Geri Dön

Olive waste ash as a sustainable supplementary cementitious material in mortar productions

Harç üretiminde sürdürülebilir çimento esaslı malzeme olarak zeytin atığı külünün kullanımı

PDF İndir

  1. Tez No: 887616
  2. Yazar: HAYRETTİN EREKSOUSSİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR EKİNCİOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 119

Özet

Bu tez, Zeytin Atığı Külü'nün (ZAK) Ek Çimentolu Malzeme (EÇM) olarak kullanılma potansiyelini, daha sürdürülebilir çimento harcı kompozitleri oluşturma amacıyla araştırmaktadır. Ana hedef, ZAK'ın farklı yüzdelerde Portland Çimentosu (PC) ile yer değiştirmesinin harcın temel özellikleri üzerindeki etkisini incelemektir. Metodoloji, ZAK'ın sürdürülebilir bir yapı malzemesi olarak performansını değerlendirmek için sistematik bir yaklaşım içermektedir. İlk aşamada, ZAK'ın reaktivitesi ve işlenebilirliği için en uygun kalsinasyon sıcaklığı ve tane boyut dağılımı belirlenmesi amaçlandı. Bu amaçla farklı sıcaklık ve tane boyutuna sahip küllerle üretilen harçların Dayanım Aktivite İndeksi (DAI) belirlendi. İkinci aşamada ise farklı oranlarda ZAK içeren karışımlarda dayanım ve dayanıklılık testleri yapılarak çevresel etkilere karşı direnci değerlendirildi. Malzeme karakterizasyonları SEM ve XRD analizleri kullanılarak yapıldı. Bu yaklaşımla, ZAK'ın sürdürülebilir bir yapı malzemesi olarak potansiyelini dayanım, dayanıklılık ve malzeme özellikleri açısından kapsamlı bir şekilde araştırılmak amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında ZAK'nın pozolanik aktivitesini optimize etmek için tane boyut dağılımları ve kalsinasyon sıcaklıklarının (400°C ve 600°C) incelendiği kapsamlı bir deney planı uygulanmıştır. Bu amaçla %20 çimento ikamesi ile yapılan harç karışımlarında ZAK'ın eğilme ve basınç mukavemetleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. İki kalsinasyon sıcaklığı (400°C ve 600°C) ve üç tane boyut dağılımının (90, 180 ve 360 mikron) etkileri incelenmiştir. Taze harç testleri, zeytin atığı külünün (ZAK) farklı kalsinasyon sıcaklıkları ve tane boyutlarının işlenebilirlik ve hava içeriği üzerindeki etkilerini değerlendirmiştir. Sonuçlar, 600°C'de kalsine edilen ZAK'ın 400°C'ye göre genellikle işlenebilirliği iyileştirdiğini, ancak daha ince tanelerin yayılmayı azalttığını göstermiştir. Bu faktörlere rağmen, tüm ZAK içeren karışımlarda hava miktarı artmış ve 400°C'de kalsinasyonu ile daha ince tane boyutu, artan boşluklar nedeniyle daha yüksek hava miktarına neden olmuştur. Ayrıca, farklı ZAK ikame yüzdeleri ile yapılan testler, ZAK içeriği arttıkça işlenebilirliğin kademeli olarak azaldığını göstermiştir. Aynı zamanda, hava miktarı da sürekli olarak artmış, bu da ZAK'ın harç matrisinde daha fazla boşluk alanı oluşturduğunu göstermiştir. Eğilme mukavemeti açısından, daha ince taneler, kalsinasyon sıcaklığına bakılmaksızın mukavemeti sürekli artırmış ve genellikle 600°C, 400°C'ye göre daha yüksek mukavemet sağlamıştır. Belirli tane boyutlarında, 600°C kalsinasyonu, 400°C'ye göre üstün mukavemet sağlamıştır. ZAK, özellikle daha ince tane boyutlarında ve yüksek kalsinasyon sıcaklıklarında, kontrol karışımına kıyasla belirgin bir mukavemet artışı sergilemiştir, bu da pozolanik reaktivitesini vurgulamaktadır. Basınç mukavemeti için benzer eğilimler gözlenmiş ve daha ince taneler, özellikle 600°C kalsinasyonunda mukavemeti artırmıştır. Yüksek kalsinasyon sıcaklıkları, tüm tane boyutlarında daha yüksek basınç mukavemeti ve pozolanik aktiviteyi teşvik etmiştir. Çalışmanın ilk aşaması, daha ince öğütüldüğünde ve daha yüksek kalsinasyon sıcaklıklarına maruz kaldığında, harç performansını artırarak ZAK'nın çimento ikame malzemesi olarak potansiyelini vurgulamaktadır. İkinci aşamada ise beş farklı harç karışımı, çimento yerine % 0, % 5, % 10, % 15 ve % 20 ZAK ikamesi ile üretilmiştir. Su/bağlayıcı oranı sabit tutulmuşve süperakışkanlaştırıcılar kullanılarak tüm karışımlarda tutarlı yayılma sağlanmıştır. Sonuçlar, ZAK içeriği arttıkça basınç ve eğilme dayanımının kademeli olarak azaldığını göstermiştir; ZAK20 karışımı, kontrol karışımına kıyasla %80 basınç ve %68 eğilme mukavemeti sergilemiştir. Bu azalmaya rağmen, karışımlar inşaat standartları içinde kabul edilebilir aralıkta kalmıştır. Çalışma, ZAK'ın ek çimentolu bir malzeme olarak potansiyelini vurgulamakta ve optimizasyon ve uzun vadeli performans değerlendirmesi için daha fazla araştırma önermektedir. Genel olarak, ZAK'ın dahil edilmesi, çevresel etkiyi azaltırken tatmin edici mekanik özellikleri koruyarak umut verici bir yaklaşım sunmaktadır. Çalışmada hızlandırılmış harç çubuğu testleri de yapılarak harç karışımlarında alkali-silika reaksiyonunu (ASR) hafifletmek için zeytin atığı külünün (ZAK) iki farklı kalsinasyon sıcaklığında (400°C ve 600°C) etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar, tüm karışımlar için ihmal edilebilir ASR genleşmesi göstermektedir. Tüm ikame seviyeleri (yüzde %5'ten %20'ye kadar) boyunca, ZAK içeren karışımlar için ASR genleşme oranları, kontrol karışımına göre az da olsa azalmış, bu da zeytin atığı külünün ASR etkisinin hafifletilmesi üzerinde sınırlı bir etkiyi göstermiştir. Bununla birlikte, iki kalsinasyon sıcaklığı arasında küçük farklar ortaya çıkmaktadır: 400°C'de kalsine edilen ZAK içeren karışımlar, özellikle geç yaşlarda ve daha yüksek ZAK ikame seviyelerinde, biraz daha yüksek genleşme oranları sergilemektedir. Daha sonra %20'ye kadar değişen zeytin atığı külü (ZAK) ikame seviyelerine sahip harç karışımları 35. günde kapiler su emme testlerine tabi tutulmuştur. Sonuçlar, başlangıçta minimal su emme göstermiş ve zamanla daha yüksek ZAK içeriği ile önemli ölçüde artan su emme oranları gözlemlenmiştir. Bu artış, ZAK taneciklerinin neden olduğu artan harç örneklerinin porozitesine atfedilmektedir ve bu da suyun girişine ek boşluklar yaratmaktadır. ZAK, sürdürülebilirlik açısından fayda ve gelişmiş mekanik özellikler sunarken, artan porozite ve su emme ile ilgili zorlukları da beraberinde getirmektedir. Bu nedenle, ZAK'nın harç karışımlarına dahil edilmesinde, su penetrasyonuna eğilimli ortamlarda dayanıklılık ve performans üzerindeki etkisini dikkate alan dengeli bir yaklaşım gereklidir. Bu bulgular, ZAK'nın faydalarını en üst düzeye çıkarırken porozite sorunlarını ele almak için kapsamlı testlerin ve daha fazla araştırmanın gerekliliğini vurgulamaktadır. DAI karışımlarının XRD sonuçları, zeytin atığı külünün (ZAK) harç özellikleri üzerindeki etkisine dair önemli bulgular ortaya koymaktadır. Etrenjit piklerindeki azalma, ZAK'ın etrenjit oluşumu veya stabilitesi üzerindeki etkisini, muhtemelen sülfat veya alüminat iyonlarının tüketilmesi nedeniyle, önermektedir. ZAK ile modifiye edilmiş örneklerdeki daha düşük kalsiyum hidroksit (CH) pikleri, ZAK'nın pozolanik reaksiyonlara katılarak ek kalsiyum silikat hidrat (CSH) oluşturduğunu göstermektedir. Ayrıca, ZAK, sisteme silika katkısında bulunarak CSH oluşumunu artırmaktadır. CSH piklerinin varlığı, özellikle 600°C kalsinasyon ve daha ince tane boyutlarındaki ZAK örneklerinde daha belirgindir, bu da artırılmış reaktiviteyi göstermektedir. Daha ince taneler ve daha yüksek kalsinasyon sıcaklıkları, daha tamamlayıcı bir pozolanik reaksiyon ve CSH oluşumunu teşvik ederek daha iyi mekanik özelliklere katkıda bulunur. XRD grafikleri, ZAK ile üretilmiş örneklerde, yoğunluklarında belirgin varyasyonlarla birlikte, CH, CSH, silika, ettringit, kalsiyum karbonat ve trikalsiyum alüminat gibi kilit fazların varlığını doğrulamaktadır. Genel olarak, ZAK, harç özelliklerini artıran reaktif bir pozolan olarak işlev görür, ancak mukavemet ve seyrelme etkilerini dengelemek için optimum ZAK içeriği olabilir. Zeytin atığı külü (ZAK) içeren harç karışımlarının SEM görüntüleri, ZAK eklenmesinin neden olduğu mikroyapısal değişikliklere dair değerli bilgiler sağlar. Kontrol örnekleri ile ZAK karışımlarını karşılaştırdığında, ZAK'nın pozolanik reaksiyonu nedeniyle hidratasyon ürünlerinin dağılımı ve morfolojisinde değişiklikler gözlemlenir. Daha ince ZAK tanecikleri, daha yüksek sıcaklıklarda kalsine edildiğinde, daha reaktif görünür ve daha küçük kalsiyum hidroksit (CH) kristalleri ile daha yoğun bir matris oluşturur. Buna karşılık, daha düşük sıcaklıklarda kalsine edilen daha kaba ZAK tanecikleri, daha az homojen mikroyapılar ile sonuçlanır ve potansiyel olarak daha yüksek porozite ve daha belirgin ettringit oluşumlarına neden olur. ZAK içeriği arttıkça, CH'de kademeli bir azalma ve kalsiyum-silikat-hidrat (CSH) içeriğinde bir artış gözlemlenir, bu da artırılmış pozolanik aktiviteyi ve mekanik özelliklerde ve dayanıklılıkta potansiyel iyileşmeleri gösterir. Ancak, porozite ve mikro çatlak oluşumu gibi faktörlerin dikkatlice değerlendirilmesi, ZAK'nın çimento ikamesi olarak genel başarısını sağlamak için önemlidir. Sonuçlar, ayrıca zeytin atığı külünün (ZAK) çimento harçlarında kullanılarak çevresel faydalarını vurgulamaktadır. Zeytinyağı endüstrisinin bir yan ürünü olan ZAK'yı yeniden kullanarak, araştırma atık azaltımına katkıda bulunur ve geleneksel çimentoya sürdürülebilir bir alternatif sunar, potansiyel olarak inşaat malzemelerinin karbon ayak izini düşürür. Tezin detaylı sonuçları, ZAK'nın harç performansının belirli yönlerini iyileştirebileceğini destekleyen potansiyelini pekiştirmektedir. Daha yüksek ZAK içeriği ile ilişkili artan poroziteyi kontrol etmekteki zorluklara rağmen, genel bulgular, tane boyutu ve kalsinasyon koşullarının dikkatli seçimi ile ZAK'nın harç üretiminde etkin bir şekilde kullanılabileceğini öne sürmektedir. Bu çalışma ZAK'ın harç özellikleri üzerindeki çeşitli etkilerini aydınlatmayı amaçlamıştır. Çalışma sonuçları, sürdürülebilirlik açısından faydaları ile performans özellikleri arasındaki dikkatli dengeyi ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

The thesis explores the potential of olive waste ash (OWA) as a supplementary cementitious material (SCM) to create more sustainable cement mortar composites. It delves into the impact of substituting ordinary Portland cement (OPC) with varying percentages of OWA on mortar properties. Conventional cement production has significant environmental impacts, such as high energy consumption, greenhouse gas emissions, and resource depletion. To mitigate these effects, there is a shift toward sustainable alternatives. This study explores using calcined olive waste ash (OWA) as a partial replacement for cement in mortar production. The aim is to identify the optimal calcination temperature and particle size of OWA to maintain the mortar's properties. Research has shown that replacing cement with OWA can degrade the mechanical properties of mortar. Therefore, the study focuses on optimizing the combustion temperature and process duration to improve OWA quality. Specifically, OWA is calcined at 400°C and 600°C for 2 hours and tested in different particle size distributions (

Benzer Tezler

  1. Tez No

    820178

    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

    İngilizce

    2023

    ZiraatOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. COŞKUN GÜLSER

    PROF. DR. TOMASZ ZALESKİ

  2. Tez No

    832425

    Biobased sound absorptive panel system design and development using fruit seeds

    Meyve çekirdekleri kullanarak biyobazlı ses yutucu panel sistemi tasarım ve geliştirmesi

    DAMLA TARMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Mimarlıkİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZÜHRE SÜ GÜL

  3. Tez No

    397805

    Afşin Elbistan linyit kömürü ve pirinanın optimum oksi yakma koşullarının belirlenmesi

    Determining optimum oxyfuel conditions of Afsin Elbistan lignite coal and pirina

    ONUR TORU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HANZADE AÇMA

  4. Tez No

    828472

    Sustainable energy recovery from green waste, treatment plant sludge, and olive pomace via gasification technology: Evaluation of gasification products for beneficial usage alternatives

    Gazlaştırma teknolojisi ile yeşıl atık arıtma çamuru ve zeytin pirinasından sürdürülebilir enerji geri kazanımı: Yararlı kullanım alternatifleri için gazlaştırma ürünlerinin değerlendirilmesi

    ÖZGÜN TEZER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiDokuz Eylül Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AZİZE AYOL

  5. Tez No

    904198

    Sustainable stabilization of expansive soil using fly ash, olive cake ash, and zeolite mixtures: A comparative experimental study with plaxis modeling

    Uçucu kül, kuru pirina külü ve zeolit karışımları kullanılarak şişen zeminlerin sürdürülebilir stabilizasyonu: Plaxis modellemeleri ile karşılaştırmalı deneysel bir çalışma

    SULEIMAN ADNAN SULEIMAN ABU YOSEF

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜGE BALKAYA

Geri Dön