Geri Dön

Yüksek hacimli ultra-ince magnezyum cürufunun ve nano silikanın çimento harçlarının performans özelliklerine etkisinin araştırılması

Investigation of the effect of high volume ultra-fine magnesium slag and nano silica on the performance properties of cement mortars

PDF İndir

  1. Tez No: 1003515
  2. Yazar: FATİH ULUOCAK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDUL VAHAP KORKMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Endüstriyel sürdürülebilirlik, Nano-silika, Yüksek fırın cürufları, Çevresel sürdürülebilirlik, Industrial sustainability, Nano-silica, Blast furnace slags, Sustainable environment
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Türkiye, 2016 yılından itibaren dolomit madeninden entegre tesislerde yerli magnezyum metali üretimine başlayarak önemli bir endüstriyel ivme kazanmıştır. Ancak bu üretim süreci sonucunda yan ürün olarak ortaya çıkan yıllık ortalama 100 000 ton magnezyum cürufu (MC), geri kazanılamadığı takdirde ciddi çevresel riskler ve ekonomik kayıplar oluşturmaktadır. Bu çalışma, söz konusu atığın sürdürülebilir yöntemlerle çimento sektörüne kazandırılmasını, doğal kaynak verimliliğinin artırılmasını ve karbon emisyonunun (CO2) azaltılmasını amaçlamaktadır. Araştırma kapsamında; Portland çimentosu (CEM I 42,5 R) klinkeri yerine ağırlıkça %10, %30 ve %50 oranlarında MC ikame edilmiş ve bu sistemlerin performansını iyileştirmek amacıyla %1–%5 aralığında nano-silika (NS) ilave edilmiştir. Hammaddelerin karakterizasyonu XRF, XRD, BET ve lazer kırınımı (PSD) yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. XRD analizleri, MC'nin klinker ile benzer mineral fazlara (özellikle reaktif belit - C2S) sahip olduğunu kanıtlamıştır. Fiziksel ve mekanik performans analizi için hazırlanan numuneler üzerinde; standart kıvam, priz süreleri, hacim genleşmesi (Le Chatelier) ve 2, 7, 28 günlük basınç dayanımı testleri uygulanmıştır. Elde edilen bulgular, MC'nin 15–18 MPa aralığında yüksek puzolanik aktivite sergilediğini göstermiştir. NS ilavesinin, özellikle yüksek MC oranlı karışımlarda erken yaş hidratasyonunu hızlandırdığı, gözenek yapısını rafine ederek su emme ve hacim genleşmesini minimize ettiği ve basınç dayanımını belirgin şekilde artırdığı tespit edilmiştir. Mikroyapısal incelemeler (SEM-EDX), NS'nin çekirdeklenme etkisiyle C–S–H ve M–S–H fazlarının oluşumunu desteklediğini ve matrisin yoğunluğunu artırdığını ortaya koymuştur. Sonuç olarak, MC'nin NS ile birlikte kullanımı sayesinde, %50'ye varan yüksek ikame oranlarında dahi teknik açıdan yeterli ve çevresel açıdan sürdürülebilir bir bağlayıcı sistemin üretilebileceği saptanmıştır.

Özet (Çeviri)

As of 2016, Turkey has commenced domestic magnesium metal production from dolomite ore in integrated facilities, marking a significant industrial milestone in Europe. However, this production process generates approximately 100 000 tons of magnesium slag (MC) annually as a reduction furnace waste. Since this waste cannot be effectively recycled, it results in substantial economic losses and poses severe environmental risks. In this context, transforming magnesium production wastes into value-added products through sustainable methods has become a strategic necessity for maintaining ecological balance and enhancing resource efficiency. This study aims to mitigate the environmental impact of MC and reintegrate this waste into the national economy. Accordingly, the utilization of MC in cement production is intended to reduce manufacturing costs, ensure the sustainable management of natural resources, and decrease carbon emissions (CO2). Within the scope of the research, composite binder specimens were prepared by substituting MS at rates of 10%, 30%, and 50% by weight, complemented by nano-silica (NS) additions ranging from 1% to 5%. The characterization of raw materials was conducted using XRF for chemical composition, XRD for mineralogical analysis, laser diffraction for particle size distribution (PSD), and the BET method for specific surface area. XRD analyses confirmed that MC contains mineral phases similar to Portland cement clinker, specifically emphasizing the presence of reactive belite (C2S) phases. Furthermore, MC was found to exhibit pozzolanic strength values between 15–18 MPa. The setting times, water absorption, volume expansion, and compressive strength of the prepared specimens were tested in accordance with TS EN 196 standards. Microstructural evaluations via SEM-EDX and microscopic analysis revealed that NS addition accelerated early-age hydration, particularly at high MS substitution levels, and refined the pore structure, thereby reducing water absorption and volume expansion. In conclusion, it was determined that the clinker-like reactive phases in MS contribute positively to binder performance. When used in conjunction with NS, MC can be safely utilized as a complementary or alternative binder system at substitution rates of up to 50%.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    392930

    Design of a new ultra wideband (UWB) microstrip antenna

    Yeni bir ultra geniş bandlı mikroşerit anten tasarımı

    VALA TASHVIGH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İletişim Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT TAYFUN GÜNEL

  2. Tez No

    938086

    Optimizing fiber-reinforced lightweight high-strength concrete: The role of coconut shells, ground granulated blast-furnace slag, and basalt fiber in low cement content mixes

    Lif Takviyeli Hafif Yüksek Dayanımlı Betonun Optimizasyonu: Düşük Çimento İçerikli Karışımlarda Hindistan Cevizi Kabuğu, Öğütülmüş Yüksek Fırın Cürufu ve Bazalt Lifinin Rolü

    MUHAMMED TALHA ÜNAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat MühendisliğiUnıversıtı Malaya Um

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HUZAIFA BIN HASHIM

  3. Tez No

    166771

    Eşit kesitli kanal içinde açılı presleme/ekstrüzyon (ecap/ecae) yoluyla aşırı plastik deformasyon

    Severe plastic deformation through equal channel angular pressing/extrusion (ecap/ecae)

    ALİ EVREN IŞIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ

  4. Tez No

    416506

    Nanostructure enhanced photovoltaic devices

    Nanoyapılar ile geliştirilmiş fotovoltaik aygıtlar

    PANTEA AURANG

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

  5. Tez No

    595517

    Metalik kalayın asidik çözeltiler içerisinde anodik davranışının incelenmesi

    Investigation of anodic behavior of metallic tin in acidic solutions

    CAN AKYIL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN

Geri Dön