Fabrika çay atığı külünün hibrit çimentoda kullanımının beton yollarda araştırılması
Investigation of the use of factory tea waste ash in hybrid cement for concrete roads
- Tez No: 964150
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUBA KÜTÜK, DOÇ. DR. SEZAİ KÜTÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Doğu Karadeniz bölgesinde, fabrikalarda çay üretimi sırasında oluşan çay atığı miktarı oldukça fazladır. Bu atıkların depolanması hem alan kullanımını zorlaştırmakta hem de çevresel sorunlara neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında çay atıklarının yeniden değerlendirilmesi amacıyla, özellikle inşaat sektöründe faydalı bir malzeme olarak kullanılabilirliği açısından çay atığı külünün beton yollarda kullanılabilme potansiyeli detaylı olarak incelenmiştir. Bu amaçla yüksek miktarda potasyum içermesi sebebiyle alkali kaynağı olarak çay atığı külünün (ÇAK) öğütülmüş yüksek fırın cürufu (ÖYFC) ile birlikte çimentoya ikame edilerek hibrit çimentoda kullanımı araştırılmıştır. Hamur ve harç üretiminde ÖYFC toplam bağlayıcının kütlece %50 oranında sabit tutulmuş, ÇAK ise toplam bağlayıcının kütlece %0, %1,25, %2,5, %3,75, %5, %7,5 ve %10'u oranında çimentoya ikame edilmiştir. Beton üretiminde ise %5 oranına kadar ÇAK kullanılmıştır. Hamur ve harçlar üzerinde mikroyapı analizleri (XRD, FTIR, TG/DTG) ile priz süresi, yayılma tablası, basınç dayanımı ve ICP-OES testi gerçekleştirilmiştir. Beton numuneleri üzerinde ise çökme (slump), yoğunluk, su emme oranı ve porozite, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yarmada çekme dayanımı, aşınma direnci, donma-çözünme deneyi, ıslanma-kuruma deneyi, MgSO4 etkisi deneyi, ultrasonik ses dalgası hızı (UPV) ile elastisite modülü belirlenmesi deneyi gerçekleştirilmiştir. Hamur ve harçlardan elde edilen sonuçlar, çay atığı külü ikame miktarı arttıkça priz sürelerinin önemli ölçüde azaldığını göstermiştir. Ayrıca, çay atık külünün portlanditin azalmasında etkili olduğu tespit edilmiştir. Basınç dayanımlarında, ÇAK'ın ikame miktarındaki artışa bağlı olarak ilk yaşlarda referans numunesine göre dayanım azalmıştır, fakat sonraki yaşlarda referans numunesinin dayanımına yakın değerler tespit edilmiştir. En düşük dayanımlar %10 ÇAK ikameli numunelerde görülmüştür. Beton numunelerinden elde edilen sonuçlar, ÖYFC ikamesi ile slump değerinin arttığını, ÇAK ikamesi ile slump değerinin azaldığını, ayrıca ÖYFC ve ÇAK ikamesi ile de yoğunlukların azaldığını göstermiştir. 7 günlük basınç, eğilme ve yarmada çekme dayanımlarında ÖYFC ve ÇAK ikamesi ile dayanımlar referansa göre azalırken, 28 günlük dayanımlarda referansa yakın hatta bazı karışımlar için fazla dayanım değerleri belirlenmiştir. Aşınma kaybı en fazla referans numunelerde tespit edilmiştir. Donma-çözünme çevrimi sonrası kontrol numunelerine yakın değerde basınç dayanımları elde edilmiştir. Islanma-kuruma çevrimi sonrası, çevrime maruz kalan numunelerin basınç dayanımlarının kontrol numunelerinden fazla olduğu belirlenmiştir. MgSO4 çözeltisinde bekletilen numuneler ile kontrol numunelerinin basınç dayanımlarının yakın olduğu belirlenmiştir. Küp numunelerin 28 günlük ultrasonik ses dalgası hızı (UPV) değerleri her karışım için 4500 m/sn değerinden yüksek çıkmıştır. Silindir numuneler üzerinde UPV ile belirlenen dinamik elastisite modüllerinin birbirine yakın olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında %5 oranına kadar ÇAK kullanımının, KGM Beton Yol Kaplamaları Teknik Şartnamesi'ndeki dayanım şartlarını sağlayan beton yol üretme potansiyeli gösterdiği, böylece Doğu Karadeniz Bölgesi başta olmak üzere diğer çay üretimi yapılan ülkeler için sürdürülebilir bir atık yönetimi çözümü sunduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the Eastern Black Sea region, the amount of waste generated during tea production in factories is quite high. The storage of these wastes both complicates the use of space and causes environmental problems. In this thesis, the potential of tea waste ash to be used in concrete roads has been examined in detail in order to reuse tea waste, especially in terms of its usability as a material in the construction sector. For this purpose, the use of tea waste ash (TWA) as an alkali source due to its high potassium content was investigated in hybrid cement by substituting it into cement together with ground blast furnace slag (GBFS). In the production of paste and mortar, GBFS was maintained at a constant 50% by mass of the total binder, while TWA was substituted into cement at 0%, 1.25%, 2.5%, 3.75%, 5%, 7.5%, and 10% by mass of the total binder. TWA was used up to 5% in concrete production. Microstructural analysis (XRD, FTIR, TG/DTG), setting time, flow table, compressive strength, and ICP-OES tests were performed on pastes and mortars. Slump, density, water absorption ratio and porosity, compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength, abrasion resistance test, freeze-thaw test, wetting-drying test, MgSO4 effect test, and modulus of elasticity determination with the method of ultrasonic pulse velocity (UPV) were performed on concrete samples. The results obtained from the pastes and mortars showed that the setting times decreased significantly as the amount of tea waste ash substitution increased. Moreover, it has been determined that tea waste ash is efficient in the reduction of portlandite. In the compressive strength, the strength diminished in the first ages compared to the reference sample because of the increase in the substitution amount of TWA, but values close to the strength of the reference sample were ascertained at later ages. The lowest strength values were observed in samples with 10% TWA substitution. The results obtained from the concrete samples showed that the slump value increased with GBFS substitution, the slump value decreased with TWA substitution, and the density diminished with GBFS and TWA substitution. While the 7-day compressive, flexural, and splitting tensile strengths decreased with GBFS and TWA substitution according to the reference, 28-day strength values were close to the reference, and even higher strength values were determined for some mixtures. Abrasion loss was highest in the reference samples. After the freeze-thaw cycle, compressive strength close to the control samples were obtained. After the wetting-drying cycle, it was found that the compressive strength values of the samples exposed to the cycle were higher than those of the control samples. It was determined that the compressive strength of the samples kept in MgSO4 solution and the control samples were close. The 28-day ultrasonic pulse velocity (UPV) values of the cube samples were higher than 4500 m/s for each mixture. It was observed that the dynamic elasticity modulus values determined by UPV on the cylinder specimens were close to each other. As a result, in this thesis study, it was concluded that the use of up to 5% of TWA shows the potential to produce concrete roads that meet the strength requirements of the KGM Concrete Road Pavement Technical Specifications, thus offering a sustainable waste management solution for other tea production countries, especially the Eastern Black Sea Region.
Benzer Tezler
- Metallendirilmiş metal-organik kafes yapıların sentezi karakterizasyonu ve vanilin üretiminde kullanılması
Synthesis and characterization of metallized metal-organic frameworks and their use in the production of vanillin
ŞAFAK CAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK DEMİR
- Fabrika çay atıklarından aktif karbon üretimi, karakterizasyonu ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Production of activated carbon from tea-industry waste, its characterization and investigation of adsorptive properties
ALİ GÜNDOĞDU
- Lignoselülozik dolgu maddesi katkılı HDPE (Yüksek yoğunluklu polietilen) esaslı kompozitlerin üretilmesi
The manufacture of lignocellulosic filled material HDPE (High density polyethylene) based composites
MUHAMMED NURİ GÜNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Ağaç İşleriKarabük ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEREF KURT
- Fabrika atığı çayların sulu çözeltilerden ağır metal iyonlarının uzaklaştırılmasında adsorban olarak kullanılması
The Removal of heavy metal ions from aqueous systems by using factory waste tea
SEYDAHMET ÇAY
- Organik ve konvansiyonel yöntemlerle üretilen çayların (Camellia sinensis) fabrika atıklarında besin madde içeriği ve in vitro sindirilebilirlik değerlerinin belirlenmesi
Determination of nutrient content in factory wastes of tea (Camellia sinensis) produced by organic and conventional methods and digestibility values by in vitro gas production method
NADİR ÖZYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Veteriner HekimliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiHayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BUĞRA GENÇ