Düşük kaliteli geri dönüşüm beton agregasının optimum karbonatlaştırma koşullarının belirlenmesi ve çimento bağlayıcılı sistemlerin sürdürülebilirliğine etkisi

Bu çalışma, ömrünü tamamlamış binalardan elde edilen, düşük mekanik ve kimyasal özelliklere sahip, düşük kaliteli geri dönüşüm beton agregalarının (GDA) hızlandırılmış karbonatlaştırma performansını etkileyen parametrelerin incelenmesine, belirlenen optimum parametreler altında karbonatlaştırılmış GDA (KGDA), işlenmemiş GDA ve doğal agrega (DA) ile üretilen harç numuneleri üzerinde gerçekleştirilen bir dizi performans testi ile hızlandırılmış karbonatlaştırma prosesinin çimento bazlı sistemlerin mühendislik performansına olan etkilerinin belirlenmesine odaklanmaktadır. Hızlandırılmış karbonatlaştırma prosesi, dinamik bir karbonatlaştırma işlemi sağlayan laboratuvar ölçekli bir karbonatlaştırma reaktörü kullanılarak uygulanmıştır. Hızlandırılmış karbonatlaştırma prosesi için bağıl nem (%50-70-90), ortam basıncı (1-2-3 bar) ve ortam sıcaklığı (50-90oC) ana parametreler olarak belirlenmiştir. <0.85, 0.85-2.00, 2.00-4.75, 4.75-9.50 ve 9.50-14.00 mm olmak üzere beş farklı parçacık boyutu aralığına sahip düşük kaliteli GDA'lara karbonatlaştırma işlemleri uygulanmıştır. Karbonatlaştırma sürelerinin (2-4-6-12-24-48-72-96-120 saat) GDA'ların karbonatlaşma performansı üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Düşük kaliteli GDA'ların CO2 yakalama oranını ölçmek için termogravimetrik analiz (TG/DTA), çökelmiş kalsiyum karbonat hakkında bilgi edinmek için de GDA'ların su emme kapasitesinin belirlenmesi yöntemleri uygulanmıştır. Tüm parametrelerin incelenmesi sonucu optimum karbonatlaştırma koşulu %70 bağıl nem, 1 bar ortam basıncı, 50oC ortam sıcaklığı, 48 saat karbonatlaştırma süresi olarak belirlenmiştir. En yüksek CO2 yakalama oranı 2.00-4.75 mm tane boyut aralığında gerçekleşmiştir. Bu çalışmanın devamında, ince (0.85-4.75 mm) GDA, KGDA ve DA ile üretilen harç numunelerinin akma, mekanik dayanım, su emme kapasitesi, kılcal su emme, donma-çözülme ve klorür iyonu geçirgenlik özellikleri belirlenmiştir. Sonuçlar, GDA kullanımında harçlarda gözlenen mühendislik özelliklerindeki kayıpların hızlandırılmış karbonatlaştırma yöntemi ile önemli ölçüde giderilebileceğini göstermiştir. KGDA kullanımının getirdiği kazanımların altında yatan temel neden, GDA yüzeyindeki yüksek boşluklu, yüksek geçirgen, düşük yoğunluklu harç kalıntısının ve arayüzey geçiş bölgesinin (ITZ) geliştirilmiş kimyasal ve mekanik özellikleridir. Çalışma sonuçları, GDA'nın, yalnızca düşük kaliteli bir inşaat ve yıkım atığı (CDW) olarak kalması yerine, çimento bazlı sistemlerde, bu sistemlerin olumsuz çevresel etkilerini azaltmak için aktif olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Bu sayede KGDA ile üretilen harç veya betonların sürdürülebilirliğine katkı sağlanabilir.