3. MALZEME VE YÖNTEM
3.1 Malzeme
3.1.1 Atıklar
Çalışma kapsamında çeşitli endüstriyel ve madensel atıklar kullanılarak farklı karışım oranlarında gaz beton numuneleri hazırlanmıştır. Çalışmada atık olarak kullanılan malzemeler olan cam, seramik, mermer ve granit atığı, kuvars yerine %10-20-30-40-50 oranlarında ikame edilerek gaz beton örnekleri üretilmiştir. Şekil 3.4 de gaz beton üretiminde kullanılan atıkların görüntüsü verilmiştir.
62
Şekil 3.4 : Gaz beton üretiminde kullanılan atıkların görüntüsü.
Atık cam malzeme
Cam atıklar şişe, pencere, ampul vb şeklinde çeşitliliğe sahiptir. Her bir cam atığın özellikleri birbirinden farklıdır. Çalışmada kullanılan cam atıkların farklı çeşitlerde olmamasına dikkat edilerek birbirine yakın fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmaları nedeniyle düz pencere cam atıkları tercih edilmiştir. Bu camların fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birbirine yakın olması anlamına gelmektedir. Parça şeklinde temin edilen atıklar çekiçle kırılıp, ufalanmış, bilyalı değirmende öğütülmüştür. 150 μm luk elekle elenen atık malzeme, analizler ve karışım için hazır hale getirilmiş, gaz beton üretmek için kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan atık cam malzemenin XRF analizi ile belirlenen kimyasal birleşimi Çizelge 3.1 de, XRD analizi ile belirlenen mineralojik bileşimi Şekil 3.5 de, Taramalı elektron mikroskobu ile alınan SEM görüntüsü Şekil 3.6 da verilmiştir.
Çizelge 3.1: Gaz beton üretiminde kullanılan cam atığının kimyasal bileşimi.
Oksit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 K.K (%) 68,492 0,996 0,309 10,371 3,744 13,495 0,9 0,27 1,35 Çizelge 3.1 incelendiğinde cam atığının ana bileşen olarak SiO2 %68,49 içerdiği, %13,49 Na2O, %10,37 ile CaO izlediği, kızdırma kaybı değerinin %1,35 ile oldukça düşük olduğu görülmektedir.
Şekil 3.5 kullanılan cam atığın X-ışını kırınımı (XRD) desenini göstermektedir. XRD analiz sonucuna göre cam atığının amorf bir yapıda olduğu anlaşılmaktadır. Şekil 3.6 daki SEM görüntüsünde ise köşeli ve iğnemsi taneler görünmektedir.
63
Şekil 3.5 : Cam atığına ait X-ışınları difraktogramı.
Şekil 3.6 : Cam atığına ait SEM görüntüsü.
Çalışmada kullanılan cam atığının tane boyut analizi Malvern Mastersizer-X 2000 cihazı ile belirlenmiş, kümülatif elek altı eğrisi Şekil 3.7 de verilmiştir.
0 200 400 600 800 1000
10 20 30 40 50 60 70 80
Şiddet, cps
Kırınım açısı (2θ, °)
64
Şekil 3.7 : Cam atığının kümülatif elek altı eğrisi.
Şekil 3.7 de verilen cam atığına ait kümülatif elek altı eğrisi incelendiğinde cam atığının d50
değeri: 48,9 μm, d90 değeri 131,7 μm olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.2 de cam atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey değerleri verilmiştir.
Çizelge 3.2 : Cam atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri.
Özgül Ağırlık (g/cm3)
Özgül Yüzey Alanı (cm2/g)
Cam Atığı 2,72 1120
Atık mermer malzeme
Bu çalışmada kullanılan mermer atıklar organize sanayi bölgesinde bulunan Karakuş mermer işleme tesisinden, mermerin kesim sonucu oluşan tozlarından alınmıştır. Mermer atığının kimyasal bileşimi Çizelge 3.3 de verilmiştir. Çizelge 3.3 incelendiğinde mermer atığının ana bileşeninin %53,7 oranı ile CaO olduğu görülmektedir. Kızdırma kaybı değeri
%42,636 ile oldukça yüksektir. Bileşiminde yüksek oranda CaCO3 bulunan malzemelerde yüksek sıcaklığa maruziyet neticesinde CO2 ve diğer organik malzemeler, gaz forma geçip uzaklaşmakta bu durum kütle kaybının meydana gelmesine neden olmaktadır.
Çizelge 3.3 : Gaz beton üretiminde kullanılan mermer atığının kimyasal bileşimi.
Oksit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O K.K (%) 1,409 0,322 0,794 53,701 0,887 0,081 0,044 42,636
0 20 40 60 80 100
0,1 1 10 100 1000
Miktar, %
Tane Boyu, µm
65
Şekil 3.8 kullanılan mermer atığın X-ışını kırınımı (XRD) desenini göstermektedir. Atık mermer tozunun XRD analizi sonucunda bünyede kalsit mineralinin ana bileşen olarak yer aldığı görülmüştür. Şekil 3.9 daki SEM görüntüsünde ise köşeli kalsit tanelerinin varlığı görünmektedir.
Şekil 3.8 : Mermer atığına ait X-ışınları difraktogramı (C:Kalsit).
Şekil 3.9 : Mermer atığına ait SEM görüntüsü.
Çalışmada kullanılan mermer atığının tane boyut analizi master sizer tane boyu ölçüm cihazı ile belirlenmiş, mermer atığının kümülatif elek altı eğrisi Şekil 3.10 da verilmiştir.
0 1000 2000 3000 4000
10 30 50 70
Şiddet, cps
Kırınım açısı (2θ, °) C
C C C C CC
C C C
C
66
Şekil 3.10 : Mermer atığının kümülatif elek altı eğrisi.
Şekil 3.10 da verilen mermer atığına ait kümülatif elek altı eğrisi incelendiğinde d50 değeri:
12,9 μm, d90 değeri 58,09 μm olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.4 de mermer atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri verilmiştir.
Çizelge 3.4 : Mermer atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri.
Özgül Ağırlık (g/cm3)
Özgül Yüzey Alanı (cm2/g)
Mermer Atığı 3,1 430
Atık seramik malzeme
Çalışmada sırsız seramik atıkları kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan seramik atıklar İnönü Üniversitesi, Geleneksel El Sanatları ve Uygulama Merkezi, Seramik Atölyesinden elde edilmiştir. Seramik atığının kimyasal bileşimi Çizelge 3.5 de verilmiştir. Çizelge 3.5 incelendiğinde seramik atığının ana bileşen olarak %54,9 SiO2 içerdiği, bunu %24,9 oranıyla Al2O3 ve %13,64 ile CaO in izlediği, kızdırma kaybı değerinin de %2,11 ile oldukça düşük olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.5 : Gaz beton üretiminde kullanılan seramik atığının kimyasal bileşimi.
Oksit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 K.K (%) 54,901 24,904 1,051 13,645 0,367 0,361 0,648 0,952 2,119 Şekil 3.11 de kullanılan seramik atığının X-ışını kırınımı (XRD) deseni verilmiştir. Atık seramik tozunun XRD analizi sonucunda bünyede kuvars, kalsit ve anortit mineralinin ana
0 20 40 60 80 100
0,1 1 10 100 1000
Miktar, %
Tane Boyu, µm
67
bileşen olarak yer aldığı görülmektedir. Şekil 3.12 deki SEM görüntüsünde ise köşeli taneler görünmektedir.
Şekil 3.11 : Seramik atığına ait X-ışınları difraktogramı (A:Anortit, C:Kalsit, Q:Kuvars).
Şekil 3.12 : Seramik atığına ait SEM görüntüsü.
Çalışmada kullanılan seramik atığının tane boyut analizi master sizer tane boyu ölçüm cihazı ile belirlenmiş, seramik atığının kümülatif elek altı eğrisi Şekil 3.13 de verilmiştir.
0 600 1200 1800 2400 3000
10 20 30 40 50 60 70 80
Şiddet, cps
Kırınım açısı (2θ, °) C
Q
Q C Q
Q
Q Q
C Q Q
A A
Q Q
A A
68
Şekil 3.13 : Seramik atığının kümülatif elek altı eğrisi.
Şekil 3.13 de verilen seramik atığına ait kümülatif elek altı eğrisi incelendiğinde d50 değeri:
24 μm, d90 değeri 126,4 μm olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.6 da seramik atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri verilmiştir.
Çizelge 3.6 : Seramik atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri.
Özgül Ağırlık (g/cm3)
Özgül Yüzey Alanı (cm2/g)
Seramik Atığı 2,94 3980
Atık granit malzeme
Bu çalışmada kullanılan granit atıkları, sanayi bölgesindeki Karakuş mermer işleme tesisinden, granitin işlenmesi sonucu oluşan tozlardan alınmıştır. Granit atığının kimyasal bileşimi Çizelge 3.7 de verilmiştir. Çizelge 3.7 incelendiğinde granit atığının ana bileşen olarak %66,5 oranında SiO2 içerdiği, %13,94 oranında Al2O3 içerdiği, %5,66 oranı ile bunu K2O nun izlediği, kızdırma kaybı değerinin %1,17 ile oldukça düşük olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.7 : Gaz beton üretiminde kullanılan granit atığının kimyasal bileşimi.
Oksit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 K.K (%) 66,501 13,941 3,5 3,538 1,376 3,298 5,667 0,434 1,179 Şekil 3.14 kullanılan granit atığın X-ışını kırınımı (XRD) desenini göstermektedir. Atık granit tozunun XRD analizi sonucunda bünyede kuvars ve anortit mineralinin ana bileşen
0 20 40 60 80 100
0,1 1 10 100 1000
Miktar, %
Tane Boyu, µm
69
olarak yer aldığı görülmüştür. Şekil 3.15 deki SEM görüntüsünde ise tabakalı iri taneli mineraller görünmektedir.
Şekil 3.14 : Granit atığına ait X-ışınları difraktogramı (A:Anortit, Q:Kuvars).
Şekil 3.15 : Granit atığına ait SEM görüntüsü.
Çalışmada kullanılan granit atığının tane boyut analizi master sizer tane boyu ölçüm cihazı ile belirlenmiş, granit atığının kümülatif elek altı eğrisi Şekil 3.16 da verilmiştir.
0 500 1000 1500 2000 2500
10 30 50 70
Şiddet, cps
Kırınım açısı (2θ, °) A
Q Q
Q
A Q
Q Q
Q A
Q
A
A Q Q
A A Q Q
A A
A A
A A
A
70
Şekil 3.16 : Granit atığının kümülatif elek altı eğrisi.
Şekil 3.16 da verilen granit atığının kümülatif elek altı eğrisi incelendiğinde d50 değeri: 71,04 μm, d90 değeri 176,9 μm olduğu görülmektedir.
Çizelge 3.8 de granit atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri verilmiştir.
Çizelge 3.8 : Granit atığına ait özgül ağırlık ve özgül yüzey alanı değerleri.
Özgül Ağırlık (g/cm3)
Özgül Yüzey Alanı (cm2/g)
Granit Atığı 2,88 1060