Biomass Katkıların Beton ve Çimentoda Kullanımı

BİOMASS KATKILARIN

BETON VE ÇİMENTODA KULLANIMI

Bu çalışmada; doğal kaynaklarımızı koruyarak, tarımsal ve hayvan artıklarından enerji elde ederek, dışa bağımlılığımızı azaltarak, ekonomik kazanım sağlayarak ve en önemlisi de zararlı olan karbondan (CO₂) gelir kazanarak inşaat sektöründe çok kullanılan beton için, mineral katkı olarak kullanılan endüstriyel atıklar eklendiğinde kullanımında ne gibi sonuçlar açığa çıkacağı anlatılmıştır. Bu katkı malzemeleri betondan çok çimento içerisine katılmalıdır. Uçucu kül, yüksek fırınlı cüruf ve silis dumanı endüstriyel atıklardan elde edilen katkı malzemeleridir. Uçucu kül ve yüksek fırınlı cüruf betonda çok miktarda kullanıldığı zaman etkisi gösterebilmektedir. Fakat silis dumanı az kullanılsa bile etkisini gösterebilmektedir. Bu katkılar sayesinde CO₂ emisyonu azaltılmaya çalışılmıştır.

GİRİŞ

Ülkemiz  bulunduğu koşullardan dolayı tarıma dayalı bir konumdadır. Ham madde ve enerji ihtiyacı artması sebebiyle doğal kaynaklarımızı koruyarak ve ekonomik yoldan bu ihtiyaçlar tarımsal olarak karşılanmaktadır. Tarımsal artıklardan, hayvan artıklarından elde edilen yakıta biyogaz ve bunu enerjiye çevirmeye de biomass denilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en yaygın olarak kullanılanıdır. Günümüzde inşaat sektöründe beton için katkı malzemeleri yenilenebilir kaynaklardan elde edilmeye başlanmıştır. Uçucu kül, yüksek fırınlı cüruf ve silis dumanı beton içerisinde kullanılan katkı malzemeleridir.

1. BETON VE ÇİMENTO

1.1. Çimento

Çimento, Dünya da en çok kullanılan yapı malzemesi olan betonun bağlayıcı maddesidir. Çimentonun ana maddeleri kalker ve kildir. Kum, çakıl, tuğla gibi yapıştırmada kullanılır. Bu yapıştırma için mutlaka suya ihtiyaç vardır. Su ile tepkimeye girerek sert bir bağlayıcı madde oluşmaktadır.

1.2. Beton

Kum ve çakılın bağlayıcı madde olan çimento ve su ile karıştırılması sonucu elde edilen yapı malzemesidir. İyi çimento, iyi su ve iyi agrega ile her zaman iyi beton elde edilmez. İyi bir beton elde etmek için katkı maddeleri de gerekir. Bunun için daha ekonomik ve dayanıklı aynı zamanda çevreye zararı az olan katkı malzemeleri seçmek gerekir. Bu katkı maddeleri betonu daha dayanıklı yapı kazandırmak için inorganik ya da organik kimyasal madde konulmasıdır.

2. BİOMASS

Son zamanlarda kimyasal maddelerin ihtiyacı için yenilenebilir kaynaklar kullanılmaya başlanmıştır. Ülkemiz büyük oranda tarıma dayalıdır. Bu sebeple tarımsal bitki atıklarının hammadde ihtiyacına yönelik çalışmalar yapılmıştır.

Hayvan atıkları, şehir atık suları, tarımsal atıklar gibi kaynaklardan elde edilen yakıta biyogaz; bunu enerjiye çevirmeye de biyokütle enerjisi (biomass) denir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en yaygın kullanılanıdır.

Şekil 2.1. Atıkların Geri Kazanımı

İnşaat yapımı ve yıkımında birçok atıklar açığa çıkmaktadır. Bu atıklardan çevre dostu malzemeler üretilmektedir.

Beton içerisine katılan çimentolar CO₂ emisyonunu arttırmaktadır. Az miktarda kullanılan çimento; endüstriyel atıklar ile karıştırıldığı zaman CO₂ emisyonlarında azaltmalar oluşturulmuştur. Beton üretiminde uçucu kül, yüksek fırınlı cüruf ve silis dumanı endüstriyel atıklar ile oluşturulmuş çimento yerine kullanılarak çevre dostu stratejisi oluşturulmuştur.

2.1. MİNERAL KATKI OLARAK KULLANILAN ENDÜSTRİYEL ATIKLAR

2.1.1. Uçucu Kül

Kömürün yanması sonucu oluşan termik santrallerin atığıdır. Bu atığın değerlendirilmesi sonucu enerji tasarrufu sağlanması, daha ucuz ve kaliteli malzeme üretilmesi, atıkların geri dönüştürülmesi ile ülke ekonomisine katkı sağlanır. Bu sayede ekoloji hem korunur hem de çevre kirliliği önlemiş olur.

Uçucu kül çimento ve betonda kullanılmaktadır. Bu katkı maddesi CO₂ üretimini azaltmaktadır. Uçucu kül normal miktarda beton içerisinde kullanıldığı zaman 7,28,60 günler sonunda yapılan gözlemler sonucunda süre uzadıkça dayanım için olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Uçucu kül miktarı arttıkça dayanımda azalma meydana gelmektedir.

Uçucu kül kullanımı maliyet açısından tasarrufu sağlamaktadır.

2.1.2. Yüksek Fırınlı Cüruf

Yüksek fırınlarda pik demir üretiminde açığa çıkan üründür. Yüksek fırınlı cüruf, çimento ve beton kullanımında olumlu sonuçlar vermiştir. Beton ve zeminde kullanılır fakat zemine katkısı çok fazladır. Yüksek fırınlı cürufta uçucu kül gibi CO₂ ’in verdiği zararları aza indirmektedir.

Yüksek fırınlı cüruf içerikli betonlar, normal betonlara göre daha iyi donma-çözünme direncine sahiptir.

Şekil 2.2. Uçucu kül                                                     Şekil 2.3. Yüksek Fırınlı Cüruf

2.1.3. Silis Dumanı

Silis dumanı, silikon metal endüstrisinin yan ürünüdür. Betonu korozyona, aşınma gibi zararlı etkilere karşı iyileştirmek için kullanılmaktadır. Çimentodan yüz kat daha küçük ince taneli endüstriyel atıktır. Betonda silis dumanı katkı malzemesi arttıkça basınç dayanımı da artmaktadır.

Şekil 2.4. Silis Dumanı

Silis dumanı, çimento malzemesinin aralarına girerek su ihtiyacını daha çok artırmaktadır. Bu durum beton kıvamını olumsuz yönde etkilemektedir. Silis dumanı ne kadar kullanılırsa o kadar da su miktarı kullanılması gerekir.

SONUÇ

Uçucu kül, yüksek fırınlı cüruf ve silis dumanı elde etmek için yüksek fırınlar lazımdır. O fırınları yakmak için sürekli enerji gerekir. Sürekli enerji bütününe biyokütle denir. Biomass’lar çimento üretiminde enerji sağlamak için gereklidir.

Elde ettiğimiz katkı maddeleri sayesinde; doğal kaynaklarımızı korumuş oluyoruz, tarımsal artıklar ile hayvansal artıkların kullanımı arttırılıp bu sayede sürdürülebilir tarımsal artıkların üretimi artar ve dışa bağımlılığımız azalmış olmaktadır. Ekonomik kazanım sağlanır. Çevre dostu stratejisi oluşmaktadır. Ve en önemlisi de zararlı olan karbondan (CO₂) gelir kazanılmış olmaktadır.

● Uçucu külün, beton da kullanılması ile betonun birçok özelliği iyileştirilmiş olmaktır. Segregasyonu azaltan etki yapmaktadır. İnceliğinden dolayı su ihtiyacını azaltmaktadır. Uçucu kül katılan betonlar, normal betonlara göre priz süreleri uzundur. Dayanımları çok yüksektir.

● Yüksek fırınlı cüruf; yüksek oranda cüruf içerir. Düşük hidratasyon ısısı sağlar ve bu sayede uzun süreli işlenebilirlik sağlamış olur.

● Silis dumanı; uçucu kül ve yüksek fırınlı cürufa göre daha erken ve hızlı tepkimeye girmektedir. İnce olması sebebiyle hem öğütülmesine gerek yoktur hem de çimentonun su ile olan reaksiyonu hızlandırarak beton dayanımını ve basınç dayanımını arttırmış olmaktadır.

Kaynaklar

Beton Üretiminde Uçucu Kül ve Yüksek Fırın Cürufu

Bioenerji Her yerde

Beton ve Çimento Katkı Maddelerinin Üretilmesi

Biyokütlenin Yakıt Olarak Kullanılması