Tarım atığı külüyle üretilmiş çimento harçlarının mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi ve yaşam döngüsü analizi
Mechanical and durability properties and life cycle assessment of cement mortars incorporating agricultural waste ashes
- Tez No: 971195
- Danışmanlar: PROF. DR. TURHAN BİLİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Türkiye, önde gelen fındık ve şeker pancarı üreticilerinden biridir ve büyük miktarlarda tarım atığı/yan ürünü ortaya çıkar. Bu tez, fındık kabuğu külü (FK) ve şeker pancarı küspesi külünün (ŞPK) kısmi bağlayıcı olarak kullanımını araştırmıştır. Biyokütle külleri TGA-DTG, XRD, XRF, FT-IR, SEM, özgül ağırlık, lazer tane boyutu analizi, Blaine ve BET yüzey alanı ve yeni bir yöntem olan R3 bağlı su testi ile karakterize edilmiştir. %5, %10 ve %15 biyokütle külü ikameli karışımlar (su-bağlayıcı = 0,5) priz süresi, hacim sabitliği, işlenebilirlik, su emme, kütle-boy değişimi, alkali-silika reaksiyonu, ultrases geçiş hızı, dinamik elastisite modülü, elektriksel özdirenç, donma-çözülme direnci ve SEM görüntüleri açısından incelenmiştir. Çevresel etkiler yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) ile ölçülmüştür. Her iki biyokütle külü de CaO ve K₂O bakımından zengindir, ŞPK daha yüksek SiO₂, MgO ve SO₃ içeriğine sahiptir. FK daha büyük bir ortalama tane boyutuna (57,65 μm) sahiptir, bu da daha düşük işlenebilirlik ve daha yüksek su emme ile sonuçlanmıştır. Artan ikame oranı genellikle işlenebilirliği azaltmıştır. ŞPK prizin tamamlanmasını geciktirirken (374 dakikaya kadar), FK nihai prizi hızlandırmıştır (115 dakikaya kadar). 28 günlük basınç dayanımındaki düşüş FK ikamesine bağlı olarak %33 ila %52 arasında değişmektedir. %5 ikame oranında, ŞPK sadece %9'luk bir kayba neden olmuştur. 90 günlük basınç dayanımındaki azalma, ŞPK ikamesi ile, %14 ila %27 arasında değişmektedir. ŞPK içeren numuneler eğilme dayanımında FK içeren numunelerden daha iyi performans göstermiştir. Su emme, özellikle FK için ikame oranıyla birlikte artmıştır. Alkali-silika reaksiyonu ŞPK için daha yüksek bulunmuştur. Elektriksel özdirenç hem FK hem ŞPK için %5 ikamede artmış, ancak daha yüksek ikame oranlarında azalma göstermiştir. YDD, kontrol serisine kıyasla çevresel etkilerde önemli azalmalar olduğunu göstermiştir (%18,85'e kadar daha düşük CO2-eq). Bulgular, bu biyokütle küllerinin kısmi bağlayıcı olarak kullanılabileceğini, ancak kısıtlarının göz ardı edilmemesi gerektiğini göstermektedir. Biyokütle külü ikamesinin çevresel faydaları, çimentolu kompozitlerde çevre dostu alternatifler olarak kullanım potansiyellerini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Türkiye is a leading producer of hazelnuts and sugar beets, generating large amounts of biomass residues. This thesis evaluates the use of hazelnut shell ash (HSA) and sugar beet pulp ash (SBPA) as supplementary cementitious materials (SCMs). The ashes were characterized by TGA-DTG, XRD, XRF, FT-IR, SEM, specific gravity, laser particle size analysis, Blaine and BET surface area, and a novel R3 bound water test. Mixtures with 5%, 10%, and 15% biomass ash replacement (water-to-binder = 0.5) were tested for setting time, soundness, workability, water absorption, strength, mass-length change, rapid alkali-silica reaction, ultrasound pulse velocity, dynamic modulus, electrical resistivity, freeze–thaw durability, and SEM images. Environmental impacts were assessed by life cycle analysis (LCA). SBPA contained higher SiO₂, MgO, and SO₃, while both ashes were rich in CaO and K₂O. HSA had a larger median particle size (57.65 μm), resulting in lower workability and higher water absorption. Increasing ash content generally reduced workability. SBPA delayed final setting (up to 374 min), whereas HSA accelerated setting (as low as 115 min). 28-day compressive strength decrease is ranging from 33% to 52% due to HSA replacement. At 5% replacement rate, SBPA only caused a 9% reduction. 90-day compressive strength reduction is ranging from 14% to 27% with SBPA replacement. Specimens incorporating SBPA outperformed those incorporating HSA in flexural strength. Water absorption increased with replacement, especially for HSA. Alkali-silica expansion was higher for SBPA. Electrical resistivity peaked at 5% replacement both for HSA and SBPA, but decreased at higher replacement rates. LCA showed significant reductions in environmental impacts compared to reference mixtures (up to 18.85% lower CO2-eq). The findings suggest that while these biomass ashes can serve as SCMs, their limitations must be addressed. However, their environmental benefits highlight their potential as eco-friendly alternatives in cementitious composites.
Benzer Tezler
- Yedi su, tanrı dağları ve sincan bölgesindeki göktürk heykelleri üzerine yapılan araştırmalar
Жети-суу, теңир-тоо жана чыгыш түркстандагы түрк айкелдеринин изилдениши
SONER PULAN
Yüksek Lisans
Kırgızca
2013
TarihKırgızistan-Türkiye Manas ÜniversitesiTarih Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBATBEK TABALDİYEV
- Korona boşalmasının, tarım atığı niteliğindeki fıstık kabuğundan biyogaz üretimi üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of corona discharge on biogas production from agricultural waste pistachio shell
İBRAHİM HALİL İLÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSiirt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ HANSU
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED RAŞİT ATELGE
- The impact of bacillus megaterium var. Phosphaticum and kitchen waste compost on the chemical and biological properties of 2 different type of soil in spinach cultivation
Bacillus megaterium var. Phosphaticum ve mutfak atığı kompostunun ıspanak yetiştirilen iki farklı toprağın kimyasal ve biyolojik özellikleri üzerindeki etkisi
ASTRI HARTATY SIMANUNGKALIT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIDVAN KIZILKAYA
- Atık mısır koçanı selülozu destekli doğal süper adsorban polimerlerin tarımda kullanımı
The waste corn cellulose supported natural super adsorbant polymers for agricultural use
NESLİHAN GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyokimyaEge ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURCU OKUTUCU PAZARLI
- Özgül çeki kuvvetine bazı toprak karakteristiklerinin etkisi
The Effect of some soil characteristics on specific draught force
SALİH ATAY
Doktora
Türkçe
2003
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarım Makineleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALAETTİN SABANCI