Improvement of microstructural properties of low-activity mineral additives using mechanochemical process
Düşük aktiviteli mineral katkıların mikroyapısal özelliklerinin mekano-kimyasal aktivasyon işlemleri ile iyileştirilmesi
- Tez No: 986005
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yapı malzemeleri, Building materials
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, sürdürülebilir yapı malzemesi üretimi kapsamında, inşaat ve yıkıntı atıkları (İYA) arasında yer alan tuğla-kiremit atıkları (TKA) ve beton atıkları (BA), katkı malzemesi ve alternatif bağlayıcı olarak değerlendirilmiştir. Bu atıkların reaktivitesini artırmak amacıyla, farklı öğütme süreleri ve bilya/medya doluluk oranları altında dikey karıştırmalı değirmende mekanokimyasal aktivasyona (MA) tabi tutulmuştur. Elde edilen tozlar kimyasal, mineralojik ve morfolojik yöntemlerle kapsamlı biçimde karakterize edilmiş; puzolanik ve hidrolik aktiviteleri kalorimetri, Frattini deneyi ve termogravimetrik analiz ile incelenmiştir. Daha sonra, %20 oranında İYA içeren harç numuneleri hazırlanarak 90 güne kadar kür süresince mekanik dayanım, dayanıklılık ve uzun dönem davranışları test edilmiş, ayrıca yaşam döngüsü değerlendirmesi (LCA) ile çevresel kazanımlar ortaya konmuştur. Sonuçlar, mekanokimyasal aktivasyonun hem TKA hem de BA'nın tane boyutu dağılımını iyileştirdiğini, inceliğini artırdığını ve reaktivitesini geliştirdiğini göstermiştir. Yüksek alüminosilikat içeriği sayesinde TKA daha güçlü puzolanik aktivite sergilerken, BA ise uzun vadeli hidratasyona katkı sağlamıştır. Aktivasyona tabi tutulan İYA ile üretilen harçlar, basınç dayanımı ve dayanıklılık açısından önemli iyileşmeler göstermiş; su emme, rötre ve donma-çözülme, asit saldırısı ve karbonatlaşmaya karşı direncin arttığı tespit edilmiştir. Optimum öğütme koşulları (%70 medya doluluğu, 10 dakika) performans ile enerji tüketimi arasında en uygun dengeyi sağlamıştır. Ayrıca, yüksek fırın cürufu ve silis dumanı ile zenginleştirilmiş İYA esaslı geopolimer sistemler, dayanım, rötre kontrolü ve çiçeklenme direncinde ek iyileşmeler sunmuştur. Genel olarak çalışma, mekanokimyasal aktivasyonla işlenen İYA'nın çevresel bir yük olmaktan çıkarak sürdürülebilir yapı malzemeleri için değerli bir kaynak haline gelebileceğini; Portland çimentosuna bağımlılığı azaltarak çevresel etkileri düşürdüğünü ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the sustainable recycle of construction and demolition waste (CDW), with a focus on brick-tile waste (BTW) and concrete waste (CW), as supplementary cementitious materials and alternative binders. To enhance their reactivity, the wastes were subjected to mechanochemical activation (MA) in a vertical stirred media mill under varying milling durations and media filling ratios. The powders obtained were comprehensively characterized through chemical, mineralogical, and morphological analyses, and their pozzolanic and hydraulic activities were evaluated using calorimetry, Frattini testing and thermogravimetric analysis. Mortar mixtures containing 20% CDW were then tested for mechanical performance, durability, and long-term behavior up to 90 days of curing, while a life cycle assessment (LCA) was conducted to determine environmental benefits. The findings show that MA effectively refined particle size distribution, increased fineness, and improved reactivity of both BTW and CW. BTW displayed stronger pozzolanic activity due to its higher aluminosilicate content, while CW contributed to long-term hydration. Mortars with activated CDW showed significant improvements in compressive strength and durability, including reduced water absorption, shrinkage, and enhanced resistance against freeze-thaw, acid, and carbonation. Optimized milling conditions (70% media filling, 10 minutes) provided the best balance between performance and energy consumption. Additionally, CDW-based geopolymer systems incorporating blast furnace slag and silica fume further enhanced strength, shrinkage control, and efflorescence resistance. Overall, the study confirms that CDW, when processed by mechanochemical activation, can be transformed from an environmental burden into a valuable resource for sustainable construction, reducing reliance on Portland cement and lowering associated environmental impacts.
Benzer Tezler
- Production and properties of biopolymer based fibers and films
Biyopolimer tabanlı fiber ve filmlerin üretimi ve özellikleri
TUĞÇE KÖROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM
- Investıgatıon of moderate electrıc fıeld (MEF) technology on the dryıng propertıes and qualıty of apple slıces
Orta şiddetli elektrik alan (MEF) teknolojisinin elma dilimlerinin kuruma özellikleri ve kalitesi üzerindeki etkisinin incelenmesi
DERYANUR KALKAVAN
Doktora
İngilizce
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Sodyum sülfat ile aktifleştirilen tek bileşenli alkali-aktif cüruf harçlarının mekanik performansının iyileştirilmesi
Improvement of the mechanical performance of one-part alkali-activated slag mortars activated with sodium sulfate
HAKAN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiBingöl Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT DENER
PROF. DR. AHMET BENLİ
- Bakteriyal biyomineralizasyon ile mikroyapısal özellikleri iyileştirilmiş çimentolu kompozit tasarımı
Cement composite design with improved microstructural properties using bacterial biomineralization
AYKUT İSAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF ESİN TUNA
DOÇ. DR. ÖZGE ANDİÇ ÇAKIR
- Characteristics of cold sprayed titanium based coatings
Soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmiş titanyum esaslı kaplamaların karakteristiği
AHMET HİLMİ PAKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
DOÇ. DR. ERDEM ATAR