Synthesis of green calcium sulfoaluminate cements using an industrial symbiosis approach

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MELTEM TANGÜLER BAYRAMTAN

Danışman: İSMAİL ÖZGÜR YAMAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Betonun ana bağlayıcısı olan Portland çimentosu (PÇ), enerji ve emisyon yoğun bir yapı malzemesidir. Kalsiyum sülfoalüminat (KSA) çimentosu ise, üretiminde daha az enerji kullanıldığı ve çevreye daha az CO2 salındığı için PÇ' ye alternatif sürdürülebilir bir bağlayıcı olarak görülebilir. KSA çimentosu üretiminde karşılaşılması muhtemel bir sorun ise, boksit gibi alümina içeren hammaddelerin maliyeti ve bulunabilirliğidir. Bu çalışmada, endüstriyel simbiyoz yaklaşımı kullanılarak çevre dostu KSA çimentosu sentezi amaçlanmıştır. Doğal hammaddeler olan kalker ve alçıtaşının yanı sıra Serox, pota fırını cürufu, seramik atıkları ve cam atıkları gibi farklı endüstrilerden gelen atıklar/yan ürünler laboratuvarda sentezlenen KSA çimentolarında hammadde olarak kullanılmıştır. KSA çimentolarının karakterizasyonu, hidratasyon davranışları ve uzun dönem performansları farklı deneysel yöntemlerle değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, üç farklı KSA çimentosu en az %40 atık/yan ürün kullanılarak başarıyla sentezlenmiş ve ana bileşenler olarak ye'elimit, anhidrit, mervinit ve florellestadit oluşumu saptanmıştır. Tüm KSA çimentolarında ana hidratasyon ürünü olarak etrenjit oluşumu tespit edilmiş ve bir gün içinde 30 MPa'nın üzerinde bir basınç dayanımı elde edilmiştir. Oluşan bu etrenjitin, uzun dönemde karbonatlaşma eğiliminde olduğu da saptanmıştır. Ayrıca, Monte Carlo simülasyon tekniği kullanılarak KSA çimentolarının CO2 emisyonu PÇ ile karşılaştırılmış ve sentezlenen tüm KSA çimentoları göz önüne alındığında emisyon değerlerinde %48'e varan azalmalar görülmüştür.