Kastamonu Yöresinde Doğal Olarak Yetişen Orman Gülünün Alkaliyle Aktive Edilmiş Cüruf/Uçucu Kül Esaslı Köpük Betonun Performansı Üzerindeki Mühendislik Etkisi
Proje Durumu: Devam Ediyor
Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Oğuzhan Yavuz BAYRAKTAR
Proje Kodu: KÜ-İHT/GTÜHIZDES-2024/05
Proje Başlama Tarihi: 17.02.2025
Proje Süresi: 24 Ay
Destekleyen Diğer Kurum ve Kuruluşlar:
Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü
ÖZET
Kastamonu yöresinde büyük yayılış alanına sahip orman gülü türlerinden Rhododendron ponticum ormanlık alanlarda istilacı ve istenmeyen türlerden birisi olarak bilinir. Kastamonu ormanlarında yoğun bir şekilde yetişmesi, çoğunlukla ormancılık faaliyetlerine negatif yönde etkili olması, ekonomik olarak yeterince değerlendirilememesi bu türün karakteristik özelliklerindendir. Proje kapsamında Kastamonu yöresinde doğalolarak yetişen orman gülü (Rhododendron ponticum) türlerinden köpük beton üretimi yapmak amaçlanmıştır. Bu kapsamda öncelikle, Kastamonu ormanlarından bu türe ait yaprak ve odun örnekleri toplanarak kurutulup, öğütülerek bağlayıcı olarak kullanılacaktır. Bununla birlikte, beton üretimi çevreyi sera gazlarıyla kirletmekte ve büyük miktarda doğal kaynak tüketmektedir. Sonuç olarak, inşaat sektöründe çevre dostu yapı malzemeleri üretmek için orman gülü kullanımına önem verilecektir. Bu çalışma, sırasıyla granüle yüksek fırın cürufu (GBFS) ve uçucu kül (FA) kısmi ikamesi olarak orman gülünün (RP) etkilerini inceleyerek çevre dostu alkali ile aktive edilmiş köpük beton (AAFC) üretmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada, GBFS yerine RP içeriği %0,%5, %10 ve %15 olan ve FA yerine RP içeriği %0, %5, %10 ve %15 olan AAFC karışımları denecektir. One-part metodu ile üretilecek olan AAFC karışımları 80oC’de 24 saat kürlenecektir. Farklı RP içeriklerinin AAFC karışımlarının fırın kurusu yoğunluğu, akışkanlık, su emme, porozite, kapilerite, termal iletkenlik, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yüksek sıcaklık dayanımı ve hidroklorik asit (HCI) dayanımı üzerindeki etkileri değerlendirilecektir. Karışımların mikro yapısı SEM ve EDS ile analiz edilecektir. Proje başarılı olduğu takdirde hem orman gülünün ekonomik olarak değerlendirilmesi sağlanacak ve böylece yöre halkına ekonomik destek sağlanacak, hem de orman alt tabakasındaki bu istilacı türün temizlenmesi sağlanacağından ormanların bakım ve gençleştirme maliyetleri önemli ölçüde azaltılabilecektir. Böylece, proje sonuçları uygulamaya aktarılarak önemli oranda ekonomik ve sosyal katkı sağlanacaktır.
Anahtar Kelimeler: Alkali ile aktive edilmiş köpük beton, Termal, Rhododendron ponticum, Dayanıklılık
ABSTRACT
Rhododendron ponticum, one of the rhododendron species with a large distribution area in the Kastamonu region, is known as one of the invasive and unwanted species in forest areas. The characteristic features of this species are that it grows intensively in Kastamonu forests, has a negative impact on forestry activities, and cannot be economically utilized sufficiently. Within the scope of the project, it is aimed to produce foam concrete from the rhododendron (Rhododendron ponticum) species that grows naturally in the Kastamonu region. In this context, firstly, leaf and wood samples of this species will be collected from Kastamonu forests, dried, ground, and used as a binder. However, concrete production pollutes the environment with greenhouse gases and consumes large amounts of natural resources. As a result, the use of rhododendron will be emphasized in the construction industry to produce environmentally friendly building materials. This study aims to produce environmentally friendly alkali-activated foam concrete (AAFC) by investigating the effects of rhododendron (RP) as a partial replacement of granulated blast furnace slag (GBFS) and fly ash (FA), respectively. In this study, AAFC mixtures with RP content of 0%, 5%, 10% and 15% instead of GBFS and with RP content of 0%,5%, 10% and 15% instead of FA will be tested. AAFC blends will be produced by the one-part method and cured at 80 °C for 24 hours. The effects of different RP contents on the oven dry density, flowability, water absorption, porosity, capillarity, thermal conductivity, compressive strength, flexural strength, high temperature strength, and hydrochloric acid (HCl) resistance of AAFC blends will be evaluated. The microstructure of the blends will be analyzed by SEM and EDS. If the project is successful, both the economic utilization of rhododendron will be ensured, thus providing economic support to the local people, and the maintenance and rejuvenation costs of forests will be significantly reduced as this invasive species will be removed from the forest substrate. Thus, the results of the project will be transferred to practice, and a significant economic and social contribution will be made.
Keywords: Alkali-activated foam concrete, Thermal, Rhododendron ponticum, Durability
BEKLENEN PROJE ÇIKTILAR
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
Bu proje, ekonomik, akademik ve sosyal alanlarda çok yönlü çıktılar üretmeyi hedeflemektedir. Orman gülünün (Rhododendron spp.) sürdürülebilir biçimde değerlendirilmesi ve çeşitli alanlarda katma değer yaratacak biçimde kullanılması sayesinde, proje çıktılarının hem bölgesel hem de ulusal ölçekte etkili sonuçlar doğurması beklenmektedir.
Kısa Vadede proje uygulamasının ilk aşamasında, orman köylülerine ekonomik katkı sağlanması öne çıkmaktadır. Orman gülünün ekonomik değere dönüştürülmesi, köy halkına ek gelir kapısı yaratacak; bu da kısa vadede kırsal kalkınmaya doğrudan yansıyacaktır. Ayrıca proje süresince düzenlenecek eğitimler, atölye çalışmaları ve saha uygulamaları sayesinde yerel halk, bitkinin toplanması, işlenmesi ve muhafazası konularında teknik bilgi ve uygulama becerisi kazanacaktır. Bununla birlikte, orman gülünün ormancılık faaliyetlerine engel olduğu alanlardan temizlenmesiyle orman işletme müdürlüklerinin operasyonel süreçleri hızlanacak ve maliyetler düşecektir.
Orta vadede, projenin en önemli çıktılarından biri beton üretim maliyetlerinde kayda değer bir düşüş sağlanmasıdır. Orman gülünden elde edilen katkıların beton üretiminde kullanılması sayesinde, üreticilerin hammadde maliyetleri azalacak, bu da özellikle konut sektöründe ekonomik avantaj sağlayacaktır. Bu süreç, bölgedeki inşaat faaliyetlerinin daha uygun maliyetlerle yürütülmesine ve konut fiyatlarının erişilebilir seviyelere çekilmesine katkı sunacaktır. Ayrıca proje kapsamında elde edilen teknik veriler ve analiz sonuçları, ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayınlanacak bilimsel makaleler ve bildiriler aracılığıyla akademik literatüre kazandırılacaktır. Bu yayınlar, üniversitemizin bilimsel görünürlüğünü artırırken, proje ekibinin akademik yetkinliğinin gelişmesine de katkıda bulunacaktır. Aynı zamanda proje sürecinde yetişen genç araştırmacılar, edindikleri bilgi ve deneyim sayesinde gelecekte benzer projelerde aktif rol alabilecek düzeyde nitelikli insan kaynağı olarak bölgeye ve sektöre katkı sunacaktır.
Uzun vadede projenin en önemli çıktısı, patent potansiyeline sahip ürünlerin geliştirilmesidir. Orman gülünden elde edilecek inovatif ürünlerin patent sürecine taşınması, hem proje ekibine hem de üniversiteye ekonomik ve akademik anlamda önemli kazanımlar sağlayacaktır. Bu çıktılar, üniversite-sanayi iş birliğini güçlendirecek ve bölgesel Ar-Ge kapasitesinin gelişimine ivme kazandıracaktır. Proje çıktıları ayrıca, bölgedeki ekonomik yapının çeşitlenmesine, istihdamın artmasına ve özellikle genç nüfus için yeni iş olanaklarının doğmasına katkı sağlayacaktır. Uzun vadede elde edilecek deneyim ve bilgi birikimi, benzer projelerin farklı bölgelerde uygulanabilirliğini mümkün kılacak; böylece proje, ülke genelinde yaygınlaştırılabilir bir model haline gelecektir. Ayrıca, projenin sürdürülebilirlik odaklı yaklaşımı, doğal kaynakların verimli kullanımına katkı sağlayarak bölgesel kalkınma stratejilerinde çevresel hassasiyetleri ön plana çıkaracaktır. Bu sayede hem ekonomik hem de ekolojik denge gözetilerek uzun soluklu, sürdürülebilir bir kalkınma modeli oluşturulmuş olacaktır.
Kısaca özetlemek gerekirse, bu proje kısa vadede yerel anlamda ekonomik fayda ve elde edilen bilgi aktarımı, orta vadede maliyet avantajı ve akademik üretkenlik, uzun vadede ise inovasyon, patentleşme ve sürdürülebilir kalkınma çıktıları ile çok boyutlu ve kalıcı etkiler yaratacaktır.
BEKLENEN PROJE ÇIKTILARININ UYGULAMA PLANI
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
Bu proje kapsamında elde edilecek çıktılar, kısa, orta ve uzun vadede planlı sistematik ve sürdürülebilir adımlar ile hayata geçirilecektir. Planın temel amacı, proje sonuçlarının yalnızca akademik bir katkı olarak kalmamasını, aynı zamanda ekonomik, sosyal ve çevresel fayda sağlayacak somut uygulamalara dönüştürülmesini sağlamaktır. Böylece proje, hem bölgesel hem de ulusal kalkınma hedeflerine hizmet edecek bir model hâline gelecektir.
Kısa vadeli uygulama planı olarak, projenin ilk yılı, temel saha çalışmaları ve hazırlık aşamalarına odaklanacaktır. Öncelikle, orman gülünün toplanması, işlenmesi ve depolanmasına yönelik programlar düzenlenecektir. Böylelikle proje sürecine aktif katılım sağlayarak teknik bilgi düzeyini yükseltecek ve uygulamalara hazır hale getirecektir. Bu dönemde elde edilen ilk veriler ışığında deneme üretimleri yapılacak, malzeme karakterizasyonu, dayanım, işlenebilirlik, çevresel etki laboratuvar testleri tamamlanacaktır. Bu süreçte beton üreticileri ile yakın iş birliği ve koordinasyon sağlanarak, orman gülü katkılı betonun uygun oranları ve optimum karışım tasarımları belirlenecektir. Ayrıca, proje sonuçlarının izlenebilirliği için düzenli veri toplama ve raporlama sistemi oluşturulacaktır. Bu dönemde ayrıca, proje çıktılarının yaygınlaştırılması amacıyla bilgilendirme toplantıları düzenlenecektir.
Orta vadeli uygulama planı olarak, laboratuvar ortamında başarıyla elde edilen bulguların uygulamalara aktarılması planlanmaktadır. Bu uygulamalar sonucunda, orman gülü katkılı betonun teknik performansı, ekonomik avantajları ve çevresel etkileri detaylı olarak analiz edilecektir. Bu analizlerden elde edilen sonuçlar, hem yerel uygulamalara rehberlik edecek hem de akademik çıktılara temel oluşturacaktır. Bu dönemde, proje çıktılarının ulusal ve uluslararası akademik platformlarda sunulacak makale ve bildirilerle desteklenecek, böylece bilimsel görünürlük artırılacaktır. Ayrıca, proje sürecinde yetiştirilen araştırmacıların Ar-Ge ekiplerinde istihdam edilmesi teşvik edilerek bölgedeki nitelikli insan kaynağının gelişimi sağlanacaktır. Bu dönem, aynı zamanda patent başvuruları için gerekli teknik ve hukuki hazırlıklar tamamlanarak inovatif sonuçların ticarileşme sürecine zemin hazırlanacaktır.
Uzun vadeli uygulama planı olarak, proje çıktılarının sürdürülebilir bir üretim ve uygulama modeline dönüştürülmesi hedeflenmektedir. Bu kapsamda, proje kapsamında geliştirilen tekniklerin ticarileştirilmesi için üniversite-sanayi iş birlikleri derinleştirilecek, bölgesel üretim ağları oluşturulacaktır. Patent başvuruları tamamlandıktan sonra, orman gülünden üretilen katkıların beton üretiminde yaygın olarak kullanılması için gerekli standartlar ve teknik şartnameler hazırlanacak ve ilgili sektörlerle paylaşılacaktır. Ayrıca, bölgesel düzeyde elde edilen başarıların ulusal politikalara entegrasyonu için kamu kurumları ile iş birlikleri geliştirilecektir. Uzun vadede ayrıca, bu proje kapsamında kazanılan bilgi birikimi ve deneyim, benzer ekosistemlere sahip diğer bölgelerde de uygulanarak ülke genelinde yaygınlaştırılabilir bir kalkınma modeli haline getirilecektir. Çıktıların sürdürülebilirliğini sağlamak amacıyla düzenli performans değerlendirmeleri yapılacak ve gerekli güncellemeler uygulama planına entegre edilecektir.
Bu uygulama planı, proje çıktılarının kısa vadede altyapı ve eğitim, orta vadede pilot uygulama ve bilimsel yaygınlaştırma, uzun vadede ise ticarileşme ve sürdürülebilir kalkınma aşamalarında sistematik bir şekilde hayata geçirilmesini öngörmektedir. Böylece, proje çıktıları sadece akademik bilgi olarak kalmayacak; ekonomik fayda, yerel kalkınma ve çevresel sürdürülebilirlik açısından somut katkılar sağlayacaktır.
PROJENİN BÖLGESEL KALKINMAYA KATKISI
(KISA-ORTA-UZUN VADE)
Bu proje, ekonomik, sosyal ve çevresel yönleriyle bölgesel kalkınmaya doğrudan katkı sağlamayı hedeflemektedir. Orman gülünün (Rhododendron spp.) katma değerli ürünlere dönüştürülmesi, hem kırsal kesimde yaşayan halkın gelir seviyesini artıracak hem de bölge ekonomisinin sürdürülebilir şekilde gelişmesine olanak tanıyacaktır. Kapsamlı uygulama planı sayesinde proje çıktıları, kısa, orta ve uzun vadede farklı düzeylerde etkiler oluşturacaktır.
Projenin kısa vadeli katkıları oldukça önemlidir, Projenin sağlayacağı en önemli katkı, orman köylülerinin ekonomik gelirlerinde artış olmasıdır. Orman gülünün kontrollü ve bilinçli bir şekilde toplanması ve işlenmesi sayesinde, bölgedeki hane halkları yeni bir gelir kaynağına kavuşacaktır. Ayrıca, orman gülünün ormancılık faaliyetlerine engel olduğu alanlardan temizlenmesi, orman işletme müdürlüklerinin iş yükünü azaltacak ve ormancılık faaliyetlerinin daha düşük maliyetle, hızlı ve verimli bir şekilde yürütülmesini mümkün kılacaktır. Bu durum, bölgedeki kamu kaynaklarının daha etkin kullanılmasına katkı sağlayarak kısa vadede ekonomik verimliliği artıracaktır.
Projenin orta vadeli katkısı en çok da inşaat ve yapı sektöründe hissedilecektir. Orman gülünden elde edilen katkıların beton karışımlarında kullanılmaya başlanması, beton üretim maliyetlerinde kayda değer bir düşüş sağlayacaktır. Bu maliyet avantajı, özellikle konut sektöründe daha ekonomik çözümler sunacak ve konut fiyatlarının daha erişilebilir seviyelere çekilmesine yardımcı olacaktır. Bunun yanı sıra, proje kapsamında elde edilen teknik ve bilimsel veriler, ulusal ve uluslararası akademik platformlarda yayımlanacak makaleler ve bildirilerle bilim dünyasına kazandırılacaktır. Bu durum, hem proje ekibinin hem de üniversitenin akademik görünürlüğünü artırarak bölgenin bilimsel ve teknolojik gelişimine katkı sağlayacaktır. Ayrıca, proje süresince yetiştirilen genç araştırmacılar, bölgedeki diğer sanayi ve Ar-Ge projelerinde görev alarak nitelikli iş gücü kapasitesini güçlendirecek, bu da orta vadede insan kaynağı kalitesini yükseltecektir.
Projenin uzun vadeli katkısında, sürdürülebilir ve kalıcı bir kalkınma modeli oluşturacaktır. Orman gülünün ekonomiye kazandırılmasıyla birlikte, bölgedeki ekonomik yapı çeşitlenecek, yerel istihdam olanakları artacak ve genç nüfus için yeni iş imkânları doğacaktır. Bu gelişme, kırsal göçün azalmasına katkı sağlayarak bölgedeki sosyal dengeleri koruyacaktır. Proje kapsamında geliştirilen yenilikçi tekniklerin patentlenmesi ve ticarileştirilmesi, üniversite-sanayi iş birliğini derinleştirecek ve bölgenin Ar-Ge kapasitesini güçlendirecektir. Uzun vadede, proje süresince kazanılan bilgi birikimi ve deneyim, benzer ekosistemlere sahip diğer bölgelerde de uygulanarak ülke genelinde yaygınlaştırılabilir bir kalkınma modeli haline gelecektir. Ek olarak, proje çıktılarının çevresel sürdürülebilirlik hedefleriyle uyumlu olması, doğal kaynakların daha verimli ve bilinçli kullanılmasına olanak sağlayacak, böylece ekonomik büyüme ile ekolojik denge arasında uyum sağlanacaktır.
Sonuç olarak, bu proje; kısa vadede gelir artışı ve eğitim, orta vadede sanayiye entegrasyon ve maliyet avantajı, uzun vadede ise sürdürülebilir kalkınma ve inovasyon sağlayarak bölgesel kalkınmayı çok boyutlu bir şekilde destekleyecektir. Proje çıktılarının planlı ve sistematik bir şekilde uygulanmasıyla, bölge ekonomisi güçlenecek, sosyal refah artacak ve çevresel sürdürülebilirlik sağlanarak bütüncül bir kalkınma modeli oluşturulacaktır.
