Taban külü atığı ve pomza agregası kullanılarak çimento esaslı ve geri dönüştürülmüş polietilen tereftalat (PET) içerikli kompozit üretimi ve optimizasyonu
Production and optimization of cement based and recycled polyethylene terephthalate (PET) composite using bottom ash waste and pumice aggregate
- Tez No: 825291
- Danışmanlar: PROF. DR. HACER MUTLU DANACI, DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, İnşaat Mühendisliği, Architecture, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Enerji üretiminden kaynaklanan taban külü ve günlük hayatta yaygın olarak kullanılan polietilen tereftalat (PET) atıkları, çevre ve canlı sağlığı için endişe verici sorunlar oluşturmaktadır. Bu atıkların etkili bir şekilde yönetilmemesi durumunda, atık hacimlerinde önemli ölçüde bir artışın kaçınılmaz olduğu görülmektedir. Tez çalışması kapsamında, PET ve taban külü atıklarının doğada ayrışma sürelerinin uzunluğu ile hafif ve yüksek ısı yalıtımı gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri incelenerek, inşaat sektöründe hafif yapı malzemesi kompozit harç karışımı oluşturma potansiyeli araştırılmıştır. Çalışmada, geliştirilen kompozit harç karışımında PET, taban külü atıkları, pomza agregası, çimento ve su kullanılmıştır. Bu kompozit harç ile inşaat sektöründe kullanılan yapı bloğu ürününün prototipi üretilerek, mevcut yapı bloğu standartlarına uygunluğu incelenmiştir. Tez çalışmasında, çimento esaslı kompozit malzeme geliştirme sürecinde kullanılan hammadde özellikleri ve yapı malzemesi geliştirme yöntemleri hakkında literatür araştırması yapılarak ön deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu ön deney sonuçları doğrultusunda çimento, pomza/taban külü ve PET parametreleri ile farklı seviyeler kullanılarak Taguchi tasarımıyla dokuz tip kompozit harç karışımı formülasyonu elde edilmiştir. Elde edilen bu deney tasarımı ile çimento oranı (250, 275, 300 kg/m3), pomza-taban külü değişim oranı (%30-70, %40-60, %50-50) ve PET agrega yüzdesi (%0.04, %0.07, %0.1) olmak üzere üç farklı parametre ve üç seviyede dokuz tip kompozit harç karışımı hazırlanmıştır. Özel yapı bloğu baskı makinesi kullanılarak üretilen dokuz farklı tipteki numune üzerinde basınç dayanımı, kuru birim ağırlık, su emme, boşluk oranı, kılcallık, ısıl iletkenlik, yüksek sıcaklık ve ses iletim testleri yapılmıştır. Aynı zamanda, numunelere maliyet ve CO2 eşdeğer emisyon analizleri de yapılmıştır. Numunelerin performans özellikleri istatistiksel olarak değerlendirilmiş. Optimum kompozit harç karışım formülünün 3. tip numune bileşimini oluşturan çimento 250 kg/cm3, pomza/taban külü oranı %50-%50, PET agrega % 0.1 oranı olduğu belirlenmiştir. Optimizasyon değerlerinin deney tasarımı içindeki dokuz tip numuneden biri olması nedeniyle doğrulama deneysel çalışmaları gerçekleştirilmemiştir. Taguchi tasarımı sonrası optimizasyon tasarımı olarak kabul edilen tip üç formülasyon değerleri ile ticari prototip üretimleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen kompozit harç formülasyonunun, inşaat sektöründe yapı bloğu olarak sıklıkla kullanılan tuğla, gaz beton ve bims bloklarına muadil olarak kullanılma potansiyelleri test ve analiz sonuçlarıyla değerlendirilmiştir. Üretilen yapı bloğu prototipinin, hafif beton sınıfına giren ağırlığa sahip, basınç dayanımı olarak bölücü duvar yapı bloklarına göre çok yüksek değerde, ısı iletkenlik, su emme, yüksek sıcaklık dayanım ve ağırlık kaybı değerlerinin ise mevcut yapı bloklarının standartları aralığında olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda maliyet ve CO2 eşdeğer emisyonları bakımından avantajlı bir ürün olduğu gözlemlenmiştir. Tez çalışması kapsamında, literatürde paylaşılan bilgilerin, PET ve taban külü atıklarının inşaat sektöründe ham madde olarak kullanılmasına, atık yönetimine ve döngüsel ekonomiye katkı sağlayacağı, yeni atık kaynaklarının keşfine, kompozit harç formülasyonlarının geliştirilmesine ve inşaat sektörüne yönelik yeni ürünlerin araştırma ve geliştirme çalışmalarına olanak tanıyacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The waste generated from energy production, such as bottom ash, and the commonly used polyethylene terephthalate (PET) waste in daily life, pose concerning issues for both the environment and living organisms' health. In the event of ineffective management of these wastes, a substantial increase in waste volume is inevitable. Within the scope of the thesis study, the potential to create a lightweight construction material composite mortar mixture was investigated by examining the long degradation times of PET and bottom ash waste in nature, along with their physical and chemical properties such as lightweight and high thermal insulation. In the study, the composite mortar mixture was developed using PET, bottom ash waste, pumice aggregate, cement, and water. A prototype of the construction block product commonly used in the construction industry was produced using this composite mortar, and its compliance with existing construction block standards was assessed. In the thesis study, a literature review was conducted on the raw material properties used in the development process of cement-based composite materials and the methods for developing construction materials. Preliminary experiments were carried out based on these findings. Following the results of these preliminary experiments, a Taguchi design was employed to formulate nine types of composite mortar mixtures using varying levels of cement, pumice/bottom ash, and PET parameters. With this experimental design, nine different types of composite mortar mixtures were prepared, involving three different parameters at three levels: cement content (250, 275, 300 kg/m3), pumice-bottom ash ratio (%30-70, %40-60, %50-50), and PET aggregate percentage (%0.04, %0.07, %0.1). Using a specialized structure block printing machine, compressive strength, dry unit weight, water absorption, void ratio, capillarity, thermal conductivity, high temperature, and sound transmission tests were conducted on nine different types of specimens that were produced. Additionally, cost and CO2 equivalent emission analyses were carried out on the specimens. The performance characteristics of the specimens were statistically evaluated. The optimal composite mortar mixture formula was determined to be the composition of the third type specimen, with a cement content of 250 kg/m3, a pumice-bottom ash ratio of 50%-50%, and a PET aggregate ratio of 0.1%. Verification experimental studies were not conducted as the optimization values coincided with one of the nine types of specimens within the experimental design. Following the Taguchi design, commercial prototype productions were carried out using the formulation values of type three, which were considered as the optimization design. The potential of the developed composite mortar formulation to be used as an alternative to commonly used construction blocks in the construction industry, such as bricks, autoclaved aerated concrete blocks, and lightweight concrete blocks, was evaluated through testing and analysis results. The produced prototype of the construction block was found to fall within the lightweight concrete category in terms of weight and exhibited significantly higher compressive strength compared to partition wall construction blocks. The thermal conductivity, water absorption, high-temperature resistance, and weight loss values were found to be within the standard range of existing construction blocks. Furthermore, it was observed that the product offered advantages in terms of both cost and CO2 equivalent emissions. Within the scope of the thesis study, it is believed that the information shared in the literature will contribute to the use of PET and bottom ash waste as raw materials in the construction sector, enhancing waste management practices and promoting circular economy principles. This is expected to lead to the discovery of new waste sources, the development of composite mortar formulations, and research and development efforts aimed at creating innovative products for the construction industry.
Benzer Tezler
- Seramik yapıştırıcılarında alternatif hammadde ve katkı kullanımının özelliklere etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of using alternative raw materials and additives on properties of ceramic adhesives
HİDAYET YURDUNUSEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER KAVAS
- Bor endüstri atıkları, uçucu kül, taban külü ve alünit mineralinin çimento üretiminde katkı maddesi olarak değerlendirilmesi
Utilization of boron industry wastes, fly ash, bottom ash and alunite mineral in cement production as an additive material
FERDA ÖZMAL
- Hafiflik, ekonomiklik, ısı yalıtımı ve yeterli basınç dayanımı unsurları taşıyan kompozit malzeme üretimi
Production of composite material containing liquidity, economy, heat insulation and competitive pressure resistance
ERMAN BABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiKocaeli Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH TANER YILDIRIM
- Termik santral atığı yapay alçı-uçucu kül-taban külü esaslı yapı malzemesi geliştirilmesi
Development of a power plant by-products (FGD gypsum-fly ASH bottom ASH) based construction material
HALİT YAZICI
Doktora
Türkçe
2004
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BÜLENT BARADAN
- The potential use of olive solid waste and its bottom ash to improve soil characteristics and wheat yield
Zeytin katı atığı ve alt külünün toprak özelliklerinin ve buğday verimliliğinin iyileştirilmesi amacıyla kullanılabilirliği
SINAN RUSHDI AHMAD ABU AL HAYJA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKUN GÜLSER
PROF. DR. TOMASZ ZALESKİ