Portekiz örnek olayı: Atık beton tozunun geleneksel betonda kireçtaşı ince payı yerine sürdürülebilir bir ikame olarak değerlendirilmesi

Beton Atığını Faydalı Bir Kaynağa Dönüştürmek

Beton modern şehirlerin belkemiğidir, ancak ağır bir çevresel bedeli vardır. Betonun temel bileşeni olan çimento üretimi büyük miktarlarda karbondioksit salar ve kullanılmış ile test edilmiş büyük beton hacimleri atık haline gelir. Bu çalışma, kalite kontrolleri sonrası genellikle atılan kırılmış beton deney numunelerinden elde edilen ince tozun, şu anda ince öğütülmüş kireçtaşının doldurduğu çimentonun bir kısmını güvenli şekilde ikame edip edemeyeceğini araştırıyor. Eğer mümkünse, aynı beton tesisleri bu atığı yararlı bir bileşen haline getirerek hem emisyonları hem de depolama gereksinimlerini azaltabilirler.

Kırık Deney Bloklarından İnce Toza

Portekiz’de bir hazır beton tesisinde, her yıl dayanımı doğrulamak için binlerce küp numune dökülüp kırılmakta ve bu da tesis başına yaklaşık 200 ton atık beton oluşturmaktadır. Bu çalışmada kırık parçalar çöp yerine öğütme tamburunda daha da ezildi ve ince bir toz elde etmek için elendi. Elde edilen beton deney numunesi tozu, harç prizmlerinde %10–%30 ve tam beton karışımlarında %10–%20 oranlarında çimentonun bir kısmını ikame etmek için kullanıldı. Karşılaştırma için aynı ikame oranları, birçok üreticinin hâlihazırda kullandığı daha tanıdık kireçtaşı ince paylarıyla da test edildi.

Yeni Karışımların Laboratuvarda Performansı

Mühendisler önce bu karışımların zaman içinde ne kadar güçlü olduğunu kontrol ettiler. Çimentonun %10’una kadar olan kısmı atık beton tozu ile değiştirildiğinde, oluşan harçlar ve betonlar standart karışım ve kireçtaşı esaslı karışımlarla yakın basınç dayanımları gösterdi. Ancak bu seviyenin ötesinde, özellikle %20 ve %30 ikame oranlarında dayanım belirgin şekilde düştü; bunun nedeni bağlayıcı olarak aktif çimento miktarının azalmasıydı. Kireçtaşı karışımlar, kireçtaşı partiküllerinin daha ince ve daha sıkı paketlenmiş olmasından dolayı beton tozu içerenlere göre bir miktar daha yüksek dayanım gösterdi; fakat %10 ikame seviyesinde fark küçüktü.

Su, Tuzlar ve İç Yapının Hikâyesi

Çalışma ayrıca su ve tuzların betonda ne kadar kolay hareket ettiğini inceledi; çünkü bu süreçler dayanıklılığı güçlü biçimde etkiler. Mütevazı bir %10 ikame düzeyinde hem kireçtaşı ince payları hem de beton tozu yüzeye emilen su hızını azaltarak ince parçacıkların yüzeye yakın küçük gözenekleri doldurup rafine ettiğini gösterdi. Daha yüksek ikame seviyelerinde bu fayda kayboldu ve genel porozite arttı; bu da suyun ve özellikle buz çözücü tuzlar ya da deniz spreyi gibi kaynaklardan gelen klorür iyonlarının nüfuz etmesini kolaylaştırdı. Mikroskobik ve mineral analizleri de bu sonuçları destekledi: hem kireçtaşı hem de atık beton tozunun çoğunlukla inert dolgu maddeleri gibi davrandığını; erken kristal büyümesini desteklediklerini ama kendi başlarına çok fazla kimyasal reaksiyon katmadıklarını gösterdi. Beton tozu partikülleri daha kaba ve düzensizdi, bu da kireçtaşı karışımlarına kıyasla iç yapıda hafifçe daha gevşek bir düzenleme ile sonuçlandı.

İklim Etkisi ve Malzemelerin Döngüsel Kullanımı

Çimento, betondaki en büyük emisyon kaynağı olduğundan çimento içeriğindeki her türlü azalma bir karışımın karbon ayak izini düşürebilir. Araştırmacılar yaşam döngüsü değerlendirme aracı kullanarak metreküp beton başına salınan karbondioksiti hesapladılar. Çimentonun %20’sinin ya kireçtaşı ince payları ya da beton deney numunesi tozu ile ikame edilmesi, referans karışıma kıyasla gömülü emisyonları yaklaşık %17 azalttı. Elde edilen dayanım ile bu emisyonlar birlikte değerlendirildiğinde, tüm karışımlar dar bir performans aralığında yer aldı; bu da yerine koyma düzeyleri makul tutulduğu sürece önemli CO2 tasarruflarının fazla dayanım kaybetmeden mümkün olduğunu gösterdi.

Geleceğin Betonu İçin Anlamı

Uzman olmayan birine ana mesaj, rutin beton testlerinin oluşturduğu atığın çimentonun bir kısmını ikame eden faydalı bir bileşene dönüştürülebileceğidir. Yaklaşık %10 ikame düzeyinde, bu geri dönüştürülmüş toz dayanımı ve temel dayanıklılığı mevcut uygulamalara benzer düzeyde tutarken emisyonların azalmasına ve doldurma sahası kullanımının engellenmesine yardımcı olur. İkame çok fazla arttırılırsa beton daha zayıf ve daha geçirgen hale gelir. Çalışma, tesislerin her gün ürettiği bir atığı öğütüp yeni karışımlara geri beslemeyi, performansın güvenilir kaldığı sınırlarda tutarak daha döngüsel ve iklim bilincine sahip betona doğru pratik, yakın vadeli bir adım olarak önermektedir.

Atıf: Özkan, H. Valorization of waste concrete powder as a sustainable substitute for limestone fines in conventional concrete: a case study from Portugal. Sci Rep 16, 15701 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46343-x

Anahtar kelimeler: beton atığı, çimento ikamesi, kireçtaşı ince pay, döngüsel ekonomi, karbon ayak izi