KAZANALTI KL LE BRKET RETM

ZET 
Kazan alt kl (KAK), termik santrallerde kmrn yanmasile ortaya kan bir atktr. lkemizde bu atn kullanm alanbulunmamakta ve depolanmas her geen gn yksek maliyetler gerektirmektedir. Bu almada KAKn briket retiminde, ince agrega olarak deerlendirilme olana aratrlmtr. Aratrma iki kademeden olumaktadr. Birinci kademe KAKnn kum ile yer deitirmesinin deneysel olarak incelenmesidir. Bu kademede, KAK kum ile eitli oranlarda hacimce yer deitirilerek TS406ya uygun olarak bir sra boluklu beton briket numuneleri retilmitir. retilen numunelerle birim hacim arl, basn dayanm ve dona dayankllk deneyleri yaplmtr. kinci kademe KAK yer deitirmeli briketlerin maliyet analizleri, hafiflii ve bunlara ilikin rnek uygulama sonularndan olumaktadr. KAK yer deitirmeli briketlerin basn dayanm ve donma-zlme dayankll dmekle birlikte ilgili standardn ngrd en dk koullarsalayan briket retilebilmektedir. Bununla birlikte, maliyetinin dkl, evreci bir yan olmas, yaparln drmesi gibi nemli saylan olumlu sonulara da ulalmtr. 

1. GRieren beton teknolojilerin ada tasarm kriterleri 
bakmndan karmak olmayan, malzeme ve servis Dnyada srdrlebilir bir gelecek iin gelitirilen maliyetleri dk, evre dostu ve beton endstrisine endstriyel ekoloji kavramna gre bir endstrinin yan etkisi yksektir. rn bir baka endstride hammadde olarak kullanlabilir. Bylece iki endstrinin evreye olan Briket Anadoluda hemen her yerde retilen ve youn zararlar azaltlabilir [1]. Beton teknolojilerinin olarak kullanlan bir yap malzemesidir. Kum, ince gelitirilmesinde rnn imalat ve malzeme akl, imento ve su ile briket makineleri kullanlarak maliyetleri, dayankll ve evreyle dost olma koulu retilmekte ve ak havada kurutulmaktadr. retimi  nemli kriter olarak kullanlmaya balanmtr [2]. iin karmak bir prosedr ve teknolojiye gerek Yksek hacimde uucu kl ve yksek frn crufu yoktur. Anadoluda, zellikle krsal kesimden ehirlere kadar hemen her yerde bahe duvar, ahr, ev, vb. yaplarda duvar malzemesi olarak kullanlmaktadr. 
Kazan alt kl (KAK) ise termik santrallerde yanan kmrden geriye kalan kl olup bir tr endstriyel kat atktr. Yaklan kmr miktarnn yaklak % 2025i kadar kl ortaya kmaktadr. Bu kln halen belirli bir kullanm alan olmayp depo alanlarnda depolanmakta veya bulama halinde denize boaltlmaktadr. Her iki durumda da evre kirlilii yaratmaktadr. Yalnzca ABDde termik santrallerde ylda yaklak 130 milyon ton kl (KAK ve uucu kl) ortaya kmaktadr.Bunun drtte biri kullanlmakta kalan ksm atk olarak kalmaktadr. Trkiyeden bir rnek vermek gerekirse yalnzca atalaz Termik Santralnda yaklak 57400 ton/yl KAK ortaya kmaktadr. Trkiyede halen faal olarak alan ve lke geneline yaylm 10dan fazla termik santral mevcuttur. Dolaysyla her yl termik santrallerde kmrn yanmasyla ok byk miktarlarda KAK atk olarak ortaya kmaktadr. Bu atn depolanmasnn da bir maliyeti vardr ve depolama nihai bir zm olarak gzkmemektedir. Bu nedenle endstriyel ekoloji kavram ierisinde bu ata yeni kullanm alanlar gelitirilmesi gereklidir.  
Trkiyede duvarlar iin beton bloklar ve briketlerin snflandrlma, muayene ve deneyleri TS406 [3]ya gre yaplmaktadr. Bu standartta briketler birim hacim arlna gre 12 snfa ayrlmakta, basn dayanmlarna gre de 4 snfa ayrlmtr. Bunlardan en dk trn (BB2) ortalama basn dayanm 2.5 MPa; en yksek trn (BB12) ortalama basn dayanm 15 MPa olmas ngrlmektedir (Tablo 1).  
Grld gibi briketlerde basn dayanm ynnden yksek deerler gerekmemektedir. Bu durum sz konusu atklarn brikette agrega olarak kullanlmas halinde olasbasn dayanmdleri iin bir avantajdr. 
lkemizde ve dnyada, bu ve benzer atklarn eitli yap malzemeleri ve yap elemanlar retiminde kullanlarak deerlendirilebileceine ilikin almalar yaplmaktadr. Bu amala aratrmaclar, uucu kl ve kazan alt klnn beton retiminde mineral katk ya da agrega olarak kullanarak beton zerindeki etkilerini incelemilerdir [4, 9].  
Poon vd. [10] tarafndan yaplan bir almada inaat ve ykk bina artklarnn ince ve kaba agrega yerine 
Tablo 1. TS 406ya gre briketlerin basn dayanm
snflar ve snr deerleri 
Trler  Basn dayanm (MPa)  
En kk ortalama deer  En kk tekil deer  
BB2  2.5  2.0  
BB4  5.0  4.0  
BB6  7.5  6.0  
BB12  15.0  12.0  

Kazanalt Kl ile Briket retimi 
kullanlarak uucu kl katkl ve katksz olmak zere iki kategoride beton briket retimi yaplmtr. Buna gre, % 50 yer deitirme oranna kadar basn dayanmnn kontrol numunelerine gre fazla etkilenmedii, uucu kl katkl ve % 100 yer deitirmeli numunelerde 49 MPa basn dayanmna ulald bildirilmitir. Won vd. [11] tarafndan yaplan bir almada  da kazanalt kl ve uucu kl karmlar zerinde geirgenlik, slanma-kuruma, donma-zlme deneyleri yapmlar ve bu karmlarn dk dayanml elemanlar retimine uygun olduu rapor edilmitir. Kazanalt klnn beton zellikleri zerine etkisini aratran Bai vd. [12] % 30 dan % 100 e kadar eitli oranlarda kazanaltkln  doal kumla yer deitirmilerdir. Erken dnemde basn dayanmnn dk olduunu, uzun vadede normal olduunu, ilenebilirliin arttn, karbonatlama ve su emmenin arttn, klorr geirgenliinin azaldn bildirmilerdir. Benzer ekilde Bertolini vd. [13] p yakma frn kllerini betonda mineral katk olarak kullanmlar ve puzolanik zelliklerinin iyi olduunu, dayanm artsaladn ve geirimlilii azalttn belirtmilerdir. 
Fiziksel ve kimyasal zellikleri ynnden uucu kl ile ok byk fark olmayan KAKnn de eitli beton elemanlar retiminde kum ile yer deitirebilecei grlmektedir. 
Bai vd. tarafndan yaplan bir almada ince agrega olarak KAK kullanlan betonun dayanm ve bzlme zellikleri incelenmitir. Buna gre % 30 orannda KAK betonun bzlme ve dayanm zelliklerine olumsuz etki etmeden ince agrega yerine kullanlabilmektedir [12]. 
Bu almada, atalaz Termik Santrali KAKnn briket imalatnda kum yerine ksmi kullanm potansiyeli incelenmitir. Briket betonunda seilen oranlarda KAK kum ile yer deitirilerek numuneler retilmi ve bu numuneler zerinde TS 406da [14] yer alan deneyler (birim hacim arl, basn dayanm, donma zlme) yaplmtr. Ayrca, retilen briketlerin maliyet analizleri ve hafiflii nedeniyle yaplara kazandraca olumlu zellikleri de vurgulanmtr. Bylece bu ata olas bir kullanm alan gelitirilmesine katkda bulunulmas amalanmtr. Bu atn bir yerde depolanmak suretiyle biriktirilmesi yerine, bulunduu blge iinde, kk iletmelerce kullanlarak ekonomik bir deer kazanmas ve doal bir malzemenin yerine kullanlmasyla srdrlebilirlie ve blgesel ekonomiye katk salanmas amalanmaktadr. 


2. MALZEME VE YNTEM 
Bu almada TS EN 197-1e [15] uygun P 42.5 Portland imentosu kullanlmtr. ri ve ince agrega Filyos ayndan temin edilmi doal agregadr. ri agrega olarak 7-15 mm, ince agrega olarak da 0-4 mm ve 4-7 mm boyutlarnda doal agrega kullanlmtr. KAK, atalaz Termik Santralndan temin edilmitir. Kullanlan agregalarn fiziksel zellikleri 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 

Tablo 2. Agrega fiziksel zellikleri 
zellik  Birimi  ri agrega (7-15 mm)  nce agrega (0-7 mm)  
Gevek birim a.  kg/m3  1850  1930  
Skk birim a.  kg/m3  1910  1950  
zgl arlk  2.64  2.68  
Su emme oran  %  2.80  11.30  
Anma  %  26.00  - 
Ufalanma oran  %  9.10  - 
Kil miktar  %  0.24  7.00  
Yanc madde oran %  5.20  5.00  
nce madde oran %  2.00  4.00  
Organik madde (NaOH z. ile)  Renk  - Ak Sar 

Tablo 2de, KAKnn baz fiziksel ve kimyasal zellikleri de Tablo 3te verilmektedir. 
almada kullanlan iri ve ince agrega ve KAKnn elek analizi deneyi sonucunda ortaya kan granlometri erileri ekil 1de gsterilmitir.  
TS 802ye [16] uygun olarak briket betonu iin C16 dzeyinde beton retilmesi hedeflenmitir. Tablo 4te briket betonu karm oranlar verilmitir. 
Briket karmnda iki snf doal ince agrega (0-4 mm ve 4-7 mm) kullanlmtr. Karmda 0-4 mm agrega srasyla ve hacimce % 20, 30, 40, 50 oranlarnda KAK ile yer deitirilmitir. Briket deneylerinde her bir yer deitirme oran iin 390x150x185 mm llerinde 
Tablo 3. KAKnn baz fiziksel ve kimyasal zellikleri 
zellik  Birimi  Deer  
Gevek birim a.  kg/m3  620  
zgl arlk  1.39  
Kil miktar  %  2.00  
Su emme oran  %  12.10  
nce madde oran  %  7.00  
Kzdrma kayb  %  1.67  
Younluk  g/cm3  2.59  
45 mikron elek bakiyesi  %  25.8  
7 Gnlk aktivite indeksi  %  76.9  
28 Gnlk aktivite indeksi  %  85.7  
90 Gnlk aktivite indeksi  %  100  
SO3 - %  0.08  
Cl %  0.0064  
Serbest CaO  %  0.00  
SiO2  %  57.90  
CaO  %  2.00  
MgO  %  3.20  
Al2O3  %  22.60  
Fe2O3  %  6.50  
K2O  %  0.604  

retilen 10ar adet numune kullanlmtr. ekil 2de bu almada retilen bir briket numunesi grlmektedir. 
Numunelerin birim hacim arl, basn dayanm ve donma-zlme deneyleri TS406 [14]ya gre yaplmtr. Her bir numune grubu 3 adet numuneden oluturulmu ve bu 3 numunenin ortalamas dikkate alnmtr. 
Basn dayanm deneyi 200 ton kapasiteli kuvvet kontroll bir pres vastasyla yaplmtr. Deneyden nce 


ekil 1. Agrega ve KAK granlometri erileri 
Kodu  0-4 mm  4-7 mm  KAK  im.  Su  
agr. (kg)  agr. (kg)  (kg)  (kg)  (lt.)  
Br00  1389.6  0.00  362  192  
Br20  1111.6  146.3  
Br30  972.7  488.3  219.5  
Br40  833.7  292.6  
Br50  694.8  365.8  


numunenin basn uygulanacak yz balk yaplarak dzlem haline getirilmitir. Bunun iin 1/1 oranlarnda imento ve ince kum karmndan har hazrlanm ve yaklak 3-4 cm kalnlnda har yzeye uygulanmtr. Bu esnada, briketin delikleri buruturulmu kat paralar ile doldurulmutur. Yzeye uygulanan harcn sertlemesi iin 7 gn boyunca slak bez ile zeri rtlmtr. Deneye hazr hale gelen numuneler preste ortalama 1 dakika iinde krlacak ekilde yklenerek krlmtr. Dona dayankllk deneyinde 1 evrim -18 0C de 4 saatte havada donma ve +20 0Cde 4 saatte suda zlmeden ibarettir. Bu evrim 25 defa tekrar edilmi ve ardndan numunelere basn deneyi uygulanmtr. 


3. DENEY SONULARI VE TARTIMA 
retilen briket numunelerine birim hacim arl, basn dayanmve donma-zlme deneyleri uygulanmtr. ekil 3te grld gibi KAK/Kum oran art
1,4 
1,2 
1 
0,8 
0,6 
0,4 
0,2 
0 
Birim hacim a. (gr/cm3) 
Kazanalt Kl ile Briket retimi 
tka briketin birim hacim arl beklendii ekilde dorusal olarak azalmaktadr. Bunun temel nedeni KAK ve kum arasndaki birim hacim arl farklldr. KAK birim hacim arl ince agrega birim hacim arlna gre daha dktr. Bu da KAK/Kum oran arttka daha hafif beton retilmesine olanak salamaktadr. 
ekil 4te donma-zlme etkisinden nce ve sonrasiin briket basn dayanm deneyi sonular ve bazsnflar iin standardn (TS 406) nkoul olarak arad basn dayanm deerleri gsterilmektedir. KAK/Kum oran arttka basn dayanmdmektedir. Buna ramen, ahit ve % 20 KAK yer deitirme oranna sahip numuneler BB4 snfna, % 30 KAK yer deitirme oranna sahip numuneler ise BB2 snfna girmitir. Ancak, % 40 ve % 50 KAK yer deitirme oranna sahip numuneler standardn BB2 snf iin ngrd en dk dayanm koulunu salayamamtr. Bu sonulara gre, dayanm asndan BB2 snf veya zeri briket elde edebilmek iin KAK/Kum yer deitirme oran % 30u amamaldr. 
KAK yaps itibariyle dzensiz ve kaba taneli bir malzemedir [12]. Brikette boluk orann artrm ve buna bal olarak basn dayanmn drmtr. Karmda su/imento orannn (0.53) da yksek seilmiolmas boluk orann daha fazla arttrmtr. Fakat bu durum karm hesabnda C16 gibi dk dayanm deerlerinin hedeflenmesinden ileri gelmektedir. Briket, retim srasnda preslenmi olmasna ramen boluk oran ok fazla drlememitir. Bunun da nedeni KAKnn yapsnda boluklarn olmasdr. Dier yandan, iinde KAK bulunan betonlarn dayanm kazanma hznn normal betona gre dk olduu da bilinmektedir [12]. Briket numunelerinin basn dayanmlar  ilgili standart gerei 28. gnde llmtr. Ge dayanm kazanmaktan ileri gelen dayanm dleri sonuca yansmtr. 


ekil 3. Briket birim hacim arl deney sonular
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 

Basn dayanm (MPa) 
8 7 6 5 4 3 2 1 0 


0 10 20 30 40 50 KAK yer deitirme oran (%) 
ekil 4. Briket basn dayanm deney sonular
Briket donma-zlme dayankll basn dayanmndaki deiimler kontrol edilerek incelenmitir. Bu nedenle, numunelere donma-zlme evrimlerinden sonra basn deneyi uygulanmtr. Elde edilen sonular ekil 4te gsterilmitir. 
KAK/Kum yer deitirme oran arttka donmazlme etkisi neticesinde elde edilen basn dayanmlar donma-zlme ncesi dayanmlara paralel olarak azalmaktadr. Aradaki bu fark donma-zlme etkisinden ileri gelen d ifade etmektedir. 
ekil 4te KAK/Kum orannn artmasyla donmazlmeye bal dayanm kaybnn artt grlmektedir. Ancak ilgili standartta normal briketler iin % 25e kadar dayanm kaybna izin verildii ve % 50 KAK/Kum oran iin bile bu snrn hala almaddikkate alnrsa KAKnn kum ile yer deitirmesinin donma-zlme dayankllna standartta (TS 406) izin verilenden daha fazla olumsuz etkisi olmadsonucu ortaya kar. 
Briket numunelerine uygulanan deneylerin topluca deerlendirilmesinden; kum ile KAKnn yer deitirmesiyle birim hacim arlnn azalmas, dayanm ynnden % 30, donma-zlme etkisi bakmndan % 50, dayanm ve donma-zlmenin birlikte dnlmesiyle yaklak olarak % 30 civarnda bir yer deitirme oran uygun grlmektedir. % 30luk bir yer deitirme oranyla birim hacim arlnda % 21 dzeyinde bir azalma gereklemektedir. Hem de birim imalatta doal kumdan % 23,5 orannda tasarruf edilmekte, buna karn henz kullanm alan olmayan bir atk deerlendirilmi olmaktadr. 
KAK yer deitirmesiyle retilen briketin Bayndrlk ve skan Bakanl birim fiyatlarna gre analizi yaplmtr. Analiz neticesinde, seilen oranlarda KAK yer deitirmeli briketlerin birim fiyat ve arlklar ile bunlarn referansa gre bal deerleri hesaplanmtr (Tablo 5). rnek olarak seilen 100 m2lik tek katl bir yapda (ky evi) ortalama 2500 adet briket kullanlmaktadr. KAKnn birim arlnn doal kuma gre % 40 civarnda dk olmasyapdaki duvar arlnda azmsanmayacak bir de neden olmaktadr (Tablo 5). KAKnn kayna termik santraller olduundan santralden uzaklatka birim maliyetin nakliye nedeniyle artacaaktr. retim yeri-agrega oca  ve retim yeritermik santral uzaklklar yaklak eit olmaldr. Bu yzden, sz konusu KAK yer deitirmeli retimlerin blgesel bazda deerlendirilmesi daha uygun olur. Tablo 5teki birim fiyatlar KAKnn santral kfiyatnn 2 YTL/m3 kabul edilmesiyle elde edilmitir. Halen belirli bir mteri ve sat potansiyeli olan sepere edilmi uucu kln rayi fiyat 8 YTL/m3 civarndadr. Buna karlk 7 mmye kadar ince agrega birim fiyat ocakta 12.5 YTL/m3tr. KAKnn sat fiyatnn st snr uucu klden daha fazla olmas beklenmediinden doal ince agregaya gre daima birim fiyat avantaj olduu grlr. 
Tablo 5. Yer deitirme oranna gre birim arlk 
ve birim fiyat deiimleri KAKnn briket yapmalzemesi olarak kullanmnda birim arlndan dolay svanmam duvar l arlnda % 30a kadar azalma olduu aka grlmektedir. Yap arlnn zellikle deprem ykleri ile dorudan ilikili olduu gerei de gz nne alnrsa bu nemli bir kazanmdr. Buna ek olarak; briket birim maliyetinde, KAK yer deitirme oranna gre % 2.2den % 5.5 varan oranlarda dgrlmektedir. Bylece, daha ucuz malzeme retimi salanarak duvar arl azaltlm olacak ve halen kullanlmayan bir atk da deerlendirilerek ekonomik ve evresel kazanlar elde edilebilecektir. te yandan, bu almann konusu dnda olmakla birlikte KAK yer deitirmeli briketlerin s geirgenlik katsaylarnn da dk olaca tahmin edilmektedir. Konunun bu balamda ayrca incelenmesi nerilmektedir.  
KAK yer de. oran Briketin B.Fiy. (YTL)  100 m2  yapdaki briketin  
Top. Fiy. (YTL)  Bal fiyat (YTL)  Bal birim a. (gr/cm3)  
% 0 (Ref.)  0.458  1.145  1.000  1.000  
% 20  0.448  1.120  0.978  0.871  
% 30  0.443  1.108  0.967  0.788  
% 40  0.438  1.095  0.956  0.750  
% 50  0.433  1.083  0.945  0.705  



4. SONULAR 
Bu almada, KAKnn briket retiminde ksmen ince agrega olarak deerlendirme olana aratrlmtr. KAK kumla eitli oranlarda yer deitirilerek briket numuneleri retilmi ve eitli deneyler uygulanmtr. Deney sonularndan aadaki bulgulara ulalmtr. 
 
KAK/Kum orannn artmas basn dayanmndrmektedir. Bunun balca nedeni KAKnn brikette neden olduu boluklu yapdr. Buna ramen, numuneler % 20 yer deitirme oran iin TS406daki BB4 snfna, % 30 yer deitirme oraniin de BB2 snfna girmektedir. 

 
KAK yer deitirmesi birim hacim arlndrmektedir. D oran, % 50 yer deitirme oran iin % 29.55e ulamaktadr. 

 
Yer deitirme oran arttka donma-zlme dayankll azalmakta; fakat, dayanm kayb hzdmektedir. TS406da verilen kabul edilebilir en byk dayanm kayb snr almamtr. 

 
KAK yer deitirme oran arttka birim maliyet azalmaktadr. 

 
KAK yer deitirme oran arttka eleman arlnda % 30a varan nemli dler gzlenmitir. 

 
Arlnn ve maliyetinin azalmas, evreyle dost bir rn olmas, ilgili standardn ngrd koullar salamas ve bir atn ekonomik olarak deerlendirilmesine olanak verdii iin briket yapmnda % 30 oranna kadar doal kum yerine KAK yer deitirmesi uygun grnmektedir. 



TEEKKR 
Yazarlar, deneysel almalarda kullanlan malzemelerin temininde ve deneylerin gerekletirilmesindeki katklarndan dolay, Zonguldak-Kilimli Belediye Bakanlna ve ATES letme Mdrlne teekkr etmektedirler. 
Kazanalt Kl ile Briket retimi 



