Atık Cam ve Obsidiyen Kullanılarak Aglomera Taşı Üretimi


Creative Commons License

Elçi H., Yeşilova Ç., Hacımustafaoğlu R., Özkan İ.

in: Mühendislik Alanında Araştırma ve Değerlendirmeler, Prof. Dr. Banu NERGİS,Doç. Dr. Selahattin BARDAK,Doç. Dr. Mahmut KAYAR,Dr. Arif FurkanMENDİ, Editor, Gece Kitaplığı, Ankara, pp.221-241, 2021

  • Publication Type: Book Chapter / Chapter Vocational Book
  • Publication Date: 2021
  • Publisher: Gece Kitaplığı
  • City: Ankara
  • Page Numbers: pp.221-241
  • Editors: Prof. Dr. Banu NERGİS,Doç. Dr. Selahattin BARDAK,Doç. Dr. Mahmut KAYAR,Dr. Arif FurkanMENDİ, Editor

Abstract

Obsidiyen, çoğunlukla asidik özellikli magmanın ani soğuması ile oluşmuş bir volkanik camdır. Genellikle riyolit bileşimli, siyah veya koyu renkli ve konkoidal kırılma şekli ile karakteristiktir. Nadiren bantlı bir yapıya sahip olabilir ve mikrolit içerebilir (Neuendorf, Mehl, Jackson, 2011). Anadolu’da genç volkanların yakınlarında, Tersiyer ve Kuvaterner yaşlı volkanizmanın etkin olduğu bölgelerde zengin obsidiyen yatakları oluşmuştur. Bu yataklar, Doğu Anadolu'da Süphan, Nemrut, Tendürek ve Ağrı, dağı, Orta Anadolu'da ise Hasandağ ve Erciyes dağı gibi genç büyük yanardağların çevrelerinde, gerek büyük lav akıntıları şeklinde, gerekse aglomeralar ve tüfler içerisinde, farklı boyutlarda parçalar halinde bulunmaktadırlar (Ercan, Yeğingil, Bigazi, Oddone, Özdoğan, 2010).

Prehistorik çağlarda insanlar tarafından, takı, ayna ve dekoratif eşya olarak kullanılmalarının yanı sıra kırıldıkları zaman, normal camlar gibi ince ve çok keskin kenarlı yüzeylere sahip olması nedeniyle obsidyenler kesici, delici alet yapımında (Doğanay, Altaş, 2013) hatta ameliyat bıçağı olarak kullanılmışlardır (Akbulut, 2016).   Diğer doğal materyallere göre kullanımındaki üstünlük ve çevrede yaygın olarak bulunması nedeniyle ilkel topluluklar arasında belirli kaynaklardan geniş ölçüde ticareti de yapılmıştır (Ercan, Yeğingil, Bigazi, Oddone, Özdoğan, 2010). Günümüzde arkeolojik kazılarda bulunan obsidiyen objelerin, yapılan arkometrik çalışmalar ile hangi bölgeye ait obsidiyen yataklarından temin edildiği saptanabilmektedir. Bu bilgi sayesinde arkeologlar, yazının olmadığı Prehistorik çağlarda bölgeler arası ilişkileri obsidyen üzerinde yapılan bu analizler sonucunda saptayabilmektedir (Güngördü, 2013).

Günümüzde, obsidiyene yarı değerli süs taşı atfedilmiştir. Obsidiyenler, yüzlek verdiği bölgelerde küçük işletmeler tarafından tespih, yüzük, küpe, kolye, spa taşı, plaket, isimlik gibi küçük boyutlu objeler üretiminde (Doğanay, Altaş, 2013; Demir, 2017). ham madde olarak sınırlı bir kullanımı vardır. Bunun sebebi obsidiyenin genellikle birkaç dm, çok nadiren metre mertebesinde boyutlarında kütleler halinde bulunmasıdır. Ayrıca camsı yapısı nedeniyle oldukça sert ve darbeye karşı dayanıksızdır. Bu nedenle bir doğal taş gibi levha, plaka haline getirilmemektedir. Bu ve benze özelikleri nedeniyle, diğer doğal taşlar gibi yapı malzemesi olarak geniş bir kullanım alanı bulamamıştır.

Endüstriyel cam, ergime sıcaklığı yüksek olan (1700 °C) kuvars kumuna soda ve kireç eklenmesi ile ergime sıcaklığını yaklaşık 1000 °C’ye düşürülmesi ile elde edilir. Elde edilen bu cam, pencere camı, şişe ve aydınlatma ürünleri gibi ihtiyaçlar için kullanılır (Akbulut, 2010).  Genellikle kristalleşmeden soğutulmuş inorganik bir füzyon ürünü olan cam, amorf bir yapıya sahip olduğundan, kristallerle karşılaştırıldığında, yapısı, periyodik bir kafeste düzenli atom dizilişinden yoksundur. Endüstriyel üretime uygun camların bileşimi, erime davranışı, şekillendirilebilirlik, uygun nihai özellikler ve kabul edilebilir fiyat gibi parametrelerle sınırlıdır. Örneğin, kuvars camı birçok açıdan olağanüstü özellikler gösterir, ancak yüksek erime sıcaklığı nedeniyle üretimi çok maliyetlidir. Erime sıcaklığı, alkali oksitlerin (Na2O) eklenmesiyle düşürülebilir, ancak elde edilen alkali silikat camlar, su ve atmosferik nemin etkilerine karşı zayıf direnç gösterir. Kimyasal dayanıklılık, diğer oksitlerin (CaO) varlığıyla iyileştirilir. Bu nedenler ile mevcut endüstiriyel camların bileşimi SiO2-CaO-Na2O sisteminden türetilmiştir. Tipik bir soda-kireç-silika camı ağırlıkça yaklaşık % 70 SiO2 içerir, geri kalan kısmını da esas olarak Na2O (soda) ve CaO (kireç) oluşturur. Bu camların, normal pencere camları gibi düz camlar, cam kaplar ve aydınlatma ürünleri gibi yerlerde kullanım alanları bulmaktadırlar (Hvalăč, 1983;  Eppler ve Eppler, 2000; Callister, 2007).

 Endüstriyel cam tamamen geri dönüşebilen bir malzemedir. Fakat ülkemizde birçok atıkta olduğu gibi geri dönüşüm farkındalığının yaygın olmaması ve kaynağında ayrıştırmanın yeterince yapılmaması nedeniyle endüstriyel cam atıkların geri dönüşüm oranı oldukça düşüktür 2019 yılında üretilen ve iç piyasaya sürülen cam ambalaj miktarı 871 bin ton ’dur.  Bu miktarın geri kazanım oranı ise % 32’dir (Pagçev, 2019)Bu cam ambalajlar kullanım sonrası kaynağında ayrıştırılamadığı için geri dönüştürememekte ve atılmaktadır.

 Birçok inorganik atığın yeniden kullanılmasında bilinen en iyi çözüm hiç şüphesiz beton üretiminde kısmen agrega ile yer değiştirilerek kullanılmasıdır. Bu atıklar; başta inşaat ve maden atıkları olmak üzere, demir cürufu, tuğla seramik atıkları, kül atıklar ve hatta araç lastikleri, pet şişe, plastik gibi atıklardır. Fakat hem endüstriyel cam hem de obsidiyen, beton üretiminde agrega olarak kullanıldıklarında, alkali silika reaksiyonuna (ASR) neden olduğundan tercih edilmezler. Bu nedenle gerek endüstriyel cam gerekse obsidiyenin, yapı malzemesi üretiminde agrega kaynağı olarak kullanılması durumunda, portand çimentosundan farklı bir bağlayıcıya ihtiyaç duyulur.

Atık malzemelerden kaplama yapı malzemesi üretimine yönelik çalışmalar daha çok doğal taş atıklarının, bağlayıcı olarak portland çimentosu ile birlikte kullanılarak geri kazanımı üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışmalar içerisinde nadiren de olsa polyester veya epoksi gibi kimyasal bağlayıcılar kullanılarak yapılmış çalışmalar mevcuttur. 

 Çelik ve Emrullahoğlu 1999, yaptıkları çalışmada, mermer atıklarını, polyester bağlayıcı kullanarak birleştirip, kaplama malzemesi elde etmişlerdir. Yaptıkları analizlerde elde ettikleri ürünün özelliklerinin, kaplama için kullanılan bir doğal taşa yakın olduğunu, bazı özelliklerinin ise  daha da iyi olduğunu rapor etmişlerdir.

             Ming, Chun, Fang, Shang, Jyh, Ming, ve Jeng 2008, % 40 atık cam tozu, % 60 ince granit agregası karışımına bağlayıcı olarak % 8’lik polimer reçinesi ekleyerek hazırladıkları karışımı 15 MPa’lık bir basınç altında ek olarak titreşim ve vakum uygulayıp yapay taş plakaları üretmişlerdir. Ürettikleri bu yapay taşın yoğunluğunu 2.445 kg/m3, su emme değerini % 0,02, basınç dayanımını 150 MPa ve eğilme dayanımını 51 MPa olarak belirlemişlerdir. 

             Sevinç ve Durgun, 2021, radyasyon absorplamak amacıyla farklı miktarlarda atık talaş, atık PVC talaşı, yumurta kabuğu ve vermiküliti epoksi bağlayarak kompozit malzeme üretmişlerdir.  Elde ettikleri Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri genel amaçlı ahşap esaslı kompozitlerden daha düşüktür. Bununla birlikte, yumurta kabuklarının eklenmesi mekanik özellikleri iyileştirmiştir.  Vermikülit ilavesi, radyasyon absorpsiyon kapasitesine biraz artırsa da özellikle, yumurta kabuklarının gama radyasyon kalkanı için bir katkı maddesi olarak kullanılabileceğini ortaya koymuşlardır.

             Bu çalışmada malzeme özellikleri oldukça birbirine yakın olan atık durumundaki evsel camlar (şişe), sanayi camları (pencere camı) ve obsidiyenler (volkanik camlar) kimyasal bağlayıcı (polyester) ile bir araya getirilerek iç mekân için kaplama malzemesi (aglomera taşı) üretilmiştir. Üretilen bu aglomera taşlarının malzeme özelikleri belirlenerek kaplama olarak kullanılan doğal yapı taşları ile karşılaştırılmıştır.