Theses supervised by Prof. Dr. Hasbi Yaprak
10 theses · Kastamonu University
Hafif agregaların geopolimer harç özelliklerine etkilerinin araştırılması
Hafif jeopolimer betonlar, üstün durabilite, düşük çevresel etkileri ve sürdürülebilir özellikleri nedeniyle dikkat çekmekte ve çimentosuz beton malzemeleri kullanarak bir yapının ölü yüklerini azaltmak ve geopolimer beton (GP) kapsamını artırmak için özgün çözümler sunmaktadır. GP'ler, düşük özgül ağırlıklıktaki doğal/yapay agregaların alüminosilikat bağlayıcılar ve alkali çözeltilerle karıştırılmasıyla elde edilen ürünlerdir. Çalışmada, çevresel sürdürülebilirliği destekleyen, karbon salınımını azaltan ve çimento tüketimini minimuma indiren yenilikçi geopolimer malzemelerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Deneysel olarak yapılan çalışmada, hafif agrega olarak pomza ve genleştirilmiş vermikülit (GV), bağlayıcı olarak uçucu kül (UK) ve CEM II/B-S 42,5 R çimentosu, aktivatörler olarak sodyum silikat (SS) ve sodyum hidroksit (SH) kullanılmıştır. Bağlayıcı malzemeler ve aktivatörler tüm karışım serilerinde sabit miktarlarda kullanılmış, GV %25; 50; 75; 100 oranlarında pomza ile yer değiştirilmiştir. 40x40x160 mm boyutunda harç prizmalar üretilmiş, bir gün sonra kalıptan çıkartılan numuneler, kür odasında test süresince bekletilmiş, sertleşmiş numunelerin, 7 ve 28 günlük eğilme ve basınç dayanımları, 30 ve 60 günlük sülfat, asit durabilite testleri, 300 ve 400°C yüksek sıcaklık testleri yapılmış, ısıl iletkenlik katsayıları belirlenmiştir. GV oranındaki artışa bağlı olarak, numunelerin taze ve birim hacim ağırlıklarının azaldığı, GV nin eğilme ve basınç dayanımlarını düşürdüğü gözlemlenmiştir. 28 günlük eğilme dayanımlarının 1,20-1,94 MPa, basınç dayanımlarının 13,5-21,3 MPa aralığında değiştiği belirlenmiştir.
Katı atık işçilerinin karşılaştığı iş sağlığı ve güvenliği problemleri
Dünya nüfusundaki hızlı artış, kentleşme, tüketim alışkanlıklarının değişimi, beraberinde katı atık miktarlarında önemli artışlara neden olmuş, bu durum ülkelerin gelir ve gelişmişlik düzeylerine de bağlı olarak oluşan katı atık miktarlarını önemli ölçüde arttırmıştır. Artan katı atık miktarı, çeşitliliği ve olumsuz çalışma koşulları atık sektöründe çalışan işçilerin üzerinde iş sağlığı ve güvenliği (İSG) açısından farklı ve önemli sayılabilecek riskler oluşturmaya başlamıştır. Bu çalışmanın amacı katı atık çalışanlarının karşılaştıkları İSG risklerini belirleyerek, çözüm önerileri sunmaktır. Bu amaç doğrultusunda katı atık çalışanlarının karşılaştığı İSG riskleri ile ilgili yapılmış çalışmaları içeren ulusal ve uluslararası yayınlar taranmış, elde edilen bilgi ve verilerin derlenmesi sonucu bir araştırma ortaya konulmuştur. Yapılan araştırmalarda katı atıkların toplanması, taşınması, ayrıştırılması ve bertaraf edilme işlemlerinde katı atık çalışanlarının çeşitli İSG risklerine maruz kaldığı, fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik etkenlerden kaynaklanan bu risklerin, çalışanlarda ciddi hasarlar oluşturduğu görülmüştür. Katı atık sektöründe faaliyet gösteren işletmelerde, çalışanlarla ilgili mevzuatlarda tanımlanan İSG önlemlerinin titizlikle ele alınması zorunluluk arz etmektedir. Aksi bir tutum mevcut risklerin ve çalışanlarda oluşan sağlık problemlerinin artarak devam edeceği anlamına gelecektir.
Farklı kür koşullarının geopolimer harçların özelliklerine etkisi
FARKLI KÜR KOŞULLARININ GEOPOLİMER HARÇLARIN ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ Abdoslam Abdallaa ALNKAA Kastamonu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Hasbi YAPRAK Sürdürülebilir bir çevre yaklaşımı, günümüzün en önemli ve belirleyici unsurlarından birini oluşturmakta, çevre dostu ürünlerin üretimi de hemen hemen tüm sektörler tarafından teşvik edilmektedir. Kireç ve Portland çimentosundan sonra üçüncü nesil çimento olarak kabul edilen geopolimerler, çok düşük CO2 emisyonu ve pişirme gereksinimi duymamasından dolayı Portland çimentosuna alternatif çevre dostu bir ürün olarak kabul edilmektedir. Geopolimerlerin CO2 emisyonlarının azaltılmasının yanında uçucu kül, YFC gibi endüstriyel atıkların geri dönüşümü ve ekonomiye kazandırılması gibi çevresel ve ekonomik yararları da bulunmaktadır. Tez çalışmasında yüksek fırın cürufu (YFC), uçucu kül (UK) ve atık cam tozu (ACT) bileşenlerinden oluşan puzolanik katkılarla oluşturulan geopolimer harçların özelliklerinin belirlenmesi amacıyla farklı boyutlarda harç numuneleri hazırlanmıştır. Harç numunelerine 85 °C sıcaklıkta (12 saat) buhar ve 20 ± 2°C sıcaklıkta su kürü uygulanmıştır. Kür işlemi sonrası harç numunelerin özgül ağırlık, birim ağırlık, su emme, kılcallık, kuruma büzülmesi gibi fiziksel özellikleri, 2, 7, 14, 28 ve 90 günlük basınç ve eğilme dayanımları, ultrases geçiş hızı, donma çözülme ve sülfat direnci özellikleri belirlenmiştir. Buhar kürünün geopolimer (GP) harçların mekanik özellikleri üzerinde su küründen daha etkili olduğu, MgSO4'ın YFC ve ACT katkılı GP harçların mekanik özelliklerini olumsuz etkilediği, YFC ve UK katkılı GP harçların ise MgSO4'a karşı daha dirençli olduğu gözlenmiştir. 9 ay MgSO4 etkisine maruz GP karışımlarında, UK oranın artması ve ACT oranının azalması durumunda basınç dayanımını arttığı, su ve buhar kürü uygulamasının basınç dayanımları arasında belirgin farklılıklar oluşturmadığı belirlenmiştir. 150 donma-çözülme çevrimi sonrası YFC/UK oranındaki artışa bağlı olarak basınç dayanımları artmış, YFC/ACT oranındaki artışa bağlı olarak da basınç dayanımları düşüş göstermiştir. Su kürü uygulamasının numunelerin donma-çözülme direnci üzerinde daha etkin olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler:Uçucu kül, Yüksek fırın cürufu, Atık cam tozu, Geopolimer harç, Mekanik özellikler, Durabilite
Farklı mineral katkılarının geopolimer harçların özelliklerine etkileri
Geopolimer harçlar, doğal minerallerin alkalilerle aktive edilmesi sonucu üretilen malzemelerdir. Yüksek fırın cürufu ve uçucu kül geopolimer harçlar potasyum silikat ve potasyum hidroksit gibi alkalilerle aktive edilmektedir. Geopolimerlerin kullanımı ve özellikleri, organik kimya, fizikokimya, mineroloji, jeoloji ve mühendislik teknolojisi alanlarında araştırılmaktadır. Ayrıca uygulama alanları da oldukça fazladır. Bu çalışmada uçucu kül ve cüruf farklı alkalilerle aktive edilerek 9 farklı karışım oluşturulmuştur. Bu karışımlardan oluşan numunelere su kürü ve buhar kürü uygulanmıştır. Kürden çıkarılan numuneler deney süresi gelinceye dek kür odasında muhafaza edilmiştir. Yapılan bu çalışmada numunelere 3,7,28 günlük süre zarflarında basınç, eğilme deneyleri uygulanmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar varyans analizi ile değerlendirilmiştir. Ayrıca elde edilen numunelere 50 ve 100 döngü olmak üzere donma-çözülme deneyi yapılmış ve sonuçlar bir grafik oluşturularak belirlenmiştir. Nihai sonuçlardan ideal karışım oranları farklı kür şartlarına göre belirlenmiştir.
İçsel kürlemenin yüksek dayanımlı beton özelliklerine etkisi
Portland çimento üretimi, dünyadaki endüstriyel enerjinin yaklaşık %13'ünü tükettiğinden ve küresel CO2emisyonlarının yaklaşık %7'sinden sorumlu olduğundan beton endüstrisinin çevresel etkisinin azaltılması son yıllarda büyük bir endişe kaynağı olmuştur. Çevre dostu bir inşaat sektörü için, endüstriyel atıkların, yeniden kullanılması yoluyla çevresel etkileri azaltmak için çeşitli alternatifler önerilmiştir. Bu problemleri çözmenin bir alternatifi, endüstriyel atık niteliğindeki uçucu kül (UK), yüksek fırın cürufu (YFC) gibi mineral katkıların kendiliğinden yerleşen (KYB) üretiminde çimento yerine kullanmaktır. UK ve YFC'nun KYB'de kullanılması, KYB'nin yalnızca toplam malzeme maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda çevre için de önemli faydalar sağlar. İlaveten, KYB'nin özellikleri üzerinde mükemmel ve kendine özgü bir etki de oluşturur. KYB kendi ağırlığı ile döküldüğü kalıba yerleşen ve vibratör kullanılmasına gerek duyulmaksızın en sık donatılı bölgelerde ve en dar kesitlerde bile hava boşluğunu dışarı atarak ve sıkışarak seviyelenen, oldukça akıcı kıvamlı bir betondur. Kendi kendine sıkışma yeteneği sayesinde vibrasyon gerektirmez ve işçilikten ve zamandan tasarruf sağlar. Ayrıca gürültü probleminin ortadan kalkması, şehir merkezlerinde ve özellikle gece beton dökümlerinde üstünlük sağlar. Çalışmada bağlayıcı olarak çimento, mineral katkı olarak, UK, YFC, orman endüstrisi atık külü (OAK) kullanılmıştır. Ayrıca genleştirilmiş perlit (GP) de ince agrega olarak kullanılmıştır. 100 x 100 x 100 mm boyutunda dökülen küp numuneler, su kürü ve kür odası olmak üzere iki farklı ortamda bekletilmiş, kür sonrası numunelerin fiziksel, mekanik ve durabilite özellikleri belirlenmiştir. GP'in oluşturduğu içsel kürleme KYB'nun 3 ve 7 günlük basınç dayanımlarını arttırdığı, laboratuvar kürünün erken, su kürünün ise ileriki yaşlarda etkili olduğu belirlenmiştir. Yüksek incelik ve yüksek hacimde (%60) kullanılan mineral katkıların mekanik dayanım ve donma-çözülme direncini arttırdığı gözlenmiştir.
Farklı kür koşullarının reaktif pudra betonlarının özelliklerine etkileri
Çimento esaslı malzemelerin çimento yerine ikame edilmesinin temel amacı çevre dostu çözümler üretmek olsa da son yıllarda ekonomik kaygılar daha ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu çerçeve de yapılan çalışmalar, yeni nesil ultra yüksek performanslı betonu kapsayacak şekilde genişletilmiş ve reaktif pudra betonu (RPB) olarak adlandırılmıştır. RPB'ları yüksek mekanik dayanım ve durabilite özelliklerine sahiptir. RPB'u eşsiz karışım tasarımı, üretim teknikleri, yüksek oranda çimento kullanımı, silisli malzeme ikamesi, yüksek oranda yeni nesil su azaltıcı kimyasalların kullanımı ve su/bağlayıcı oranının düşürülmesi gibi özellikleri ile geleneksel betondan farklılıklar gösterir. Bu çalışmada; çimento yerine uçucu kül, doğal ince agrega yerine öğütülmüş pomza ikame edilmiş RPB'larının mekanik performansı üzerine silis dumanının etkisi araştırılmıştır. Çalışmada 10 farklı karışım tasarlanmış, uçucu kül %30, %40 and %50 oranlarında çimento yerine, öğütülmüş pomza ise %0, 10 ve %15 oranında ince agrega yerine kullanılmış, su/bağlayıcı ve süperakışkanlaştırıcı oranları sırasıyla 0,2 ve 0,03 oranlarında sabit tutulmuştur. Harç numuneler laboratuvar, su ve sıcak su kürü olmak üzere üç farklı ortamda bekletilmiş, numunelerin eğilme ve basınç dayanımları test edilmiştir. En düşük basınç dayanımı 97,88 MPa olarak su kürü uygulanan %0 PT ve %50 UK ikameli harçlarda, en yüksek basınç dayanımı da 123 MPa olarak sıcak su kürü uygulanan %10 PT ve %30 UK ikameli harçlarda elde edilmiştir. 28 günlük basınç dayanımları dikkate alınarak seçilen 8 harç numunesinin taramalı elektron mikroskobu yardımı ile mikro yapı analizleri yapılmıştır.
Farklı mineral katkıların kendiliğinden yerleşen beton özelliklerine etkileri
Kendinden yerleşen beton (KYB), yüksek akıcı kıvam özelliğinden dolayı, inşaat sektöründe yaygın kullanım alanı bulan özel bir beton türüdür. KYB, kendiliğinden yerleşebilme özelliği sayesinde sık donatılı yapı elemanlarında, herhangi bir vibrasyona ihtiyaç duymadan kalıbı boşluksuz olarak doldurma ve vibrasyonun oluşturduğu gürültü kirliliğini azaltma kabiliyetine sahiptir. KYB üretimi, gelişmiş özellikleri ve uygulama açısından sağlamış olduğu avantajları nedeniyle de kullanımı hızla artmaktadır. Bununla birlikte, KYB üretiminde kullanılan malzemeler ile ilgili olarak sürdürülebilirlik çerçevesinde sorunlar yaşanmakta, beton endüstrisinin neden olduğu çevresel etkiler son yıllarda büyük bir endişe oluşturmaktadır. Ayrıca, KYB'nin önemli bir bileşeni olan Portland çimentosu (PÇ) üretimi, dünya endüstriyel enerjisinin yaklaşık %13'ünün tüketiminden ve küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %7'sinin sorumluluğunu üstlenmektedir. KYB'de, PÇ'nin yerine uçucu kül (UK), granüle yüksek fırın cürufu (GYFC), silis dumanı (SD) vb. puzolanik katkı maddelerinin kullanımı yalnızca KYB'nin toplam malzeme maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda sürdürülebilir bir gelişime ve çevresel etkilerin azaltılmasına da önemli katkılar sağlar. UK, YFC mineral katkıların KYB'de kullanımı hem taze, hem de serleşmiş betonun fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerinin iyileştirilmesine önemli bir katkı sağlar. Bu çalışmada, YFC, UK ve perlit tozu (PT) çimento ikamesi olarak kullanılarak, farklı mineral katkıların, KYB'nin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. GYFC %35, %45 ve %55, UK %10, %20, %30, PT %5 ve %10 oranlarında çimento yerine ikame edilmiştir. Kür koşullarının KYB'nin performansı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla da KYB numuneleri; standart normal su kürü (SK) (23±2 °C) ve sıcak hava ve yüksek nem koşullarını simüle etmek için de sıcaklık ve nem kontrollü (32±2 °C ve %70 bağıl nem) ortamda (LK) olgunlaştırılmıştır. KYB numunelerinin 3, 7, 28 ve 90 günlük sürelerin sonunda basınç dayanımları belirlenmiş. 28 günlük numunelere ASTM C 666'ya uygun donma-çözülme ve ultrases geçiş hızı testleri uygulanmıştır. Özellikle, 3 ve 7 günlük basınç dayanımları üzerinde LK'nin etkili olduğu, Referans (REF) numunenin erken yaşlarda daha yüksek basınç dayanımları gösterdiği, 90 günlük numunelerde %30 UK, %35 GYFC ve %5 PT katkılı numunelerde elde edildiği belirlenmiştir.
Mineral katkıların reaktif pudra beton özelliklerine etkisi
Reaktif Pudra Betonu (RPB) yüksek mekanik dayanım, süneklik, tokluk ve durabilite özelliklerine sahiptir. RPB eşsiz karışım tasarımı, üretim teknikleri, yüksek oranda bağlayıcı kullanımı, silisli malzeme ikamesi, yüksek oranda yeni nesil su azaltıcı kimyasalların kullanımı ve su/bağlayıcı oranının düşürülmesi gibi özellikleri ile geleneksel betondan farklılıklar gösterir. Çalışmada 16 farklı karışım tasarlanmış; silis dumanı (SD) %5, %10, yüksek fırın cürufu (YFC) %40, %50, %60, pomza tozu (PT) %10 ve %20 gibi farklı oranlarda, tekli, ikili ve üçlü karışımlar şeklinde çimento yerine ikame edilerek, mineral katkıların RPB'lerin mekanik performansı üzerine etkisi araştırılmıştır. Agrega/bağlayıcı ve su/bağlayıcı oranları sabit tutulmuş, RPB numuneleri su ve laboratuvar kürü olmak üzere iki farklı ortamda olgunlaştırılmış, sertleşmiş numunelere 3, 7, 28 ve 90. günün sonunda eğilme, basınç ve ultrases geçiş hızı testleri uygulanmıştır. %10 SD-%20 PT ikameli numunenin 90 günlük basınç dayanımının 129,0 MPa, %10 SD-%40 YFC-%20 PT ikameli numunenin 90 günlük basınç dayanımının da 133,4 MPa ulaştığı belirlenmiştir. Ayrıca %60-70 ikame oranı karışımlarla yüksek performanslı beton üretiminin mümkün olduğu görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Yüksek fırın cürufu, Pomza tozu, Silis dumanı, Eğilme dayanımı, Basınç dayanımı
Mineral katkıların yüksek dayanımlı kendiliğinden yerleşen harç özelliklerine etkileri
Kendiliğinden yerleşen çimentolu sistemler genellikle yüksek ayrışma direnci ve deformasyon özelliklerine sahip, kompozit malzemelerdir. Bu çalışmada Portland çimentosunun neden olduğu çevresel etkilerin azaltılması amacıyla yüksek fırın cürufu (YFC) ve pirinç kabuğu külü (PK) gibi endüstriyel ve tarımsal atıklar yüksek oranda çimento ikame malzemesi olarak kullanılmıştır. YFC %0, %20, %40, PK %0, %15 ve %30 oranında kullanılarak, 40x40x160 mm boyutlarında prizmatik yüksek dayanımlı kendiliğinden yerleşen harç numuneler üretilmiş, karışımlar da ayrıca %2 oranında polivinil alkol (PVA) lif kullanılmıştır. Laboratuvar ve buhar kürü uygulanan numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç ve eğilme dayanımları test edilmiş, ayrıca 90 günlük numunelerin su emme ve ultrases geçiş hızı, BHA değerleri belirlenmiştir. YFC, PK ve YFC-PK ikamesi, erken yaş dayanımlarını olumsuz etkimiş, ancak buhar kürü 28 günlük numunelerde önemli dayanım artışları sağlamıştır. Her iki kür koşulunda da, %40 YFC-%30 PK ikamesinin 90 günlük mekanik dayanımlarda artış sağladığı, %2 PVA lif katkısının dayanımları olumlu etkilediği gözlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Kendiliğinden yerleşen harç, Yüksek fırın cürufu, Pirinç kabuğu külü, PVA lif, Mekanik özellikler
Tuğla üretiminde risk değerlendirmesi uygulaması
İnsanoğlu tarafından üretilen ilk yapı malzemesi olarak bilinen tuğla günümüzde halen çeşitli bina ve duvarların yapımında kullanılmaktadır. İş sağlığı ve güvenliği (İSG) açısından tuğla üretimindeki tehlikeler çalışanlar için büyük riskler oluşturmaktadır. Bu risklere karşı gerekli önlemler alınmadığı takdirde oluşan kazalar büyük maliyetlere sebep olabilmektedir. Bu tehlikelerin tespit edilmesi ve sonrasında oluşacak riskleri bertaraf edecek önlemlerin alınması hem kanunen hemde sanayideki çalışma ortamının sürdürülebilirliği açısından bir zorunluluktur. Tez çalışmasında, örnek olarak seçilen bir işletmedeki tuğla üretiminde çalışanların etkisi altında kaldıkları veya kalabilecekleri riskler bir denetim amacı gütmeksizin belirlenerek risk değerlendirmesi çalışmalarının nasıl yapılması gerektiği ifade edilmiştir.Çalışmada tespit edilen 83 adet risk Fine-Kinney, L tipi matris, ve FMEA metodu ile değerlendirilmiştir. Farklı risk metodları ile yapılan değerlendirmelerde risklerin farklı puanlamalar aldığı ve bu risklerden; makinaların hareketli kısımlarının açıkta olması sebebiyle yaralanma, ocak sahalarında araç devrilmesi sonucu yaralanma veya ölüm, iş yerinde oluşan toz ve gürültü sonucu meslek hastalığına yakalanma, elle taşıma ve eğilerek çalışma sonucu kas iskelet sistemi rahatsızlıkları ile elektriksel kaynaklı tehlikeler sonucunda yaralanma veya ölüm risklerinin üst sıralarda yer aldığı tespit edilmiştir.