen basınç dayanımı değerleri, BS 6073 (1981), ASTM C 90
(2006) ve TS 705 (1985) standartlarını sağlamaktadır. BS 6073 (1981), ASTM C 90
(2006) ve TS 705 (1985) standartları, yük taşıyan yığma yapı duvarlarında kullanılacak
briketlerde basınç dayanımlarının sırasıyla, en az 7.0 MPa, 11.7 MPa ve 5.0 MPa
olmasını öngörmektedir. Tablo 5’te, atık cam tozu içermeyen kontrol numunesinin
eğilme dayanımı değeri 4.15 MPa olarak bulunmuştur ve bu değer de BS 6073
(1981)’de öngörülen en az 0.65 MPa değerini sağlamaktadır. Karışım içerisindeki cam
tozunun, numunelerin eğilme dayanımı ve elastisite modülü değerine olan etkisi, basınç
dayanımına olan etkisinden çok daha fazladır. Şekil 2a da gösterildiği gibi, ağırlıkça %
10, 20 ve 30 oranında kireçtaşı tozu ile cam tozunun yer değiştirmesi sonucunda, cam
tozu içeren numunelerin kontrol numunesine kıyasla eğilme dayanımları, sırasıyla %
85, 86 ve 87 daha büyük olmuştur. Ağırlıkça % 10, 20 ve 30 kireçtaşı ile cam tozunun
yer değiştirmesinde, elastisite modülü değerlerindeki artışlar kontrol numunesinden
sırasıyla % 11.5, 22.8 ve 59.3 daha büyük olmuştur. Yapay kireçtaşı briketlerin Poisson
oranı değerleri, 0.18 ile 0.20 değerleri arasında değişmektedir. Tablo 5’te görüldüğü
gibi, cam tozunun sert yapısından dolayı, kontrol numunesine kıyasla cam tozu içeren
yapay kireçtaşı numunelerin ultrason hızı değerinde de bir artış gözlenmektedir.
Tablo 5’te, yapay kireçtaşı numuneleri üzerinde yapılan aşınma testleri sonucu oluşan
hacimce kayıplar verilmektedir. Cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunelerin, aşınmaya
karşı dirençleri önemli derecede artmıştır. Şekil 2b’de gösterildiği gibi, ağırlıkça % 10,
20 ve 30 oranında kireçtaşı tozu ile cam tozunun yer değiştirmesi sonucunda, kontrol
numunesiyle kıyaslandığında cam tozu içeren numunelerin aşınmaya karşı dirençleri
sırasıyla, % 48.7, 49.6 ve 50.2 daha büyük olmuştur. ASTM C 568 (2003)
standardında, yapılarda kullanılacak doğal taşların hacimce aşınma miktarının 10
cm3/50cm2 değerinden daha az olması istenmektedir. Tablo 5’te görüldüğü gibi, üretilen
yapay kireçtaşı numunelerin tümünün aşınma değerleri, standartta verilen aşınma
değerinden daha az olmuştur.
347
Tablo 5 Yapay ve doğal kireçtaşları test sonuçları.
Testler
Basınç dayanımı (MPa)
Eğilme dayanımı (MPa)
Ağırlıkça su emme (%)
Su emme (g/cm3)
Birim ağırlık (g/cm3)
Hacimce aşınma kaybı (cm3/50cm2)
Donma-çözülme ağırlık kaybı (%)
Termal iletkenlik (Wm-1K-1)
Ultrason hızı (km/h)
Elastisite modülü (MPa)
Poisson oranı
Kontrol
27.5
4.15
12.5
0.237
1.90
8.95
16.85
1.07
2.80
12110
0.18
Yapay kireçtaşları
KC–10 KC–20 KC–30
28.0
29.5
30.1
7.69
7.70
7.76
12.2
12.5
12.4
0.233
0.236
0.234
1.91
1.89
1.89
4.59
4.51
4.45
7.13
2.61
1.28
1.03
0.99
0.90
3.06
3.11
3.15
13500 14875 19296
0.20
0.18
0.20
Doğal kireçtaşı
17.8
4.90
8.4
0.174
2.08
27.76
0.07
1.42
3.40
13975
0.31
Cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunelerinin, donma-çözülme dirençleri önemli
derecede iyileşmektedir. Yapay kireçtaşı numuneleri üzerinde yapılan 50 devirlik
donma-çözülme işleminden sonra, numunelerin ağırlıklarında meydana gelen kayıplar
Tablo 5’te verilmektedir. Şekil 2b de gösterildiği gibi, kireçtaşı tozunun ağırlığının %
10, 20 ve 30’u oranında cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunelerin, donma-çözülme
dirençleri kontrol numunesiyle kıyaslandığında sırasıyla % 57.7, 84.5 ve 92.4 daha
büyük olmaktadır. Şekil 3’te, 50 devirlik donma-çözülme işleminden sonra yapay
kireçtaşı numunelerinin genel durumu gösterilmektedir.
Yapay kireçtaşı numunelerin termal iletkenlik değerleri Tablo 5’te verilmektedir.
Termal iletkenlik değeri, bir yapı malzemesinin ısı yalıtımının niteliğinin bir
göstergesidir ve yapıların ısı yalıtımı hesabında bu değer doğrudan kullanılmaktadır.
Termal iletkenliği küçük olan malzemelerin, ısı yalıtımı yüksek olmaktadır. Şekil 3’te
gösterildiği gibi, kireçtaşı tozunun ağırlığının % 10, 20 ve 30’u oranında cam tozu
içeren yapay kireçtaşı numunelerin, termal iletkenlik değerleri kontrol numunesine
kıyasla sırasıyla % 3.7, 7.5 ve 15.9 daha küçük olmaktadır. Tablo 5’te verildiği gibi,
cam tozu içermeyen kontrol numunesinin termal iletkenlik değeri 1.07 Wm-1K-1 olarak
bulunmuştur. Camın termal iletkenliği ise yaklaşık 0.76 Wm-1K-1 dir. Camın termal
iletkenlik değerinin, kontrol numunesinin termal iletkenlik değerinden küçük olması,
cam tozu içeren numunelerin de termal iletkenlik değerlerinin doğal olarak küçük
olmasına neden olmuştur. Böylece, cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunelerin ısı
yalıtımı, kontrol numunesine kıyasla daha iyi olmuştur.
a) Mekanik özellikler
b) Termal ve fiziksel özellikler
Şekil 2 Mekanik, fiziksel ve termal özelliklerdeki iyileşmeler
348
a) Kontrol numunesi b) KC-10 numunesi c) KC-20 numunesi d) KC-30 numunesi
Şekil 3 Donma-çözülmeden sonra yapay kireçtaşı numunelerin görünüşü
Doğal ve Yapay Kireçtaşlarının Karşılaştırılması
Doğal kireçtaşı numuneleri, yörede bulunan dört farklı kireçtaşı ocağından alınmış olup,
numunelerin test sonuçlarının ortalama değerleri Tablo 5’te verilmektedir. TÜBİTAK
projesi kapsamında incelenen doğal kireçtaşı numunelerinin kimyasal özellikleri, yapay
kireçtaşında kullanılan kireçtaşı tozu ile aynıdır (Turgut ve diğ., 2006). Doğal ve yapay
kireçtaşlarının, basınç ve eğilme dayanımı değerlerinin bulunmasında kullanılan
numunelerin boyutları birbirinden farklıdır. Doğal ve yapay kireçtaşı numunelerinin
boyutları küçük olduğu için, karşılaştırmalarda boyutun dayanımlar üzerine etkisi
dikkate alınmamıştır.
Cam tozu içermeyen yapay kireçtaşı kontrol numunesinin basınç dayanımı, doğal
kireçtaşı numunesinin basınç dayanımından yaklaşık olarak % 54 daha büyüktür. % 30
cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunesinin basınç dayanımı ise, doğal kireçtaşı
numunesinin basınç dayanımından % 69 daha büyük bulunmuştur. Cam tozu içermeyen
yapay kireçtaşı kontrol numunesinin eğilme dayanımı ise, doğal kireçtaşı numunesinin
eğilme dayanımından yaklaşık olarak % 15 daha küçük olmasına rağmen, ağırlıkça %
30 cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunesinin eğilme dayanımı, doğal kireçtaşı
numunesinin eğilme dayanımından % 58 daha büyük olmuştur. Doğal kireçtaşının
elastisite modülü değeri, yapay kireçtaşı kontrol numunesinin elastisite modülü
değerinden % 15 daha büyük olmasına rağmen, % 30 cam tozu içeren yapay kireçtaşı
numunesinin elastisite modülü değeri doğal kireçtaşının elastisite modülü değerinden %
58 daha büyüktür. Ağırlıkça % 30 cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunesinin su
emme miktarı, doğal kireçtaşı numunesinin su emme miktarından % 34 daha fazladır.
Ancak hem doğal kireçtaşı hem de yapay kireçtaşları, ASTM C 140 (2006)’da verilen
en fazla 0.288 gr/cm3 sınır değerini sağlamıştır. Yapay kireç taşlarının birim ağırlıkları,
doğal kireçtaşlarının birim ağırlığından yaklaşık olarak % 9 daha küçük bulunmuştur.
Böyle bir durumda, yapay kireçtaşı ile yapılan yapının ağırlığı, doğal kireçtaşı ile
yapılan yapının ağırlığından % 9 daha az olacaktır.
Doğal kireçtaşının hacim olarak aşınma kaybı, cam tozu içermeyen kontrol
numunesinden 3 kat ve % 30 cam tozu içeren yapay kireçtaşından 6 kat daha büyük
olduğu görülmüştür. Doğal ve yapay kireçtaşı numuneleri üzerinde yapılan aşınma
testlerinden elde edilen sonuçlara göre, yapay kireçtaşlarının aşınmaya karşı
gösterdikleri direnç, doğal kireçtaşının aşınma direncinden oldukça fazladır.
Doğal kireçtaşının donma-çözülme direnci, cam tozu içermeyen kireçtaşının donmaçözülme direncinden çok daha iyidir. Ancak doğal kireçtaşı için, TS 699 (2000)
standardı takip edilerek 25 devirlik bir donma-çözülme testi yapılmıştır. Yapay
kireçtaşlarının donma-çözülme testinde ise, ASTM C 67 (2003) standardı kullanılarak
349
50 devirlik bir donma-çözülme testi yapılmıştır. Bu durum dikkate alındığında, cam
tozu içeren yapay kireçtaşlarının iyi bir donma-çözülme direnci sağladığı söylenebilir.
Doğal kireçtaşının termal iletkenlik değeri, yapay kireçtaşı kontrol numunesinden % 33
ve % 30, cam tozu içeren numuneden ise, % 58 daha büyüktür. Elde edilen bu sonuçlara
göre, yapay kireçtaşlarının ısı yalıtımının, doğal kireçtaşlarının ısı yalıtımından daha iyi
olduğu söylenebilir.
Yörede bulunan doğal kireçtaşının yapısı yumuşaktır ve tabakaları arasında kılcal
çatlaklar bulunmaktadır. Bu durum, kireçtaşının ince plakalar halinde kesilmesini
zorlaştırmaktadır. Doğal kireçtaşı plakaları, en az 4–5 cm kalınlığa kadar
kesilebilmektedir. Yörede bulunan doğal kireçtaşının bir diğer yetersiz tarafı ise,
aşınmaya karşı direncinin çok zayıf ve basınç dayanımının düşük olmasıdır. TS 11137
(1993) standardında, yığma yapıların yük taşıyıcı kısmında kullanılacak doğal
kireçtaşının basınç dayanımının en az 49 MPa ve dış cephe ve iç mekan kaplamalarında
kullanılması durumunda ise, basınç dayanımın en az 29.4 MPa olması gerektiği
belirtilmektedir. Yörede mevcut olan dört adet kireçtaşı ocağından alınan doğal kireçtaşı
numunelerinin ortalama basınç dayanımı değeri, Tablo 5’te verildiği gibi 17.8 MPa dır.
Yine bu standarda göre, hacimce aşınma kaybının, yük taşıyan kısımlarda en fazla 10
cm3/50cm2 ve kaplama malzemesi olarak kullanılması durumunda ise, en fazla 15
cm3/50cm2 olması öngörülmektedir. TS 11137 (1993) standardına göre, yörede bulunan
doğal kireçtaşları hem taşıyıcı duvar malzemesi hem de dış cephe ve iç mekân
kaplamasında kullanılamaz. Yörede bulunan doğal kireçtaşı, betonarme yapıların dış
cephesi ve iç mekân kaplamalarında, ilgili standardı sağlamamasına rağmen
kullanılmaktadır.
Kireçtaşı tozu ağırlığının % 20’si kadar cam tozu içeren yapay kireçtaşı numunenin
basınç dayanımı, 29.5 MPa ve hacimce aşınma kaybı da 4.51 cm3/50cm2 olarak
bulunmuştur. Bu durumda, % 20 ve % 30 cam tozu içeren yapay kireçtaşı numuneleri,
TS 11137 (1993)’da, dış cephe ve iç mekân kaplaması için istenen basınç dayanımı ve
hacimce aşınma değeri kriterlerini sağlamaktadır. Yapay kireçtaşının bir diğer önemli
özelliği de kaplama malzemesi olarak kullanılması durumunda 1 cm kalınlığa kadar
üretilebilmesidir. Böylece, betonarme yapıların yapay kireçtaşı ile kaplanması
durumunda, kaplama malzemesi ağırlığının az olması nedeniyle, binaya gelecek yükler
azalacaktır. Yapay kireçtaşının sıkıştırıldığı kalıplara çeşitli desenler verilmesi
durumunda, kaplama malzemelerin yüzeylerinde doğal taş oymacılığına benzer
görüntüler de elde edilebilecektir. Üretilen yapay kireçtaşlarının rengi ise, yörede
bulunan doğal kireçtaşına benzemektedir.
Sonuçlar
Kireçtaşı tozu ve cam tozu kullanılarak üretilen yapay kireçtaşı numunelerde, cam
tozunun puzzolanik etkisinden dolayı mekanik ve fiziksel özelliklerde önemli derecede
iyileşmeler gözlenmiştir. Kireçtaşı tozunun ağırlıkça % 20 ve 30’u kadar cam tozu
içeren yapay kireçtaşı numunelerinin tüm özellikleri, doğal kireçtaşından daha iyi
olmuştur. Cam tozunun, yapay kireçtaşlarının mekanik ve fiziksel özelliklerini niçin
etkili bir şekilde iyileştirdiği üzerine, SEM (Scanning Electron Microscope) yardımıyla
daha ileri düzeyde yapılan çalışmalar devam etmektedir.
Teşekkür MAG-104I084 nolu projeyi destekleyen TÜBİTAK’a ve katkılarından dolayı
Sn. Tanay Atasoy’a teşekkürlerimi sunarım.
350
Kaynaklar
Algin, H.M, Turgut P. (2007) Cotton and limestone powder wastes as brick material.
Construction and Building Materials, http://dx.doi.org/ 10.1016/j.conbuildmat. 2007.
03.006.
American Society for Testing and Materials (1990) ASTM C 1113: Test method for
thermal conductivity of refractories by hot wire. Philadelphia.
American Society for Testing and Materials (2002) ASTM C 469: Standard test method
for static modulus of elasticity and Poisson’s ratio of concrete in compression.
Philadelphia.
American Society for Testing and Materials (2003) ASTM C 568: Standard
specification for limestone dimension stone. Philadelphia.
American Society for Testing and Materials (2003) ASTM C 67: Standard test methods
for sampling and testing brick and structural clay tile. Philadelphia.
American Society for Testing and Materials (2006) ASTM C 140: Methods of sampling
and testing concrete masonry units. Philadelphia.
American Society for Testing and Materials (2006) ASTM C 90: Standard specification
for load-bearing concrete masonry units. Philadelphia.
British Standards Institution (1981) BS 6073-Part 1: Precast concrete masonry units:
Specification for precast concrete masonry units. London.
British Standards Institution (1997) BS 1881-Part 203: Recommendations for
measurement of pulse velocity through concrete. London.
Corinaldesi, G.G., Moriconi, G., Montenero, A. (2005) Characteristic and puzzolanic
reactivity of glass powders. Waste Management, Vol. 25, No. 2, pp. 197–201.
European Standards (2004) EN13892-3: Methods of test for screed materials.
Determination of wear resistance-Bohme.
Galetakis, M. and Raka S. (2004) Utilization of limestone dust for artificial stone
production: an experimental approach. Minerals Engineering, Vol. 17, No. 2, pp. 355–
357.
Larrard, F. (1998) Concrete mixture-proportioning. A Scientific Approach, Modern
Concrete Technology Series, E & FN SPON, London.
Pera, J., Husson, S., Guihlot, B. (1999) Influence of finely ground limestone on cement
hydration. Cement and Concrete Composites, Vol. 21, No. 2, pp. 99–105.
Petersson, O. (2001) Limestone powder as filler in self-compacting concrete-frost
resistance and compressive strength. Proceedings of the second RILEM international
351
symposium on self-compacting concrete Kochi University of Technology, COMS
Engineering Corporation, Japan, pp. 277–284.
Ramachandran, V.H. and Zhang, C.M. (1986) Dependence of fineness of calcium
carbonate on the hydration behavior of calcium silicate. Durability of Building
Materials, Vol. 4, No. 1, pp. 45–66.
Shao,Y., Lefort, T., Moras, S., Rodriguez, D. (2000) Studies on concrete containing
ground waste glass. Cement and Concrete Research, Vol. 30, No. 1, pp. 91–100.
Shayan, A., Xu A. (2004) Value-added utilization of waste glass in concrete. Cement
and Concrete Research, Vol. 34, No. 1, pp. 81–89.
Shi, C., Wu, Y., Riefler, C., Wang, H. (2005) Characteristic and puzzolanic reactivity of
glass powders. Cement and Concrete Research, Vol. 35, No. 5, pp. 987–993.
Topcu, I.B. and Canbaz, M. (2004) Properties of concrete containing waste glass.
Cement and Concrete Research, Vol. 34, No. 1, pp. 267–274.
Turgut, P., Yeşilnacar, M.İ., ve Bulut, H. (2006) Yapı malzemesi olarak Urfa taşı'nın
mekanik, fiziksel ve teknolojik özelliklerinin tespiti. TÜBİTAK-MAG Projesi
(104I084).
Turgut, P. (2007a) Cement composites with limestone dust and different grades of wood
sawdust. Building and Environment, Vol. 42, No. 11, pp. 3801–3807.
Turgut, P. and Algin, H.M. (2007) Limestone dust and wood sawdust as brick material.
Building and Environment, Vol. 42, No. 9, pp. 3399–3403.
Turgut, P. (2007b) Limestone dust and glass powder wastes as new composite brick
material. Materials and Structures, http://dx.doi.org/10.1617/s11527-007-9284-3.
Türk Standartları Enstitüsü (1985) TS 705: Fabrika tuğlaları-duvarlar için dolu ve düşey
delikli. Ankara.
Türk Standartları Enstitüsü (2000) TS 699: Tabii yapı taşları muayene ve deney
metotları. Ankara.
Türk Standartları Enstitüsü (1988) TS 406: Beton bloklar ve briketler-duvarlar için.
Ankara.
Turkish Standard Institution (2005) TS EN 197-1/A1: Çimento- Bölüm 1: Genel
çimentolar-Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri. Ankara.
Türk Standartları Enstitüsü (1993) TS 11137: Kireçtaşı-yapı ve kaplama taşı olarak
kullanılan. Ankara.
352
Download

Kireçtaşı ve Cam Tozunun Briket Yapımında Kullanılması