Kömür uçucu külü ile yapılan çimentolardakı radon yayılımlarının belirlenmesi
Determination of radon emission in cements made with coal fly ash
- Tez No: 945792
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ERDAL OSMANLIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, Portland çimentosunun ağırlıkça %0, %5, %10, %15, %30 ve %50 oranında uçucu kül ile değiştirildiği sertleştirilmiş çimento harci mühendislik özellikleri üzerine kapsamlı bir araştırma sunmaktadır. Özellikle, sertleştirilmiş çimento harcların birim ağırlığı, basınç ve eğilim dayanımı, ultrasonik özellikleri, mikro yapısal özellikleri ve radon emisyonu incelenmiştir. Bu tez konusu üzerinde önceki yapılmış olan çalışmalar vaka analizi formatında yapılmış olup, uçucu kül içeriğini etkilemesi beklenir şekilde incelememiştir. Araştırma bulguları sonucunda halk sağlığını etkileyen radon gazı emisyonlarına çözüm üretecek araştırmalara yol gösterici olması hedeflenmiştir. Öncelikle, Türkiye'deki büyük ölçekli enerji santrallerinde kullanılan kömür sahalarından elde edilen yerli kömürün radyoaktivite seviyeleri araştırılmış ve Türkiye'deki ortalama radyoaktivite seviyelerini yansıtan Tunçbilek kömür sahası seçilmiştir ve bu sahanın kömürünü kullanan Tunçbilek elektrik santralinden uçucu kül numunesi tedarik edilmiştir. TS EN 196-1 standardına uygun 36 adet sertleştirilmiş çimento harcı numunesi ve agrega, çimento ve uçucu külün 3 adet toz numunesi hazırlanmıştır. Ardından, agrega, çimento ve uçucu külün kimyasal ve fiziksel özellikleri ile sertleştirilmiş çimento harcının mühendislik özellikleri ve mikro yapısı incelenmiştir. Son olarak, tüm bu değişkenlerden radon gazı emisyonları ve konsantrasyonları ölçülmüştür. Sonuçlar, %0 uçucu kül içeren kontrol numunesine kıyasla, birim ağırlık, ultrasonik özellikler ve 2, 7 ve 28 günlük basınç ve eğilim dayanımının uçucu kül içeriği arttıkça azaldığını, gözenekliliğin ise arttığını göstermiştir. Elde edilen sonuçlara ve EN 197-1'e göre, %5, %10 ve %15 uçucu kül içeren numunelerin basınç dayanımları standartlar dahilinde kalmıştır. Açık döngü radon ölçümünde, kontrol numunesinin radon konsantrasyonu 20,8 Bq/m³ iken, %50 uçucu kül karışımıyla bu değer 32,1 Bq/m³'e yükselmiştir. Kapalı döngü radon ölçümünde de benzer bir eğilim gözlemlenmiş ve kontrol numunesinin radon konsantrasyonu 318 Bq/m³'ten %50 uçucu kül numunesiyle 524,5 Bq/m³'e yükselmiştir. Bu bulgular, yüksek uçucu kül içeriğine sahip çimento harçlarının radon yayıcı olarak etkili bir şekilde işlev gördüğünü ve radon konsantrasyonlarını belirgin bir şekilde artırdığını ortaya koymaktadır. Bu araştırmanın bulgularının Türkiye sınırları içerisinde en geçerli metrikleri sağlaması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comprehensive study on the engineering properties of hardened cement paste in which Portland cement is replaced by fly ash at 0%, 5%, 10%, 15%, 30% and 50% by weight. In particular, the unit weight, compressive and tensile strength, ultrasonic properties, microstructural properties and radon emission of hardened cement pastes were investigated. Previous studies on this thesis topic were conducted in a case study format and did not examine the fly ash content in a way that would be expected. The research findings are aimed to guide research that will produce solutions to radon gas emissions affecting public health. First of all, the radioactivity levels of coals from domestic coal fields used in large-scale power plants in Turkey were investigated and the Tunçbilek coal field, which reflects the average radioactivity levels in Turkey, was selected and fly ash sample was supplied from the Tunçbilek power plant using the coal of this field. 36 hardened cement paste samples in accordance with the TS EN 196-1 standard and 3 powder samples of aggregate, cement and fly ash were prepared. Then, the chemical and physical properties of aggregate, cement and fly ash, engineering properties and microstructure of hardened cement paste were investigated. Finally, radon gas emissions and concentrations were measured from all these variables. The results showed that, compared to the control sample containing 0% fly ash, unit weight, ultrasonic properties and 2, 7 and 28-day compressive and flexural strength decreased with increasing fly ash content, while porosity increased. According to the obtained results and EN 197-1, the compressive strengths of the samples containing 5%, 10% and 15% fly ash remained within the standards. In the open-loop radon measurement, the radon concentration of the control sample was 20.8 Bq/m³, while the incorporation of a 50% fly ash mixture elevated this value to 32.1 Bq/m³. A similar trend was observed in the closed-loop radon measurement, where the radon concentration of the control sample increased from 318 Bq/m³ to 524.5 Bq/m³ with the 50% fly ash sample. These results indicate that cement mortars with high fly ash content act as significant radon emitters, leading to a notable increase in radon concentrations. The findings of this research are expected to provide the most valid metrics within the borders of Turkey.
Benzer Tezler
- Türkiye'de yerli kömür yakıtlı büyük ölçekli termik santrallerin kül atıklarının yönetimi ve çimento üretiminde kullanımının ekonomik analizi
Economic analysis of local coal-fired large-scale thermal power plant coal combustion waste management and use in cement production in Turkey
KADİR ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
- Kömür termik santrali uçucu küllerinden değerli metal ve nadir toprak elementlerinin ikincil bir kaynak olarak kazanılması
Recovery of coal thermal power plants fly ash as a secondary resource in terms of valuable metals and rare earth elements
AKAD BÜKE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Kömür mineral madde içeriğinin yanma prosesindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of coal mineral matter content on the burning process
GÜL AKAR
- Uçucu kül-çimento-genleşmiş polistiren köpük daneleri karışımının hafif dolgu malzemesi olarak geoteknik özellikleri
Geotechnical properties of fly ash-cement-expanded polystyrene beads mixture as a lightweight fill material
SEVİLAY SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. İSMAİL HAKKI AKSOY
- Afşin-Elbistan termik santral uçucu külünün standarda uygun hale getirilmesi ve betonun dayanıklılığına etkisinin incelenmesi
Afşin-Elbistan thermal power plant fly ash to make it suitable for the standard and the effect of concrete durability on the investigation
KADİR ELBİSTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TEMİZ