Termik santral ve biyokütle atıkları ile tras katkılarının çimentonun mekanik dayanım ve hidratasyon özelliklerine etkilerinin araştırılması

Abstract

ÖZET Teknoloji ve ekonomi yönünden yararlı olabileceklerine rağmen, termik santral atıkları ciddi çevre problemlerine sebep olmaktadır. Bu çalışmada SEAŞ İşletmesine bağlı termik santral atıkları uçucu kül ve taban külü, Araklı trası, findik kabuğu, çay atığı, kayın ve ladin odunları gibi öğütülmüş biyokütle çimento katkıları olarak kullanılmıştır. Uçucu kül, taban külü ile tras, ağırlıkça % 5, 10, 15, 20, 25 ve 30 oranında klinkerle birlikte öğütülerek taban külü katkılı çimento (TKKÇ), uçucu kül katkılı çimento (UKKÇ) ve tras katkılı çimento (TKÇ) karışımları elde edilmiştir. Bu çimento kanşımlanndaki katkılar öğütme süresini azaltmaktadır. Termik santral atıkları ve trasın çimentonun priz süresi, hacim genleşmesi, mekanik dayanım, hidratasyon ısısı ve öğütme süresi özelikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, öğütülmüş biyokütlenin çimentonun eğilme ve basınç dayanımları üzerine etkileri ele incelenmiştir. Çimento karışımlarının kimyasal analizleri ve hidratasyon ısıları TS 687'e göre gerçekleştirilmiştir. Çimento karışımlarına ait fiziksel ve mekanik özelikler ise TS 24'e göre tayin edilmiştir. Uçucu kül, taban külü ve tras katkılı çimento karışımlarından elde edilen harçların kür süreleri arttıkça eğilme ve basınç dayanımları artmaktadır. Bu karışımların hacim genleşmesi ve hidratasyon ısısı kontrol çimentosuna göre azalmaktadır. Bu sonuçlar SEM ve XRD analizleri ile de desteklenmiştir. Biyokütle katkılı çimento karışımlarının eğilme ve basınç dayanımları katkı oranı arttıkça azalmaktadır. Sonuçlar, öğütülmüş findik kabuğu ve kayın odununun kısmen portland çimentosuna katılabileceklerini, ancak çay atığının bir agrega veya katkı olarak asla düşünülemeyeceğini göstermiştir. Çimento karışımları, fiziksel, kimyasal ve mekanik özelikleri bakımından ilgili Türk Standartları TS 10156, TS 26 ve TS 640'a uyum halindedir. Böylece bu çalışmada kullanılan katkılar, çimento üretiminde katkı maddesi olarak kullanılabilir. Anahtar kelimeler: Öğütme, eğilme dayanımı, basınç dayanımı, çimento karışımları, taban külü, uçucu kül, tras, biyokütle, çimento hamuru ve harcı, - hidratasyon ısısı, SEM ve XRD analizleri //m

SUMMARY Although thermal power plant by-products wastes can be benefical in terms of technology and economy they may cause serious environmental problems. In the present study, lignite fly and bottom ashes obtained from the thermal power plant of SEAS, trass from Araklı and ground biomass such as hazelnut shell, tea waste, and spruce and fagus woods were used as cement additives. Bottom ash added cement (TKKÇ), fly ash added cement (UKKÇ) and trass added cements (TKÇ) have been obtained by intergrinding 5, 1 0, 15, 20, 25, and 30 % by weight of fly and bottom ashes and trass with clinker The additives decreased the grinding time of cement mixes. The effects on properties of setting time, volume expansion, strength, hydration heat, and grinding time of cement of the additives from thermal power plants waste and trass were investigated. In addition, the effects on bending and compressive strenghts of cement of ground biomass were also studied. The chemical analyses and heats of hydration were carried out according to TS 687 The physical and mechanical properties of the cements mixes were determined according to TS24. As the curing times of mortars prepared by using cement mixes with the fly and bottom ashes and trass additives increases, the bending and compressive strength increase. The volume expansions and hydration heats of these mixes were lower than that of the control cement. These results were supported with SEM and XRD analyses. The compressive and bending strengths of cement generally decrease with the increase in the biomass additive ratio of the mixes. Ground hazelnut shell and beech wood can be used as a partial replecement or additive in the portland cement. However, using of tea waste as an additive or aggregate is never suitable. The physical, chemical and mechanical properties of cement mixes are suitable in accordance with related Turkish Standards TS, 10156, TS 26 and TS 640 and thus the additives used in this study can be utilized as addition material in producing cement. Key words: Grinding, bending strength, compressive strength, cement additives, lignite bottom and fly ashes, trass, biomass, cement paste and mortar, heat of hydration, SEM and XRD analyses.