Physical, Mechanical, and Microstructural Properties of a Sustainably Engineered Composite (ecc) Based on Demolition Waste, Waste Marble Powder, Pumice Powder and Superabsorbent Polymer

Abstract

Beton, modern yapıların inşasında yaygın olarak kullanılan ana yapı malzemesidir. Ancak, betonun ana bileşen maddesi olan çimentonun üretimi sırasında atmosfere yüksek miktarda karbon salınımı gibi çevresel etkileri mevcuttur. Ayrıca, mevcut yapı stoklarının yıkılmasıyla ortaya çıkan atık malzemeler de çevre için ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle, çevresel etkileri azaltmak amacıyla yeşil, çevreci, akıllı ve sürdürülebilir bir yapı malzemesinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, çevreci, sürdürülebilir ve akıllı bir yapı malzemesi oluşturulması hedeflenmektedir. Bu amaçla, mermer tozu, geri kazanılmış agrega tozu ve pomza tozu gibi atık, temini ve kullanımı daha kolay malzemeler kullanılacaktır. Ayrıca, yapı malzemesinin akıllı özellikler kazanması için mineral katkılar ve süper absorban polimerler gibi özel bileşenler kullanılacaktır. Süper absorban polimerler, malzemenin hidratasyon sürecini kontrol ederek mühendislik özelliklerini optimize edecek ve suyun önce emilimi daha sonra yavaş yavaş salınımına sebep olarak içsel kürleme sağlayacaktır. Fiber takviyesi ise malzemenin dayanıklılığını artıracak ve daha yüksek mühendislik özellikleri sağlayacaktır. Geliştirilecek bu yapı malzemesinin sürdürülebilir, yeşil ve akıllı olmasıyla birlikte, ilerleyen zamanlarda patentleşmiş bir ürün olarak üretime geçilmesi planlanmaktadır. Mevcut yapı stokunda bu malzemenin kullanımı teşvik edilerek, çevresel etkileri azaltılmış ve geri dönüşüme uygun bir yapı stoku oluşturulması amaçlanmaktadır. İlk aşamanın sonuçlarına göre, 35, 49 ve 60. Çalışma en yüksek üç numune olarak belirlendi. Ardından ikinci aşamada, bahsi geçen numuneler doğrulandı ve 35. numune hem önceki hem de sonraki beton atıkları dikkate alındığında en iyi sonuçları verdi: sırasıyla 56.66 MPa basınç dayanımı ile en iyi sürdürülebilir ECC karışımının (Numune 35) birçok mühendislik alanı açısından geliştirmeye açık yönlerinin olduğunu göstermektedir. Bu proje, 'Cumhurbaşkanlığı Türkiye Yüzyılı Vizyonu' kapsamında belirlenen hedeflere katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Özellikle 'Sıfır Atık Projesi' ve 'Sanayide Yeşil Dönüşüm Projesi' gibi hedeflerin gerçekleştirilmesine destek olacak bir adım olarak değerlendirilmektedir.

Concrete is widely used as the primary building material in modern construction. However, the production of cement, the main component of concrete, results in significant environmental impacts such as high carbon emissions into the atmosphere. Additionally, the disposal of waste materials generated from the demolition of existing building stocks poses a serious environmental problem. Therefore, there is a need to develop a green, eco-friendly, smart, and sustainable building material to reduce environmental impacts. In this study, the aim is to develop an eco-friendly, sustainable, and smart building material. To achieve this goal, waste materials such as marble dust, recycled aggregate powder, and pumice powder, which are easier to obtain and use, will be utilized. Additionally, special components such as mineral additives and superabsorbent polymers will be used to give the building material smart properties. Superabsorbent polymers will control the hydration process of the material, optimizing its engineering properties, and facilitating internal curing by absorbing water initially and then slowly releasing it. Fiber reinforcement will enhance the material's durability and provide higher engineering properties. The developed building material is intended to be sustainable, green, and smart, with plans to patent it and move it into production in the future. By promoting the use of this material in existing building stocks, the aim is to reduce environmental impacts and create a building stock that is suitable for recycling. According to the results of the first stage, Samples 35, 49, and 60 were identified as the top three samples. Subsequently, in the second stage, these samples were validated, and Sample 35 yielded the best results when considering both previous and subsequent concrete wastes, with a compressive strength of 56.66 MPa. This indicates that the best sustainable ECC mixture (Sample 35) has aspects open to improvement in various engineering domains. This project aims to contribute to the goals set forth in the 'Presidency of Türkiye Century Vision.' It is particularly aligned with initiatives such as the 'Zero Waste Project' and the 'Green Transformation Project' in supporting their realization.