Mermer tesis atıklarının kompozit plaka yapımında kullanımının araştırılması

Medeniyetteki hızlı ilerlemeler ve dolayısıyla yapı endüstrisindeki gelişmeler, mermer ve granit gibi doğal taşların tüketiminde kontrolsüz bir artışa neden olmuştur. Mermer genellikle tezgah, yer karosu, duvar karosu (panel), basamak ve masa üstü olarak kullanılmaktadır. Kullanılan testere kalınlığına bağlı olarak mermer bloğun yaklaşık %20-40'ının kaybı nedeniyle ilgili uygulama alanları için plaka üretimi; büyük hacimlerde mermer tozu (~ -100 µm) açığa çıkmasına neden olur. Mermer çamuru, makul derecede reaktif olan yüksek yüzey alanı nedeniyle önemli çevresel riskler içerir. Bölgede kuraklığa neden olabilir, toprak verimliliğini düşürür, tozlaşma nedeniyle solunabilir hava kalitesini olumsuz etkiler ve atılan bölgenin ekosistemini olumsuz etkiler. Bu potansiyel çevresel tehlikeler, günümüzde yetersiz atık geri dönüşümü nedeniyle kabul edilebilir oranlarda azaltılamaz. Günümüzde yüksek mukavemetli kuvars kompozit plaka, mermer döşemeye göre düşük su emme oranının yanı sıra özellikle yüksek eğilme dayanımı ve darbe dayanımı nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Kompozit plakalar; hem agrega hem de mikronize boyutta kuvars kullanımı nedeniyle bu tür kayda değer özellikler sergilemektedir. Kompozit plaka üretimi için dolgu malzemesi olarak mikronize kuvars hazırlanması, sertliği nedeniyle yüksek enerji tüketimine neden olan bir işlemdir. Bu tezin amacının tanımlanmasındaki temel fikir, kompozit plaka üretiminde mikronize kuvars dolgu malzemesi yerine mermer tozu kullanma olasılığıdır. Çünkü mermer tozu, mikronize kuvars dolgu malzemesine daha yakın boyut dağılımına sahiptir. Ancak, mermer tozunun ana mineralojik fazı olan CaCO3'ın düşük sertliğinin, kompozit plakanın fiziksel özelliklerini olumsuz etkileyeceği düşünülmüştür. Bu nedenle tezin amacı, mermer tozunun dolgu malzemesi olarak potansiyel kullanım oranının belirlenmesi, kalsitin sertlik dezavantajının giderilmesi için sinterleme kavurmasının yapay dolgu karışımının faz dağılımına etkisinin araştırılması, sinterlenmiş faz dağılımının ortaya konması, ürün ve kompozit plakanın fiziksel özellikleri üzerine farklı sinter fazlarının etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmalarında kullanılan mermer çamuru Ermaş Madencilik A.Ş. Yatağan Mermer İşleme Tesisi'nden temin edilmiştir. Mikronize kuvars dolgu malzemesi de yine aynı firmadan (Ermaş Madencilik Coante Quartz Surfaces Tesisi) temin edilmiştir. XRD, XRF, SEM-EDX yöntemleriyle dolgu malzemelerinin karakterizasyon testi ve boyut analizi çalışmaları, kullanılan dolgu malzemelerinin oldukça saf olduklarını ve birbirine yakın boyut dağılımına sahip olduklarını göstermiştir. SEM görüntüleme, kuvars dolgunun keskin kenarlı parçacıklar içerdiğini, mermer tozu parçacıklarının ise düzensiz, yarı küresel ve iğne benzeri şekilli parçacıklar içerdiğini göstermiştir. Plaka üretimi, dolgu malzemesi olarak mikronize kuvars ile birlikte farklı oranlarda mermer tozu kullanılarak yapılmıştır. İçerdikleri fazların sertliğinin kompozit plakanın fiziksel özelliklerine etkisini araştırmak için dolgu karışımları, doğal haliyle, 3 saat süreyle 900ºC-1100ºC'de kavurulduktan sonra ve 1200ºC'de 1 saat, 3 saat, 5 saat ve 10 saat kavurulduktan sonra plaka üretiminde kullanılmıştır. Dolgu malzemesi karışımını karakterize etmek için SEM görüntüleme uygulanmıştır. SEM görüntü analizi; çubuklu değirmen ile karıştırma işleminin kuvars tanelerinin keskin köşelerinde, karmaşık kalsiyum silikat odakları olarak davranacak kalsit birikmesine neden olduğunu ortaya koymuştur. Farklı sürelerde ve mermer tozu oranlarında farklı sıcaklıklarda uygulanan sinterleme kavurma; bu odaklarda spurrit, larnit, kalsiyo olivin ve vollastonit gibi xCaO.ySiO2 kompleks fazlarının oluşmasına neden olmuştur. Kavrulmamış dolgu karışımıyla üretilen kompozit plakalar, %50'den daha düşük mermer tozu oranında, dikkate değer fiziksel özellikler sergilemiştir. Öte yandan, %25 mermer tozu içeren dolgunun 1200°C'de 10 saat kavrulması, kuvars kompozit plakadan bile daha iyi mekanik veriler sağlamıştır. Bu bulgu, dolgunun kavrulmasıyla sert, yuvarlak şekilli larnit tanelerinin oluşmasıyla açıklanmıştır. Ancak kavurma işleminin, esas olarak kavrulmuş dolgu karışımında serbest kireç bulunması nedeniyle mermer tozu oranının %50'ye çıkması durumunda ürün kalitesini düşürdüğü tespit edilmiştir.