Solidifikasyon mekanizmasında bağlayıcı olarak CEM I 42.5 Portland çimentosu kullanılmıştır. Ayrıca harç üretimi için kum ve su karışımlara eklenmiştir. Belirlenen kür süresi sonunda elde edilmiş numuneler, inşaat yapı malzemesi olarak geri kazanımının irdelenmesi amacıyla dayanım deneylerine tabi tutulmuştur.
Üretilen prizmatik harç örneklerinde, su/çimento oranı 0.50 ve kum miktarı 1350 gr ± 5 gr aralığında sabit tutulmuştur. Temin edilen sondaj atık çamurunun nem içeriğine göre çimento ile farklı oranlarında ikame edilerek harç karışımları hazırlanmıştır. HSAÇ kurutularak ve kurutulmadan diğer bir değişle araziden temin edildiği su içeriği ile kullanılmıştır. Bu aşamada, harç üretiminde kullanılacak olan su miktarı hesaplanırken, çamurun su içeriği dikkate alınarak hesaplama yapılmıştır. Kurutulmadan, yaş halde kullanılan HSAÇ miktarı hesaplanırken önce çamurun su içeriği belirlenmiş ve buna göre Tablo 3.3’de verilen kurutulmuş çamurun katkı oranına denk gelecek karışım oranları hesaplanmıştır.
Çamurun kurutulmadan kullanılması ile hem sıvı kısmın arıtımı sağlanacak hem de kurutma maliyetinin önüne geçilmiştir. Yaş ve kurutulmuş HSAÇ için harç karışım oranları belirlenirken her bir numune için çamur özelliklerine ve su içeriğine göre beşer farklı karışım (ikame) oranı kullanılacaktır. Kurutulmuş çamur katkısı için örnek harç karışım oranları Tablo 3.3 ’de verilmiştir.
Tablo 3. 2 Kurutulmuş HSAÇ için harç karışım oranları
Harç numuneleri, Tablo 3.3’de verilen karışım oranları uygulanarak TS EN 196-1’e göre hazırlanmıştır. Numuneler, 40x40x160 mm’lik kalıplara dökülmüş ve 24 saat sonra kalıplardan çıkartılarak 20±1 °C de ki su içerisinde 28 gün süreyle kür edilmeye bırakılmıştır.
14 3.4 Taze ve sertleşmiş harç deneyleri
S/S prosesi sonucunda kür edilen numunelerin yapı malzemesi olarak kullanıma uygunluğunun kontrolü amacıyla Fakültemiz İnşaat Mühendisliği Bölümü Laboratuvarlarında deneylere tabi tutulmuştur.
Kür süresini tamamlayan numuneler üzerinde ise ultrases geçiş hızı, basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve su emme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler en az üç numune üzerinde yapılmış ve alınan sonuçların ortalama değerleri kullanılmıştır.
3.4.1 Yayılma deneyi
Harç yayılma ölçümleri TS EN 1015-3 Kagir Harcı- Deney Metotları- Bölüm 3: Taze Harç Kıvamının Tayini (Yayılma Tablası ile)‟ standardına uygun bir yayılma tablası kullanılarak yapılmıştır. Kıvam deneyi için araştırma kapsamındaki karışımlar hazırlanarak sarsma tablasının kalıbına iki aşamada tokmak ile yerleştirildikten sonra harcın üst yüzeyi düzeltilip kalıp çekildikten sonra sarsma tablası üzerindeki harç 15 saniyede 12.5 mm yükseklikten 15 defa düşürüp bu işlem sonucunda yayılan taze harcın çapı iki ayrı noktadan ölçülerek ortalaması alınacak, taze harçlara ait kıvam değerleri belirlenmiştir.
3.4.2 Ultrases geçiş hızı deneyi
Beton numunelerde, ASTM C 597-02 (2002) ve BS 1881 Part 203 (1986)‟ya uygun ultrases aleti ile t, μs ses geçiş süreleri ölçülmüştür.
V=l/t (3.1)
Ses geçiş sürelerinin ölçülmesinde mala yüzeyindeki pürüzlerin oluşturduğu boşlukları doldurmak amacı ile numunelerin alt ve üst yüzeylerine vazelin sürülmüş 55 kHz‟lik ses dalgaları gönderen gönderici ve alan alıcı numunenin düzgün yüzeylerine yerleştirilip, direkt iletim yöntemi uygulanarak ses geçiş süresi (t, μs) okunmuştur. Problar yer değiştirilerek ikinci okuma alınmış ve her numune için bu iki okumanın ortalaması alınarak 3.1 bağıntısından yararlanarak ses geçiş hızı (V, km/sn) hesaplanmıştır.
3.4.3 Eğilme ve basınç dayanımı deneyi
Numunelere ait çekme dayanımlarının belirlenmesi amacıyla, kür edilmiş 40x40x160 mm boyutundaki numuneler, üç noktalı eğilme deneyine maruz bırakılmıştır. Çekme dayanımı değerleri 3.2 formülü yardımıyla hesaplanmıştır.
σç=(3*(F∙l))/(2*(b∙h2)) (3.2)
Basınç dayanımı tespiti için ise, numuneler kırma presi yardımıyla eksenel basınca maruz bırakılmıştır. Numunelere ait basınç dayanım değerlerinin hesabı 3.3 ile hesaplanmıştır.
σB=F/A (3.3) Bu bağıntılarda kullanılan semboller,
σç : çekme gerilmesini (N/mm2) σB : basınç gerilmesini (N/mm2) F : uygulanan kuvveti (N)
15 A: Kuvvet uygulanan alan (mm2).
l : Mesnet silindirleri arasındaki uzaklık (mm) b: Prizma kesitinin eni (mm),
h: Prizma kesitinin yüksekliği (mm) temsil etmektedir.
3.4.4 Su emme deneyi
Su emme miktarı ve bağlantılı boşluk miktarı ASTM C 642 “Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete” standardına göre belirlenmiştir. Harç numunelerinin ağırlığı 105 ºC sıcaklıkta kurutulduktan sonra belirlenmiştir (A). Sonraki aşamada, numuneler 21 ºC sıcaklığındaki su içerisinde 48 saat süreyle bekletilecek ve kuru yüzey doygun ağırlığı belirlenmiştir (B). Su emme değeri hesabı 3.4 ile hesaplanmıştır.
Su emme = ((B-A)/A)*100 (3.4)
3.5 Sızma Testleri
Çalışma kapsamında, dayanımları belirlenmiş olan katılaştırılmış örneklerden alınan numuneler üzerinde, çevresel etkilerinin ortaya konulabilmesi amacıyla, su ortamına herhangi bir geçişi olup olmadığının kontrolünü sağlamak adına sızma testleri iki farklı yöntemle yapılmıştır.
Bu yöntemlerden birincisi, EPA 1311 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) yöntemidir. Bu yöntemde, örnekler boyutları 9,5 mm’den küçük olacak şekilde öğütülecek ve standartta ekstraksiyon sıvısında, sıvı: katı oranı 20:1 olacak şekilde 18 saat süresince 20 oC’de 30 RPM’de ekstrakte edilecek ve süre bitiminde filtre edilerek analizleri için hazır hale getirilmiştir.
Uygulanan ikinci yöntem ise Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik kapsamında Ek 1’de belirtilen TS-EN 12457-4 Atıkların Nitelendirilmesi standardına göre yapılmıştır. Bu yöntemde, partikül boyutu 4 mm den küçük olacak şekilde, sıvı:katı oranı 10 lt/kg olan eluat hazırlanmış ve su ortamına geçen kirletici konsantrasyonları belirlenmiştir.
Çalışma kapsamında yapılan tüm analizler ve analiz yöntemleri Tablo 3.2’de verilmiştir.
16
Tablo 3. 3 Çalışma kapsamında yapılan analizler ve analiz yöntemleri
Materyal
tanımlama S/S prosesi sonrası HSAÇ içermeyen
Ekstraksiyon sonrasında ICP Optik Emisyon Spektrofotometrik
Metot (EPA 1311 TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) TS-EN 12457-4 Atıkların Nitelendirilmesi
çözünen katı) SM- 2540 C Gravimetrik TOK (Toplam
SEM Analizi SEM Analizi SEM Analizi Taramalı Elektron
Mikroskobu (SEM)
Yayılma deneyi TS EN 1015-3 Kagir Harcı-
Deney Metotları- Bölüm 3:
Taze Harç Kıvamının
Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete
* En düşük sızma konsantrasyonu ve en yüksek dayanımı veren numunede
17 4. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA