International Periodical for the Languages, Literature and History of Turkish or Turkic Volume 11/2 Winter 2016, p. 1049-1064
DOI Number: http://dx.doi.org/10.7827/TurkishStudies.9127 ISSN: 1308-2140, ANKARA-TURKEY
Article Info/Makale Bilgisi
Received/Geliş: 10.01.2016 Accepted/Kabul: 12.03.2016 Referees/Hakemler: Doç. Dr. Nusret KOCA – Doç. Dr. Kadir KARATEKİN
This article was checked by iThenticate.
ATIK CAMLARDAN CAM BETON ÜRETEREK MİMARİ VE
DEKORATİF AMAÇLI OLARAK YARARLANMA*
Servet ÖZÜNAL** - Fatih İMAT*** ÖZET
Atık malzemeler her zaman bir çevre sorunu olmuştur. Atık malzemelerin toplanması ve depolanması ise bir maliyeti ortaya çıkarmıştır. Bu maliyet, doğal kaynakların doğrudan tüketilmesi sonucunda ortaya çıkan maliyetin yanında daha ekonomik bir yapıya sahiptir. Her geçen gün doğal kaynaklarımız tükenmekte olup, bu doğal kaynaklardan gelecek kuşakların yararlanmasında ve çevre kirliliğinin azaltılmasında geri dönüşüm/kazanım önemli bir rol oynamaktadır. Tüm atıkların geri kazanımın da olduğu gibi cam geri kazanımı da çok önemlidir. Atık malzemelerden olan cam, hammadde olarak koku ve tat vermemesi, şeffaf bir görünüme sahip olması, ambalajının diğer plastik ya da kâğıt ambalajlar gibi bozulmaması gibi nedenlerden dolayı, kullanım alanı oldukça yaygındır. Atık malzeme olan camın geri dönüşümde kullanımı ile ilgili yapılabilecek çalışmalardan biride camın beton agregası olarak kullanılmasıdır. Bu şekilde özellikle mimari ve dekoratif amaçlı beton uygulamaları yapılabilir. Araştırmamızda üç farklı renkte ve dört farklı miktarda atık camla harç üretilerek alkali-silika reaksiyonuna camların etkisi araştırılmış ve atık camların ekonomiye tekrar kazandırılabilmesi amaçlanmıştır. Atık cam agregaların tane boyutu ve miktarının alkali-silika reaksiyonuna etkisinin çok önemli olduğu ve bu oranların değişmesinin camlı beton üzerinde genleşmelere neden olduğu görülmüştür. Dekoratif amaçlarla üretilen camlı beton elemanlarda cam miktarı ve tane boyutunun optimum düzeyde tutulması durumunda, üretimler yapılabileceği görülmüştür. Camın, betonda önlemler alınarak mimari ve dekoratif amaçlı olarak kullanılması hem ekonomi, hem de çevre görselliği bakımından uygun olacaktır.
Anahtar Kelimeler: Atık cam, Agrega, Cam beton
*Bu çalışma (2010) Ortaöğretim Tübitak Proje Çalışmasından Üretilmiştir.
WASTE FOR THE PURPOSES OF PRODUCING
ARCHITECURAL AND DECORATIVE GLASS, SURROUND THE CONCRETE EXPLOIT
ABSTRACT
Waste material has been always an environmental issue. Waste material collection, storage is always a cost. As a waste material glass is a raw material itself and it does not smell, taste and have a transparent appearance. For theses reasons unlike plastic or paper packaging glass - packaging, application is quite common. Novadays, running out of natural resources and environmental pollution have reached critical proportions. As all kind of recycling is important, reusuge of waste glass is also important. All waste meteriaral have value and if it has taken taken into account declining raw material reserves, glass recycling can be implemented in different areas, it can be used as aggregate in concrete applications, especially in architectural and decorative purposes. In Our study three different colors and and four different amounts of waste glass are taken and researrhed effect of alkaline-silica reaction to mortar. By this way waste glass meterials have been intended regain in economy again. In decorative purposes concrete elements glass used meterial can be produced if the amount of glass used at optimum levels. İmplementation of glass used concrete on the architectural and decorative purposes will bring profit to economy, environment and will be eligiblefor visual quality.
STRUCTURED ABSTRACT INTRODUCTION
Waste materials have always been a matter of environment. Collecting and storing of the waste materials have resulted in a cost. This cost is much more economical when compered with the one having emerged by the consumption of natural sources directly. Every day, our natural sources are exhausted, and recycling has a great role in decreasing the environmental pollution and for the next generations to benefit from these natural sources. As in all waste; the recycling of the glass is so important. As a waste product, the glass has a very wide range of usage area as a result of giving off no smell or taste as a raw material, having a transparent view and its cover’s not spoiling as other plastic or paper package. One of the activities that can be carried out about the usage of the glass in recycling is that the glass in used as a concrete aggregate. By this way, the practice of concrete can be done with the
purpose of especially architectural and decorative. İn today’s world, as a result of single – use perceptiveness, there
are so lots of waste of energy. As a result of this perceptiveness, the air pollution keeps rising, our water becomes dirty, and the life of all living creatures endangers every day because of the carbon gases spread out to the atmosphere. The waste increasing in terms of environment make the sustainable development difficult. It’s very important for development to be sustainable that the recycling activites become widespread and
natural sources not be used casually. In today’s world, in developed and developing countries solid waste is among the major social, economic and environmental problems.
The capacity of solid waste emerged is estimated as 200 million tons by United Nations. This capacity of solid waste is composed of glass in % 7. In Turkey, waste glass is aproximately 120.000 tons per year. Nearly 80.000 tons of this amount is used in production again. The studies in recent years on the control and check of the waste has increased (Canbaz, 2012).
The glass waste which is thought as an important problem for developing and developed countries is collected either by being seperated specially in its source or by being detected from garbage dump. Most of this waste is used in glass production. Especially in big cities, some studies have bean carried to. Collect the solid waste seperately in their sources, and the studies are still going on for this aim.
When we think that natural sources are limited, it should be kept in mind that these sources will be used up one day. Some countries are carrying out new methods and studies to re-use the waste sources. It is seen that the projects and studies have great effect on the added value in countries.
1. Glass Recycling in terms of ecologic and economic
As so many natural as sand, sodium carbonate, lime, feldspar, and trace elements are used in the glass production process, its cost is very high. It’s much more economical to recycle the glass than to produce it.
In todays world where natural sources are very limited and environmental pollution is very high, glass recycling is very important as in other sources. Glas recycling through being collected in the nature prolongs the life of storage areas, protects the natural sources decrease the cost of clearing the nature from the waste. In Turkey, glass recycling is or organized by the group of şişe cam by collecting and 6570 tons of waste glass is recycled. It’s % 12 of all the waste materials in the dust-bins. The rate of glass bottle recycling is % 36 in Turkey % 64 of the waste glass can not be used again.
2. Economy savings Provided by glass recycling
Seeing that the glass is produced through the melting process of sand, sodium carbonate, lime, feldspar and trace in high temperature, economy saving is so important in recycling. In addition to this, when decreasing of the damages to the environment caused by the pollution about energy and water used in the process of natural sources’ consumption and production, there are so many fields on which economy savings can be applied (Akyürek, 2014).
Economy Savings provided by glass recycling
Decrease in energy consumption: % 25
Decrease in airpollution : % 20
Decrease in mine waste : % 80
Natural sources protected: Sand, Sodium cabonate, lime
3. The usage of glass as aggregate
Aggregates are the unbroken or broken pieces in different ( burada ‘’ till ‘’ yazmış sen up to ) up to 100 mm in general and composed of the mixture of some materials as pebble, broken stone, sand (Alp, 2004). In stead of these materials used as aggregate in concrete production. Waste glass is turned in to aggregate throung being broken in to different size and its usage has increased in resent years. That’s because it has little water absorption quality and its hardness level is high and its abrasion resistance is strong.
With the usage of glass as aggregate, it is also thought that it will be effective in decreasing the cement. The have been some studies about where to use the cement with glass. There are the studies and the suggestions about the adventages and area of the glass as aggregate (Cambaz, 2012).
4. The adventages of the usage of the glass as aggregate
The high hardness level gives the concrete with glass the effectiveness in high abrasion.
It is thought that the glass in puzzolanic quality will be economic in decreasing the cement.
With the usage of glass as concrete aggregate, some practice as architectural and decorative purpose can be applied.
The glass pieces as aggregate can be used in carrier concrete production.
As a result, with the precautions in glass, when used especially with small glass inside it. It will be much more practical in concrete production as architectural and decorative purpose.
METHOD
One of greatest problems in the usage of glass as aggregate is the alkali - silika reaction known as corruption. Alkali- slika reaction is a chemical reaction causing expand cocgrete and forming between aggregate with active slika and alkali oxide caused by the cement (Erdoğan, T. Y. 2003). These cases cause the concrete to crack.
In this study, the usage of waste glass obtained with bottle glass in white, green and brown as decorative purpose was analyzed in terms of alkali-slika reaction. In the experiment section, the effect of 3 different glass and 4 different amount was aimed to determine in terms of alkali-silika reaction (Bakır, 2003). The glass aggregate was obtained in the construction faculty in Osman Gazi University, Eskişehir grinded in different sizes.
FINDINGS
Experimental studies
In order to see the situation of the glass aggregate in cement used in the production of concrete mortar stick experiment. İn ASTM C1260 speed was applied with the aim of defining their endurance against
pressure and dilate. With enough samples from aggregate their quality in terms of efficiency and amount was conrolled. Accordingly, the dilate on mortar sticks in each of 4 mixture was read every other 3 days for 14 days.
It is accepted as harmless if the dilate on the samples in 14 days is % 0,10 or below. The dilate over %0,20 is accepted a potantial dangerous
dilate. Because, the aggregates showing no ASR beforehand can make reaction due to hard experiment condition is this axperiment.
5. Results of the experiment
The following graphics include the dilate on mortar sticks containing glass aggregate in different amounts as % 25, 50, 75 and 100 in concrete mortar. According to the results, the slicates caused different dilate based on the colour of the glass.
The dilate occured the most in White glass aggregate samples, in brown ones, less and the least in green ones. In pressure, bending and dilate hardness a decrease was recorded related to the amount of addictive glass. This was because of the fact that there was a decrease in connective amount. In addition to this, as a result of the difference in glass aggregate in terms of colour the difference in dilate level was recorded. This was because of the amount of alkali silika in glass agregate structure.
As a result of becoming small of the aggregate size, it was founded that ASR. (the spoiling) increased and the dilate process speeded up (Erdoğan, T.Y.2003). As a result of the experiment, the white glass was founded as less durable in terms of hardness and dilate. Also the green glass was founded as having a more durable structure. When the amount of glass aggregate in concrete block is around % 25 the alkali-silika reaction was founded in normal level and that it could be used in the concrete block with glass production.
When the amount in glass aggregate is over % 50, the effect of alkali-silika reaction was founded as much more effective. This will cause a decrease in effectiveness in concrate with glass production. Accordingly the concrete with glass produced with the purpose of decoration will make it easy to make production keeping the aggregate rate low.
RESULTS AND ADVİCE
The experiment results showed that the glass is so active material in terms of ASR. So, in order it to be used as aggregate inside the concrete, some precautions should be taken to prevent or at least to decrease the ASR. Among these precautias, the use of flying ash will be effective.
As a result of the experiment, it was founded that ASR. speeded up with the becoming small of piece size of glass aggregate. When the glass is used as aggregate, the, the size of the piece should be in ideal size. In the concrete with glass products made for decorative purpose the production can be made by keeping the glass amount in optimal level It is thought that in concrete block products made by adding glass as % 25 negative cases won’t be experienced. With this study, it will be possible
that the waste of glass can be used in concrete industry and be regaired in economy and our environment can be avoided being polluted. It was also founded that it will be convenient to use the glass as architectural and decorative by taking the aggregate amount in the into consideration
Keywords: Waste glass, Aggregate, Glass concrete
Giriş
Günümüz toplumunda kullanıp at anlayışından dolayı büyük oranlarda enerji kayıpları yaşanmaktadır. Bu anlayış sonucunda atmosfere yayılan karbon gazlarından dolayı hava kirliliği devamlı artmakta, sularımız kirlenmekte ve canlı hayatı her geçen gün tehlike sınırlarına yaklaşmaktadır. Çevresel açıdan devamlı artış gösteren atıklar sürdürülebilir bir kalkınmayı zorlaştırmaktadır. Kalkınmanın devamlılık göstermesinde geri dönüşüm çalışmalarının yaygınlaştırılması ve doğal kaynakların gelişi güzel bir şekilde kullanılmaması çok önemlidir. Geri dönüşümle yeniden kullanılan atık malzemelerden elde edilen tasarruflar üründen ürüne farklılık gösterse de sürdürülebilir bir kalkınma ve sürdürülebilir bir çevre oluşumu bakımdan geri dönüşüm çok önemlidir. “Gezegenimizin giderek çoğalan nüfusunun gereksinimlerini, atık akışını sistematik olarak azaltarak ve geriye kalan malzemelerin çoğunu yeniden kullanarak ya da yeniden dönüştürerek, yaşamımızı destekleyen sistemleri yok etmeden karşılayabiliriz..” (Akbulut, 1999). Yapılacak çalışmalarla doğal kaynakların gelişi güzel tüketilmediği, hava ve su kirliliğinin her hecen gün azaldığı, daha sağlıklı ve yaşanabilir bir çevrenin oluştuğu görülecektir.
Sanayinin gelişmesi ile katı atık türleri ve çevreye olan olumsuz etkileri giderek artmaktadır. Sanayinin gelişmesine paralel günümüzde dünya nüfusu devamlı artmakta ve bu bağlı olarak tüketim alışkanlıklarımızda devamlı artış göstermektedir (Karatekin, 2013). Tüketimin artmasına bağlı olarak ortaya çıkan katı atıkların miktarı da zamanla artış göstermiş ve çevreyi kirletici boyutlara ulaşmıştır. Günümüzde tüm gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde katı atıklar sosyal, ekonomik ve çevresel sorunların başında gelmektedir.
Doğal kaynakların hızla tüketildiği günümüzde atık sorununun önemini anlayan ülkeler atıkları yeniden kullanılması ya da atıklardan yeniden yararlanılması girişimlerini artırmışlardır (Kocataş, 2012). Birleşmiş Milletler tarafından her yıl ortaya çıkan katı atık hacmi 200 milyon ton olarak tahmin edilmektedir. Cam her yıl ortaya çıkan bu katı atık hacmin % 7’sini oluşturmaktadır. Türkiye’de ise yıllık kullanılmış atık cam 120 bin ton civarındadır. Bunun yaklaşık 80 bin tonu yeniden üretime kazandırılmaktadır. Atıkların denetim ve kontrol altına alınmasına yönelik olarak özellikle son yıllarda yapılan çalışmalar artmıştır(Cambaz, 2012).
Doğal kaynakların her geçen gün azalması dikkate alındığında, kentsel katı atıkların geri kazanılarak, ekonomiye bir katkı sağlanmasının önemi daha da artmıştır(Anon(a),2001). Gelişen ve gelişmekte olan ülkeler için çok büyük problem olarak görülen katı atıkların önemli bir miktarını oluşturan cam atıklar, bazı durumlarda kaynağında özel olarak ayrılırken, bir miktarı da çöplüklerden ayırt edilmek suretiyle yeniden değerlendirme için toplanmaktadır. Bu atıkların önemli bir bölümü, cam eşya üretiminde değerlendirilmektedir. Özellikle büyük kentlerde katı atıkların kaynağında ayrı-ayrı toplanması için bir takım çalışmalar yürütülmüş ve halen bu amaç doğrultusunda çalışılmalar yürütülmektedir. Katı atıkların yeniden değerlendirilmesi durumun da elde edilecek başarı, yapılan bu çalışmaların devamlılığına bağlıdır (Kavas, vd. 2004).
Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de, katı atıkların içerisinde en büyük oranı cam atıkları oluşturmaktadır. Günümüzde cam, birçok değişik alanda kullanılmakla beraber inşaat, oto ve mutfak eşyası alanlarında yoğunlaşmıştır. Cam sektörü ürünleriyle inşaat, otomotiv, beyaz eşya, gıda, içki,
meşrubat, ilaç, kozmetik, turizm, mobilya, boru, elektrik ve elektronik gibi birçok sektöre girdi vermektedir (Anon (b), 2001).
Gerek kullanım sırasında, gerekse değişik nedenlerle sanayide ve evlerde çok miktarda kırık cam atık madde olarak atılmaktadır. Doğal kaynaklarımızın sınırlı olduğu düşünülecek olursa bu kaynakların bir gün tükeneceği unutulmamalıdır. Bazı ülkeler kullanılan kaynakları geri dönüşüm yoluyla yeniden kullanılabilmek için yeni yöntem ve çalışmalar yürütmektedir. Yapılan projeler ve çalışmaların ülke ekonomisine önemli bir katma değer oluşturduğu görülmektedir.
1. Camın Yapısı ve Oluşumu
Cam, yerkabuğunda bolca bulunan silika (kum), soda külü, kireç, feldispat ve iz elementlerden üretilir. Bu hammaddelerden silika çok önemlidir ve temin edilmesi aslında sınırsızdır. Soda külü, tuz kullanımı ile kimyasal olarak üretilebilir ve doğal olarak mineral oluşumu ile bulunabilir. Kireç ise bolca bulunabilen bir maddedir. Cam yapımı için kullanılan bu hammaddeler bir silo içinde karıştırılır ve büyük ocaklar içinde 26000 F de eritilir. Eritilen cam 20000 F ye soğutulur ve üretilmek istenen camın tipine bağlı olarak şişirme, baskı veya çizme yolu ile şekillendirilir (Akyürek, 2014).
2. Ekolojik ve Ekonomik Bakımdan Camın Geri Dönüşümü
Cam şeffaf olması, koku ve tat bırakmaması ve dayanıklılığının uzun süreli olması nedeniyle birçok alanda tercih edilmekle beraber, son yıllarda özellikle ambalaj sanayideki kullanımını artmıştır. Bu artışa paralel olarak cam üretiminde kullanılan hammaddelerin çıkarımını artırmıştır. Bu hammaddenin kullanıma bağlı olarak, çevreye olan zararlı etkilerinin de arttığı görülmektedir. Cam üretimi esnasında görülen en büyük sorun ise çevreye salınan gazlar ve enerji tüketimidir. Üretilen camın geri kazanım yolları ile çevreye vermiş olduğu bu olumsuz etkiler azaltılabilir.
Camların üretim aşamasında birçok doğal kaynak olan kum (kuartz), soda, kireç, feldispat ve iz elementler gibi hammaddelerden yararlanılmakta olduğu için maliyeti de yüksektir. Camın geri dönüşümle tekrar kazanılması, üretilmesine göre daha ekonomiktir. Doğada ki atık camların bir kısmı geri dönüşüm haricinde, farklı alanlarda da kullanılarak ekonomiye kazandırılabilmektedir (Gürü ve Yalçın, 2008).
Atıkların en verimli şekilde ekonomiye tekrar kazandırılması ve miktarlarının azaltılması, hem ekonomik hem de çevre sorunları azaltılması açısından oldukça önemlidir. Ancak, atıklar değerlendirilirken tekrardan cam üretilmesi şeklinde düşünülmemeli, aynı zamanda katma değeri yüksek olan alanlarda da kullanılmalıdır (Deniz, 2011). Örneğin; atık camların (cam pipetler, bardaklar, vb.) tek değerlendirme alanı tekrar cam üretiminde kullanılmasıdır. Bu tip bir geri dönüşüm bu atığın önemli bir özelliğinin göz ardı edilmesidir. Cam üretiminde hammadde olarak kullanımının dışında faydası olmadığı gibi, bazı atık camların renkli olmasından dolayı dezavantajı da vardır. Oysa atık camlar yer karosu üretiminde kullanılır ise, üretim sıcaklığı 1200 ºC' den 1000 -1100 ºC' ye düşürülerek % 25 civarında bir enerji kazancı sağlanabilmektedir. Bu durum, enerji tasarrufu yapmak için cam üretiminde kullanılan ve ucuz hammadde olan kuvarsın kullanımından çok daha avantajlıdır (Akyürek, 2014).
Doğal kaynakların tükendiği ve çevre kirliliğinin önemli boyutlara ulaştığı günümüzde, tüm atıkların geri kazanımında olduğu gibi, camın geri kazanımı da oldukça önemlidir. Camların toplanarak geri kazanılması depolama sahalarının ömrünü uzatır, doğal kaynakları korur ve atık bertaraf maliyetlerini azaltır. Türkiye de cam geri kazanım çalışmaları, Şişe Cam Grubu bayileri kanalıyla toplanmakta ve 6570 bin ton atık cam tekrar işlenerek geri kazanılmaktadır. Ülkemizde çöp içindeki geri kazanılabilir madde oranı yaklaşık olarak %12’dir. Cam şişelerin Türkiye
genelindeki geri kazanım oranı ise %36’dır. Atık camların %64’ü ise değerlendirilememektedir (Deniz, 2011).
3. Camın Geri Kazanımıyla Sağlanabilecek Tasarruflar
Cam üreticilerinin aynı zamanda enerji tasarrufu sağlamak için kullandıkları yöntemlerden biri de, kullanılmış camların geri kazanılmasıdır. Atık cam materyaller, diğer hammaddelerle birlikte eritilerek geri kazanılabilir. Ocağa ne kadar kullanılmış cam ilave edilirse, cam üretiminde gerekli olan ısıdan daha az ısı gerekir. Bunun nedeni geri kazanılan camın, kum, soda külü ve kireçten daha düşük sıcaklıkta erimesidir. Eritme ocağında tamamı kullanılmış olan cam ürünler eritildiğinde, enerji tüketiminde %25 civarında azalma sağlanacaktır.
Bu şekilde cam üretmek amacıyla çıkarılan kum (kuartz), soda, kireç, feldispat ve iz gibi hammaddelerin, yüksek sıcaklıkta eritilerek elde edildiği düşünülecek olursa, geri dönüşümde tasarrufun çok önemli olduğu görülmektedir. Ayrıca doğal kaynakların tüketiminde ve üretiminde kullanılan enerji, su ve oluşturulan kirliliğin çevreye verdiği zararların azaltılması da dikkate alınacak olursa, birçok noktada tasarruf yapılacağı görülmektedir. (Akyürek, 2014).
Cam geri kazanımıyla sağlanan tasarruflar
Enerji tüketiminde azalma : %25
Hava kirliliğinde azalma : %20
Maden atığında azalma : %80
Su tüketiminde azalma : %50
Korunulan doğal kaynaklar: Kum, soda, kireç
Doğal kaynakların tükendiği ve çevre kirliliğinin önemli boyutlara ulaştığı günümüzde, tüm atıkların geri kazanımında olduğu gibi, camın geri kazanımı da önemli ve yaygındır. Camların toplanarak geri kazanılması, depolama sahalarının ömrünü uzatır ayrıca doğal kaynakları korur ve atık bertaraf maliyetlerini azaltır. Kullanılan camların % 64 lük bir kısmının geri dönüşüme katılamadığı dikkate alınacak olursa, alternatif kullanım alanlarının oluşturulması ve ekonomiye olan katkısının artırılması büyük önem taşımaktadır. Son yıllarda cam atıklarının değerlendirilmesi adına inşaat sektöründe çalışmalar yürütülmekte olup, beton üretiminde agrega olarak kullanılmasına yönelik çalışmalar yapıldığı görülmektedir. Yapılan bu çalışmalarla atık camların inşaat sektöründe de kullanılması, dekoratif amaçlı beton üretimine yönelik çalışmaları artıracaktır.
4. Camın Agrega Olarak Kullanılması
Agrega çakıl, kırılmış taş, kum vs. gibi mineral malzeme veya bunların karışımından oluşan ve genellikle 100 mm’ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmamış veya kırılmış tanelerdir (Alp, 2004). Agreganın beton yapımında ekonomik ve teknik yönden çok önemli bir konumu bulunmaktadır. Agrega maliyeti çimentoya göre oldukça düşük olduğundan, agrega betonda kullanılan ve oldukça ucuz olan bir dolgu malzemesi olarak kabul edilmektedir (Çağlayan vd. 1999). Beton üretiminde agrega olarak kullanılan bu malzemeler yerine, atık camların değişik boyutlarda kırılmak suretiyle agrega malzeme haline getirilmesi ve kullanılması son yıllarda kullanımını artırmıştır. Camın agrega olarak tercih edilmesinde gerek su emme özelliğinin zayıf olması, gerekse sertlik değerinin yüksek olması ile zamana karşı aşınma direncinin daha fazla olması etkili olmuştur. Cam kırıklarının agrega olarak tercih edilmesinde tane boyutuna ve oranına göre çeşitli çalışmalar yürütülmüş, deneyler yapılmış ve bu konuda bir takım sonuçlara ulaşmışlardır.
Camın beton agregası olarak kullanımı durumunda, cam agreganın çimento hamuru ile tepkimeye girmesi ile alkali silika reaksiyonu da (ASR: bozulma) artmaktadır. ASR’nin (bozulma) azaltılması agreganın boyutuna ve oranına göre değişiklik göstermektedir (Topçu, 2006). Örneğin yapılan çalışmalar sonucunda cam agregaların tane çapının küçülmesiyle ASR’nin (bozulma) hızlandığı gözlenmiştir (Erdoğan, T.Y.2003). Alkali-silika reaksiyonu (ASR) betonda büyük genleşmelere yol açarak betonun çatlayıp kısa sürede bozulmasına yol açan kimyasal bir reaksiyondur. Sıcaklık, nem ve basıncın artması da bu reaksiyonları arttırmaktadır (Uygunoğlu, 1999).
Atık cam malzemelerin geri dönüşümün yanında, bu malzemelerin bir geri dönüşüme tabi tutulmadan camın agrega olarak kullanılması, inşaat sektöründe yeni bir alan olarak karşımıza çıkmıştır. Camın agrega olarak kullanılması ile camın çimento eksiltilmesinde de yararlı olacağı düşünülmektedir. Camlı betonların hangi alanlarda kullanılabileceğine yönelik farklı çalışmalar yürütülmüş ve yürütülmeye devam edilmektedir. Camın agrega olarak kullanılmasıyla elde edilecek olan avantajlar ve kullanım alanlarına yönelik yapılan çalışmalar ve tavsiyeler aşağıda ele alınmıştır (Cambaz, 2012).
5. Camın Agrega Olarak Kullanılmasının Avantajları
Camın su emmesinin sıfır olması beton agregası olarak ideal bir atık malzeme olduğunu göstermektedir.
Yine camın yüksek sertlik değeri camlı betona oldukça yüksek aşınma dayanımı kazandırmaktadır.
Camın katılmasıyla taze betonda işlenebilirlik de gelişmekte böylece akışkanlaştırıcıya gerek kalmaksızın daha yüksek dayanımlar elde edilebilmektedir.
İnce öğütüldüğünde puzolanik özelik de kazanan camın çimento eksiltilmesinde de yararlı olarak ekonomik üretim sağlayacağı düşünülmektedir
Camın beton agregası olarak kullanımı ile özellikle mimari ve dekoratif amaçlı beton uygulamaları yapılabilir.
Ekonomik olarak beton elemanları üretilebilir.
Cam kırıkları agrega olarak düşük oranlarda taşıyıcı beton üretiminde kullanılabilir.
Cam kırıklarının yüksek oranlarda beyaz çimento ve normal Portland çimentosu ile birlikte dekoratif amaçlı mimari ve renkli brüt beton uygulamalarında ve prefabrik eleman üretimlerinde değerlendirilebilir.
Sonuç olarak cam betonda önlemler alınarak, özellikle içine rasgele dağılmış kısa cam lifler katılmış olarak kullanıldığında, mimari ve dekoratif amaçlı beton üretiminde daha yararlı olacaktır. Özellikle ülkemizde son yıllarda sıkça kullanılan hareketli kayar duvar sistemlerinde, oda bölücülerinde, duş kabinlerinde, iç mekân cam kapılarında, otomatik kayar kapılarda, şehir mobilyalarında ve daha birçok mimari ölçekli detayda, binaların dış cephelerinde dekoratif cam kullanmak, projelere ayrı bir kimlik kazandırılabilir.
6. Yöntem
Camın agrega olarak kullanılmasında ki en önemli problemlerden biri ASR. olarak bilinen alkali silika reaksiyonudur. En önemli katı ev atıklarından biri olan camların beton agregası olarak kullanımlarında cam agregası ile çimento hamuru arasında alkali-silika reaksiyonu (ASR) problemiyle karşılaşılmaktadır. Alkali-silika reaksiyonu çimentodan kaynaklanan alkali oksitlerle
aktif silika formları içeren agregalar arasında oluşan ve betonda genleşme etkisi yapan kimyasal bir reaksiyondur (Erdoğan, T.Y. 2003). Oluşan bu genleşmeler de zamanla betonun çatlamasına ve bozulmasına neden olur. Resim :1
Resim 1: Alkali-Silika Reaksiyonuna Uğrayan Beton Blok
Kaynak: Resimler Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği atölyesinde 2010 tarihinde
tarafımızdan çekilmiştir.
Farklı cam agregalar elde edilebilir olmasına karşılık, bizim çalışmamızda daha çok şişe camlarının agrega olarak kullanılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada beyaz, yeşil ve kahverengi rengi şişe camlarının kırılmasıyla elde edilen atık camların, alkali-silika reaksiyonu açısından dekoratif amaçlı beton üretiminde kullanımı araştırılmıştır. Resim: 2
Resim 2: Kullanılan Malzemeler
Kaynak: Resimler Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği atölyesinden 2010 tarihinde
alınmıştır.
Araştırmanın deney aşamasında üç farklı renkteki camın ve dört farklı miktarlarının alkali-silika reaksiyonu açısından etkileri belirlenmeye çalışılmıştır (Bakır, 2003). Cam agregalar Eskişehir Osman Gazi Üniversitesinin inşaat mühendisliği laboratuvarında farklı boyutlarda öğütülerek elde edilmiştir. Öğütülen bu numunelerin alkali silika reaksiyonunun beton içindeki etkisini araştırmak
amacıyla ASTM (American society for testing and materials ) C 1260 hızlı harç çubuk deneyi yapılmıştır. Resim:3
ASTM C 1260 hızlı harç çubuk deneyine göre harç çubukları üretilmiş ve oluşan genleşmeler ölçülmüştür.
Resim 3: C 1260 Hızlı Harç Çubukları
Kaynak: Resimler Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği atölyesinde 2010 tarihinde
tarafımızdan çekilmiştir.
7. Deneysel Çalışmalar
Dekoratif amaçlı beton üretiminde kullanılan cam agregaların çimento içerisindeki durumlarını görmek, basınç ve genleşmelere karşı dayanıklılığını belirlemek amacıyla ASTM C 1260 hızlı harç çubuk deneyi yapılmıştır. Agrega türü ve kalitesi, miktarı bakımından kontrol edilmek amacıyla gerekli numuneler alınarak istenen şartları sağlayıp sağlanmadıklarının kontrolleri yapılmıştır. Farklı agregalarla üretilen 25x25x285 mm boyutlarındaki harç çubukları yüksek alkali ortam içerisinde ve yüksek sıcaklıkta saklanarak boy değişimleri ölçülmüştür. Bu amaçla 4 adet üretilmiş olan her karışım için harç çubuklarındaki genleşmeler, 14 gün boyunca 3 gün aralıkla okunmuşlardır. Resim:4
Harç çubuklarında % 25, %50, %75 ve %100 cam içeren karışımlara ek olarak, camsız kontrol karışımları da (KK) hazırlanmıştır. Kontrol karışımında 440 gr çimentoya karşılık 990 gr agrega kullanılmıştır.
Resim 4: C 1260 Hızlı Harç Çubukları Uygulama
Kaynak: Resimler Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği atölyesinde 2010 tarihinde
Dökülen çubuklar 24 saat sonra kalıptan çıkartılmış ve ilk boy ölçümü yapılarak 80 0C’deki saf suya konmuştur. Bu durumda 24 saat bekletildikten sonra tekrar boy ölçümü yapılmış, bundan sonra da yine 80 0C’deki 1 N NaOH çözeltisi içerisinde 14 gün boyunca kür edilmişlerdir. Resim:5
Resim 5: C 1260 Hızlı Harç Çubukları Uygulama Aşamaları
Kaynak: Resimler Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği atölyesinde 2010 tarihinde
tarafımızdan çekilmiştir.
Numunelerdeki genleşmeler 14 günde % 0,10 veya daha az ise zararsız kabul edilir. % 0,20 den fazla genleşmeler ise tehlikeli genleşme potansiyeli gösterir. Çünkü sert deney koşullarından dolayı önceden ASR göstermeyen agregalar bu deneyde reaksiyona girebilirler (Topçu, 2006).
8. Deneyin Verileri
Aşağıda grafiklerde hazırlanan beton harcı içerisine % 25, 50, 75 ve 100 gibi farklı oranlarda cam agrega içeren harç çubuklarındaki genleşmeler verilmiştir. Şekil:1, 2, 3 ve 4
Deney sonuçlarına göre camlar içerisindeki silikatlar, camların renklerine bağlı olarak farklı genleşmelere yol açmışlardır. Genleşme beyaz camlı agrega numunelerde en fazla, kahverengi camlı agrega numunelerde ise daha az, yeşil renkli camlı agrega numunelerde ise en az genleşme değerleri görülmüştür.
Şekil 2: % 50 Cam İçeren Harç Numunelerinin Genleşmeleri
Şekil 3: % 75 Cam İçeren Harç Numunelerinin Genleşmeleri
Basınç, eğilme ve genleşme dayanımlarında ise yine artan cam katkı miktarına paralel olarak genelde düşme görülmüştür. Bunun nedeni de bağlayıcı miktarındaki azalmadır. Ayrıca cam agreganın renk bakımından türünün farklılaşması sonucunda da, genleşme düzeyinde farklılıklar görülmektedir. Bunun nedeni ise cam agregaların yapısındaki alkali silika oranından kaynaklanmaktadır. Agrega boyutunun küçülmesiyle ASR. nin (bozulma) arttığı ve genleşme sürecinin hızlandığı görülmüştür. (Erdoğan, T.Y.2003).
Yapılan deney çalışması sonucunda beyaz camın dayanıklılık ve genleşme bakımından daha az dayanıklı olduğu görülürken, yeşil camın en dayanıklı genleşme yapısına sahip olduğu tespit edilmiştir. Yeşil camda alkali-silika reaksiyonunun düşük olmasına Cr2O3 ün etki yaptığı düşünülmüştür. Cam agregaların genleşme sürecinde ki tehlike sınır değerinin 6 ila 9. günler arasında gerçekleştiği, bunun da cam miktarına bağlı olarak değiştiği, elde edilen camlı beton şekillerde görülmektedir (Topçu, 2006).
Beton blok içerisinde ki cam agrega oranının % 25 düzeyinde olduğu durumda alkali-silika reaksiyonunun normal düzeyde görüldüğü ve camlı beton blok üretiminde kullanılabileceği görülmektedir. Cam agrega oranı % 50’yi aştığında ise alkali-silika reaksiyonu etkisi daha etkin olarak ortaya çıkmaktadır. Bu durum hazırlanacak olan camlı beton üretiminde kullanışlılığı azaltacaktır.
Buna bağlı olarak daha çok dekoratif amaçlarla üretilen camlı beton, cam agrega miktarının daha düşük tutularak üretimler yapılmasını kolaylaştırmaktadır. Cam beton numunelerinde cam agrega miktarının artmasına bağlı genleşmelerin arttığı ayrıca bu artışta cam renginin de etkili olduğu, beyaz camın en fazla genleşme yaptırdığı gözlenmiştir. Beyaz cam içerisindeki silikatlar diğer camlara göre daha fazladır. Bu da beyaz camın genleşmesini artırmıştır.
9. Sonuç ve Öneriler
Bu çalışmada, öğütülmüş cam atıklarının agrega olarak beton sanayiinde katkı maddesi olarak kullanılabilirliği görülmüştür. Cam agregaların hazırlanan beton harcı içerisine % 25, 50, 75 ve 100 oranlarında katılmasıyla deney gerçekleştirilmiştir. Çalışmada katkı oranının % 25 oranının üzerinde ilave edilmemesi ve beton blokların oluşturulmasında katkı miktarının genelde % 25 oranına kadar kullanılmasının uygun olacağı görülmüştür. Neden olarak bu oranın üzerinde katkının ilave edildiği durumlarda, çimentonun bağlayıcı özelliklerinin değişmeye başladığı görülmüştür.
Cam agregaların hazırlanan beton harcı içerisine % 25, 50, 75 ve 100 oranlarında katılmasıyla elde edilen beton blok numunelerinin kimyasal, fiziksel ve mekanik değerleri karşılaştırılmıştır. Atık cam agregaların miktarının artmasına paralel olarak kimyasal içerikte sadece % Si02 ve % NaîO oksit değerlerinde artış olmuştur. Bu artış beyaz camda daha fazla gerçekleşmiştir. Bu artış çimentonun bağlayıcılık etkisini azaltmaktadır. Atık cam katkısının artmasına paralel olarak fiziksel deneylerde herhangi bir sorun oluşmamıştır. Sadece genleşme değerlerinde atık cam katkısının değişim miktarına bağlı olarak faklı değerler elde edilmiştir (Topçu, 2006).
Deneylerde numunelerin genleşme değerleri 14 gün boyunca ele alınmış ve % 100 cam agrega içeren numunelerden, sadece beyaz cam içerikli numune altıncı günde ASTM C 1260 genleşme sınır değerini aşmıştır. Dokuzuncu günde ise sırasıyla % 75, 50, 25, cam agrega içeren numuneler, bu genleşme değerini geçmiştir (Topçu, 2006). Çimento sanayiinde katkı tipi ne olursa olsun katkı miktarının artmasına bağlı olarak, genleşme değerlerinde ilk başlarda hızlı bir artış gerçekleştiği gözlenmiştir. Bunun nedeni ise katkıların puzolanik aktivitelerini 21 gün ve daha ileri yaslarda kazanmalarından kaynaklanmaktadır (Kavas, vd. 2004).
Aldığımız deney verilerine göre beton cam agrega içermese de ASR mekanizmasının ağır test koşulları altında bile kolayca gerçekleştiği gözlenmiştir. Deney sonuçları camın ASR açısından
oldukça aktif bir malzeme olduğunu göstermiştir. Bu nedenle beton içerisinde agrega olarak kullanılabilmesi için ASR’yi önleyecek veya en azından azaltacak şekilde önlemler alınmalıdır. Bu önlemler arasında uçucu küllerin kullanımı yararlı olabilecektir (Kavas, vd. 2004).
Yapılan deneyler sonucunda cam agregaların tane çapının küçülmesiyle ASR’nin hızlandığı gözlenmiştir. Cam agrega olarak kullanıldığında tanecik boyutu uygun büyüklükte olmalıdır. Dekoratif amaçlarla üretilen camlı beton elemanlarda cam miktarı optimum düzeyde tutularak üretimler yapılabilmektedir. İçine % 25 gibi belirli oranlarda camlar katılarak üretilmiş beton blok elemanlarda olumsuz olayların pek görülmeyeceği düşünülmektedir.
Yapılan bu çalışma ile cam atıklarının agrega olarak beton sanayide kullanılması ile ekonomiye tekrar kazandırılması ile çevremizin kirletilmekten kurtarılması mümkün olacaktır. Camın, beton içerisindeki agrega oranı dikkate alınarak mimari ve dekoratif amaçlı olarak kullanılmasının uygun olacağı görülmüştür.
KAYNAKÇA
Akbulut, E.(1999). Sürdürülebilir Yaşam Tarzı ve Geri Dönüşüm, http://www.kimyamuhendisi.com/haberer/enerji-ve-cevre-haberleri/719-srilir-yatarz-geri-d.html. web adresinden 12.05.2014 tarihinde alınmıştır.
Akyürek, O. (2014), Türkiye de Cam Sektörü, https://prezi.com/jzyat0rv7dow/turkiyede-cam-sektoru/ web adresinden 14.05.2015 tarihinde alınmıştır.
Alp, S. (2004). Kum Kil ve Taşocakları Sektör Raporu, İstanbul Ticaret Odası Yayını, s.3. İstanbul Anon (a), 2001; "VIII. Beş Yıllık Kalkınma Planı İçme Suyu, Kanalizasyon, Arıtma Sitemler ve Katı
Atık Denetimi İhtisas Komisyonu, Katı Atık Denetimi Alt Komisyonu Raporu", D.P.T.Yayınlan, s.136. Ankara
Anon (b), 2001; "VIII. Beş Yıllık Kalkınma Planı Taş ve Toprağa Dayalı Ürünler Sanayi Özel İhtisas Komisyonu Raporu (Cam sanayii) D.P.T.Yayınlan, s. 30 Ankara,
Bakır, C. M. (2003). Camlı Harç Numunelerinde Alkali Silika Reaksiyonu. Osman Gazi Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tenik Seçmeli Mühendislik Uygulaması. s. 51. Eskişehir.
Canbaz, M. (2012). Cam, Seramik ve Pişmiş Kil Atıklarının Beton Teknolojisinde Değerlendirilmesi, http://slideplayer.biz.tr/slide/2349724/ web adresinden 14.05.2014 tarihinde alınmıştır.
Deniz, Ç. (2011). Cam Şişe Sağlıktır. http://wowturkey.com/forum/viewtopic.php?t=113368. web adresinden 14.05.2015 tarihinde alınmıştır.
Erdoğan, T.Y. (2003), Beton, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A.Ş. Yayını, ss. 672-677, Ankara.
Gürü, M. ve YALÇIN, H. (2008). "Malzeme Bilgisi", Palme Yayıncılık, ISBN: 975-8624. Ankara Karatekin, K. (2013) Öğretmen Adayları İçin Katı Atık ve Geri Dönüşüme Yönelik Tutum Ölçeğinin
Geliştirilmesi: Geçerlik ve Güvenirlik Çalışması, Uluslararası Avrasya Sosyal Bilimler Dergisi, Cilt:4, Sayı:10 ss: (71-90)
Kavas, T., Çelik, M. Y. & Evcin, A. (2004). 5. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 13-14 Mayıs 2004, İzmir. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/9856ed476ad01fc_ek.pdf. web adresinden 20.05.2015 tarihinde alınmıştır.
Kocataş, A. (2012). Ekoloji Çevre Biyolojisi, Bursa: Dora Yayıncılık. Topçu, İ., B., 2006. Beton Teknolojisi, Uğur Ofset A.Ş., Eskişehir. 570s.
Uygunoğlu, T. (2009). Yüksek Oranda Silis Dumanı İçeren Harçlarda Alkali-Silika Reaksiyonu (ASR) Gelişiminin İncelenmesi, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 5, No: 2, 2009 (9-16). Afyon.
Citation Information/Kaynakça Bilgisi
Özünal, S., İmat F. (2016). “Atık Camlardan Cam Beton Üreterek Mimari ve Dekoratif Amaçlı Olarak Yararlanma / Waste for the Purposes of Producing Architecural and Decorative Glass, Surround the Concrete Exploit”, TURKISH STUDIES -International Periodical for the Languages, Literature and History of Turkish or Turkic-, ISSN: 1308-2140, (Prof. Dr. Hayati Akyol Armağanı), Volume 11/2 Winter 2016, ANKARA/TURKEY, www.turkishstudies.net, DOI Number: http://dx.doi.org/10.7827/TurkishStudies.9127, p. 1049-1064.
