Seramik atık tozunun kısmi ince agrega ikamesi olarak kullanımıyla sürdürülebilir beton üretiminin deneysel araştırması

Kırık Karoları Daha Dayanıklı Betona Dönüştürmek

Her yıl, dünya genelindeki seramik karo fabrikaları büyük miktarlarda çatlamış ve yanlış kesilmiş karo atıkları üretiyor. Sadece Pakistan’ın Faisalabad kentinde yıllık olarak bir milyon tonu aşkın seramik atık ortaya çıkmakta ve bunların büyük bölümü açıkta dökülmektedir. Bu çalışma basit ama güçlü bir soruyu gündeme getiriyor: bu atık yığınlarını değersiz çöp olarak görmek yerine, öğütülmüş karolar betonla karıştırılarak doğadan alınan kumun korunması, maliyetlerin düşürülmesi ve hatta yapıların daha dayanıklı hâle getirilmesi mümkün mü?

Fabrikadan İnce Toza

Araştırmacılar işe, atık akışının bol, ücretsiz ve kolayca toplanabilir olduğunu doğrulamak için Faisalabad’daki birkaç büyük seramik fabrikasını ziyaret ederek başladılar. Üç büyük tesisten alınan kırık yer karoları yıkandı, kurutuldu, kırıldı ve doğal kumla benzer taneli boyutlarda ince bir toz haline getirildi. Kimyasal analizler bu tozun silika açısından zengin olduğunu gösterdi; bu bileşen betonun taş benzeri dayanımını sağlayan anahtar maddelerden biridir. Bu durum, karo tozunun yalnızca etkisiz bir dolgudan ibaret olmadığını; çimento ile yararlı etkileşimlere girme potansiyeli bulunduğunu gösterdi.

Yeni Beton Tarifleri Denemek

Sonraki aşamada ekip, seramik tozunun hacimce doğal ince agreganın (kumun) bir kısmını ikame ettiği bir dizi beton karışımı üretti. Altı farklı ikame düzeyi test ettiler: %0 (normal beton), %10, %20, %30, %40 ve %50. Her bir karışım için taze betonun yerleştirilme ve şekillendirilebilme kolaylığı ölçüldü; ardından kürlendikten sonra ağırlık, dayanım ve su emme özellikleri değerlendirildi. Standart testlerle basınç dayanımı (betonun ne kadar baskıya dayanabildiği), çekme ve eğilme dayanımları (çatlama ve bükülmeye karşı direnci) ile su emme ve asidik ortamdaki davranış gibi basit dayanıklılık kontrolleri gerçekleştirildi.

Dayanım İçin Doğru Noktayı Bulmak

Sonuçlar orta düzeyde seramik tozu kullanımının performansı gerçekten iyileştirdiğini gösterdi. Kumun yaklaşık %30’unun ikamesinde, betonun basınca karşı direnci yaklaşık %10 arttı ve eğilme direnci de yükseldi. Bu düzeyde su emilimi düştü; bu da daha az boşluğa sahip, daha yoğun bir iç yapıyı işaret ediyordu. Ancak seramik içeriği %30’un üzerine çıktığında bu kazanımlar tersine döndü: işlenebilirlik hızla düştü, daha fazla su emildi ve aşırı toz fazlalığı ekstra boşluklar oluşturarak çimento ağını bozduğundan dayanımlar azaldı. Özellikle çatlamaya karşı dirençte, biraz daha düşük olan %20 ikame en iyi ayrılma çekme dayanımını verdi; bu da farklı gerilme türlerinin bileşen dengelerinde hafif farklılıkları tercih ettiğini düşündürüyor.

Betonun İçinde Ne Oluyor

%30’un neden bu kadar iyi çalıştığını anlamak için araştırmacılar sertleşmiş betonu iç kristal yapısını ortaya çıkaran X-ışını teknikleriyle incelediler. Bu düzeyde silika açısından zengin seramik tozunun daha az yararlı bir çimento yan ürününü tüketmeye yardımcı olup, betonun gerçekten bir arada tutan yapışkan benzeri maddeye dönüştürdüğünü buldular. Seramik parçacıkları ayrıca kum ve çakıl taneleri arasına sıkıca dolarak boşlukları dolduruyor ve su ile agresif kimyasallar için mikroskobik geçiş yollarını azaltıyordu. Seramik payı çok yükseldiğinde ise, bu bağlayıcı jeli oluşturacak yeterli çimento kalmıyor ve yapı tekrar zayıflayıp daha gözenekli hâle geliyordu.

Çevresel ve Maliyet Avantajları

Laboratuvarın ötesinde, çalışma gerçek dünya açısından net faydaları vurguluyor. Seramik atık tozunun %30’a kadar kullanımı, peyzajları ve ekosistemleri yaralayan nehir kumu tüketimini azaltıyor. Ayrıca büyük hacimlerde karo atığını depolama sahaları ve açık döküntülerden uzaklaştırarak yerel kirliliği hafifletiyor. Tipik bir 3 metreküplük beton partisi için yapılan ekonomik karşılaştırmada, %30 seramik tozlu karışım geleneksel betona göre yaklaşık %2,3 daha ucuzdu; çünkü atık malzemenin maliyeti pratikte yok denecek kadar azdı. Seramikçe zengin karışım ayrıca agresif bir asit banyosunda da daha iyi dayanım gösterdi; bu da zorlu ortamlarda daha uzun hizmet ömrü olabileceğine işaret ediyor.

Günlük İnşaata Etkisi

Özetle, bu çalışma kırık yer karolarının çöp yığınlarında son bulmak zorunda olmadığını gösteriyor. İnce toz haline getirildiğinde ve doğru oranda kullanıldığında, doğal kumu korurken daha güçlü, daha yoğun, daha dayanıklı ve daha ucuz beton üretimine katkıda bulunabiliyorlar. Hızla büyüyen bölgelerdeki müteahhitler, mühendisler ve şehir planlamacıları için mesaj umut verici: yerel endüstriyel artıkların düşünceli biçimde yeniden kullanımıyla hem sağlam yapıları hem de daha sürdürülebilir bir geleceği destekleyen beton dökmek mümkün.

Atıf: Tariq, K.A., Adil, W.A., Salhi, A. et al. Experimental investigation of sustainable concrete production using ceramic waste powder as partial fine aggregate replacement. Sci Rep 16, 11659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47927-3

Anahtar kelimeler: seramik atık betonu, sürdürülebilir yapı malzemeleri, geri dönüştürülmüş agrega, yeşil inşaat, endüstriyel atık yeniden kullanımı