Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

A Study on Lightweight Building Elements Containing Waste Paper and Active Origin Expanded Perlite

Yıl 2025, Cilt: 12 Sayı: 25, 72 - 92, 30.04.2025
https://doi.org/10.54365/adyumbd.1583220

Öz

Global warming is an important issue that closely affects all sectors, including the construction sector. For this reason, many initiatives are being carried out to develop materials that can be produced with low energy consumption. One of these can be considered as the use of waste paper in the production of building materials. In addition, the use of hollow lightweight masonry concrete blocks in terms of thermal insulation in buildings has also become quite widespread in recent years. This article aims to examine sustainable building elements with hybrid aggregates used in the construction of infill walls made of recycled waste paper and active origin expanded perlite and pumice. In the study, the mechanical properties, density and thermal insulation performance of the masonry blocks obtained using waste paper, pumice and perlite were evaluated in order to create environmentally friendly and sustainable alternatives in the production of lightweight building materials. It is aimed to develop building elements that are more cost-effective, environmentally friendly and energy efficient compared to traditional building materials with recycled materials such as waste paper. According to the results obtained, although the compressive strength of the material decreases with the increase in the use of waste paper, it has been observed that it can meet the required compressive strength criteria according to RILEM. Compressive strength values of cube samples after 28 days of curing were determined in the range of 2.76 MPa - 3.38 MPa. The use of 20% waste paper and 15% expanded perlite provided a 16.4%, 15.2%, 14.4% and 13.8% reduction in the unit weight of the masonry block in 110, 150, 180 and 200 doses of binder, respectively. In addition, it was observed that thermal conductivity coefficient values of 0.143 to 0.167 W/mK could be achieved in lightweight blocks with the use of 35% waste paper. This study shows that hybrid aggregate structural elements can be used as a potential alternative for lightweight infill walls in the construction sector.

Kaynakça

  • MdNaeem QM, Khan UA, Diliprao PO, Chandrakant SA, Augad VA. Effective Utilization of Waste Paper Into Bricks / Papercrete Wall Panels. IARJSET International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology 2021; 8(4): 2393-8021.
  • Al Shibani TMS, Patil SG, Edin AMNS. Study on Masonry Blocks Fabricated from Waste Paper and Industrial Waste Spent Catalyst. International Journal of Environmental Engineering– IJEE 2016; 3(3): 28-32.
  • Ekong SA, Oyegoke DA, Edema AA, Robert UW. Density And Water Absorption Coefficient of Sandcrete Blocks Produced With Waste Paper Ash As Partial Replacement of Cement. Advances In Materials Science 2022; 22(4): 85-97.
  • Mohammed BS. Papercrete as infill Material for Composite Wall System. European Journal of Scientific Research 2009; 34(4): 455-462.
  • Robert UW, Etuk SE, Agbasi OE, Okorie US, Lashin A. Hygrothermal properties of sandcrete blocks produced with raw and hydrothermally-treated sawdust as partial substitution materials for sand. Journal of King Saud University–Engineering Sciences 2021. (In Press). https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.10.005
  • Azar JP, Najarchi M, Sanaati B, Najafizadeh MM, Mirhosseini SM. The experimental assessment of the effect of paper waste ash and silica fume on improvement of concrete behavior. KSCE Journal of Civil Engineering 2019; 23: 4503 – 4515.
  • Robert UW, Etuk SE, Iboh UA, Umoren GP, Agbasi OE, Abdulrazzaq ZT. Thermal and mechanical properties of fabricated plaster of paris filled with groundnut seed coat and waste newspaper materials for structural application. Építôanyag-Journal of Silicate Based and Composite Materials 2020; 72(2): 72 – 78.
  • Ochoa de Alda JAG. Feasibility of Recycling Pulp and Paper Mill Sludge in the Paper and Board Industries. Resources, Conservation and Recycling 2008; 52(7): 965-972.
  • Delcasse MM, Rahul V, Abhilash C, Pavan MK. Papercrete Bricks - An Alternative Sustainable Building Material. Int. Journal of Engineering Research and Application 2017; 7(3): 9-14.
  • Manisha NG. Constructing structures using ecobricks. Internatonal Journal of Recent Trends in Engineering & Research 2016; 2(4): 159-164.
  • Matthew W. Developing a Low cost, Sustainable Housing Prototype using Recycled Waste Materials in Tijuana, Mexico. In: 25th Conference on Passive and Low Energy Architecture, Dublin, İrlanda; 2008.
  • Karthik A, Mohammed NR, Vetrivel S, Atharsh KR, Vijay M. Study On Hollow Block Using Waste Paper And Plastics. Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR) 2024;11(3): 277-291.
  • Yusoff, TMAT, Jeni, MLA, Kosnin HB. Mechanical Properties of Concrete Block Containing Recycled Paper Sludge (RPS) as Replacement Material. Progress in Engineering Application and Technology 2023; 4(2): 772-779.
  • Akinwumi II, Olatunbosun OM, Olofinnade OM, Awoyera PO. Structural evaluation of lightweight concrete produced using waste newspaper and office paper. Civil and Environmental research 2014; 6(7): 160-167.
  • Solahuddin BA, Yahaya FM. Properties of concrete and structural behaviour of reinforced concrete beam containing shredded waste paper as an additive. International Journal of Concrete Structures and Materials 2023; 17(1): 26.
  • Maroliya MK. Load Carrying Capacity of Hollow Concrete Block Masonry Wall. International Journal of Engineering Research and Applications 2012; 2(6): 382-385.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Yükleme Hızının Hafif Agregalı Farklı Tasarımlarda İmal Edilmiş Kâgir Blok Elemanların Basınç Dayanımına Etkisi. Beykent Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 2024: 17(2); 1-18.
  • Kalkan ŞO, Gündüz L. The influence of anhydrite III as cement replacement material in production of lightweight masonry blocks for unreinforced non-load bearing walls. Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies 2022; 7(4): 322-338.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Lightweight Cellular Hollow Concrete Blocks Containing Volcanic Tuff Powder, Expanded Clay and Diatomite for Non-Load Bearing Walls. Teknik Dergi 2020; 31(6); 10291-10313.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Sürdürebilir Yapılarda Geotekstil Keçe Katmanlı Hafif Betondan Mamul Kâgir Blok Elemanların Termal Yalıtım Verimliliğinin Geliştirilmesi Üzerine Bir Yaklaşım. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2023: 10(21); 182-197.
  • Ásgeirsson H. Léttsteypur ur vikri, (Lightweight pumice concrete), IBRI, 1984.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Perlit Genleştirmede Sıcaklık Değişiminin Agrega Karakteristiğine Etkileri Üzerine Bir İnceleme-Yeni Bir Yaklaşım. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi 2023; 11(1), 21-40.
  • Al-Jabri KS, Hago AW, Al-Nuaimi AS, Al-Saidy AH. Concrete blocks for thermal insulation in hot climate. Cement and Concrete Research 2005; 35: 1472-1479.
  • Gündüz L. (Ed.) 1998, Pomza Teknolojisi (Pomza Karakterizasyonu), Cilt I, Temuz 1998, Isparta, s285.
  • Berge O. Lätt isolerande konstruktrionsbeton med isländsk pimpsten som ballast, Västra Frölunda, 1983.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Kâgir Blok Üretiminde Farklı Orijinli İki Pomzanın Performansları Üzerine Karşılaştırmalı Bir Analiz: Tomarza ve Tatvan Örneği. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2022; 25(4): 537-555.
  • Ilakkiya R, Dhanalakshmi G. Experimental investigation on concrete using waste paper. Int. Res. J. Eng. Technol. (IRJET) 2018: 5(2); 1995-1999.
  • Functional Classification of Lightweight Concretes, Recommendation, RILEM LC2, second edition, 1978.
  • Ma J, Wang T, Wang H, Yu Z, Shen X. A state-of-the-art review on the utilization of calcareous fillers in the alkali activated cement. Construction and Building Materials 2022; 357: 129348.
  • Huang G, Hui R, Wang X. The Creep and Shrinkage of Concrete. China Electric Power Press, 2012; 95-104.
  • Asamoto S, Ohtsuka A, Kuwahara Y, Miura C. Study on effects of solar radiation and rain on shrinkage, shrinkage cracking and creep of concrete. Cem. Concr. Res. 2011; 41(6): 590-601.
  • Neville AM, Properties of the Concrete, (4th Edition), Pitman Publishing Limited, London, 2000.
  • McCarter WJ, Watson DW, Chrisp TM. Surface zone concrete: drying, absorption, and moisture distribution. ASCE J. Mater. Civil Eng 2001; 13(1): 49-57.
  • Gündüz L. A technical report on lightweight aggregate masonry block manufacturing in Turkey. Suleyman Demirel University, Isparta, Turkey 2005; 1-110.
  • ESCSI, A Technical report on Rotary Kiln Produced Structural Lightweight Aggregate, Expanded Shale, Clay and Slate, England, pp.1-19, 1997.
  • Brown NJ, Skinner M. Report on Concrete Mix Design For Lightweight Masonry Units Using Yali Pumice Coarse and Fine Aggregates. Report No: 89/3408D/2923, STATS Scotland Ltd., East Kilbride, Scotland, UK, 1990.
  • Bomhard H. Lightweight concrete structures, potentialities, limits and realities. The Concrete Society, The Construction Press, Lancaster, London, New York, UK, 1980, pp.227-290.

Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme

Yıl 2025, Cilt: 12 Sayı: 25, 72 - 92, 30.04.2025
https://doi.org/10.54365/adyumbd.1583220

Öz

Küresel ısınma, inşaat sektörü dahil olmak üzere tüm sektörleri yakından etkileyen önemli bir konudur. Bu nedenle, düşük enerji tüketimiyle üretilebilen malzemeler geliştirmek için birçok girişim gerçekleştirilmektedir. Bunlardan bir tanesi atık kağıtların yapı malzemeleri üretiminde kullanımı olarak değerlendirilebilir. Ayrıca, binalarda ısı yalıtımı açısından boşluklu hafif kagir beton blokların kullanımı da son yıllarda oldukça yaygınlaşmıştır. Bu makalede, geri dönüştürülmüş atık kâğıt ve aktif orijinli genleşmiş perlit ve pomzanın dolgu duvar yapımında kullanılan hibrit agregalı sürdürülebilir yapı elemanlarının incelenmesi amaçlanmaktadır. Çalışmada, hafif yapı malzemesi üretiminde çevre dostu ve sürdürülebilir alternatifler oluşturmak için atık kâğıt, pomza ve perlit kullanılarak elde edilen kagir blokların mekanik özellikleri, yoğunluk ve ısı yalıtımı açısından performansı değerlendirilmiştir. Atık kâğıt gibi geri dönüştürülmüş malzemelerle geleneksel yapı malzemelerine kıyasla daha düşük maliyetli, çevreye duyarlı ve enerji verimliliği sağlayan yapı elemanlarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, atık kâğıt kullanımının artışı ile malzemenin basınç dayanımı düşse de RILEM’e göre gerekli basınç dayanım kıstasını sağlayabildiği gözlemlenmiştir. Küp örneklerinin 28 gün kür sonrası basınç dayanım değerleri 2,76 MPa – 3,38 MPa aralığında belirlenmiştir. %20 atık kâğıt ve %15 genleşmiş perlit kullanımının kagir bloğun birim ağırlıklarında 110, 150, 180 ve 200 doz bağlayıcı kullanımlarında sırasıyla %16,4, %15,2, %14,4 ve %13,8’lik hafiflemesini sağlamıştır. Ayrıca, %35 atık kâğıt kullanımı ile hafif bloklarda 0,143 ile 0,167 W/mK ısı iletkenlik katsayısı değerlerinin sağlanabildiği gözlemlenmiştir. Bu çalışma, hibrit agregalı yapı elemanlarının inşaat sektöründe hafif dolgu duvarlar için potansiyel bir alternatif olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

Kaynakça

  • MdNaeem QM, Khan UA, Diliprao PO, Chandrakant SA, Augad VA. Effective Utilization of Waste Paper Into Bricks / Papercrete Wall Panels. IARJSET International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology 2021; 8(4): 2393-8021.
  • Al Shibani TMS, Patil SG, Edin AMNS. Study on Masonry Blocks Fabricated from Waste Paper and Industrial Waste Spent Catalyst. International Journal of Environmental Engineering– IJEE 2016; 3(3): 28-32.
  • Ekong SA, Oyegoke DA, Edema AA, Robert UW. Density And Water Absorption Coefficient of Sandcrete Blocks Produced With Waste Paper Ash As Partial Replacement of Cement. Advances In Materials Science 2022; 22(4): 85-97.
  • Mohammed BS. Papercrete as infill Material for Composite Wall System. European Journal of Scientific Research 2009; 34(4): 455-462.
  • Robert UW, Etuk SE, Agbasi OE, Okorie US, Lashin A. Hygrothermal properties of sandcrete blocks produced with raw and hydrothermally-treated sawdust as partial substitution materials for sand. Journal of King Saud University–Engineering Sciences 2021. (In Press). https://doi.org/10.1016/j.jksues.2021.10.005
  • Azar JP, Najarchi M, Sanaati B, Najafizadeh MM, Mirhosseini SM. The experimental assessment of the effect of paper waste ash and silica fume on improvement of concrete behavior. KSCE Journal of Civil Engineering 2019; 23: 4503 – 4515.
  • Robert UW, Etuk SE, Iboh UA, Umoren GP, Agbasi OE, Abdulrazzaq ZT. Thermal and mechanical properties of fabricated plaster of paris filled with groundnut seed coat and waste newspaper materials for structural application. Építôanyag-Journal of Silicate Based and Composite Materials 2020; 72(2): 72 – 78.
  • Ochoa de Alda JAG. Feasibility of Recycling Pulp and Paper Mill Sludge in the Paper and Board Industries. Resources, Conservation and Recycling 2008; 52(7): 965-972.
  • Delcasse MM, Rahul V, Abhilash C, Pavan MK. Papercrete Bricks - An Alternative Sustainable Building Material. Int. Journal of Engineering Research and Application 2017; 7(3): 9-14.
  • Manisha NG. Constructing structures using ecobricks. Internatonal Journal of Recent Trends in Engineering & Research 2016; 2(4): 159-164.
  • Matthew W. Developing a Low cost, Sustainable Housing Prototype using Recycled Waste Materials in Tijuana, Mexico. In: 25th Conference on Passive and Low Energy Architecture, Dublin, İrlanda; 2008.
  • Karthik A, Mohammed NR, Vetrivel S, Atharsh KR, Vijay M. Study On Hollow Block Using Waste Paper And Plastics. Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR) 2024;11(3): 277-291.
  • Yusoff, TMAT, Jeni, MLA, Kosnin HB. Mechanical Properties of Concrete Block Containing Recycled Paper Sludge (RPS) as Replacement Material. Progress in Engineering Application and Technology 2023; 4(2): 772-779.
  • Akinwumi II, Olatunbosun OM, Olofinnade OM, Awoyera PO. Structural evaluation of lightweight concrete produced using waste newspaper and office paper. Civil and Environmental research 2014; 6(7): 160-167.
  • Solahuddin BA, Yahaya FM. Properties of concrete and structural behaviour of reinforced concrete beam containing shredded waste paper as an additive. International Journal of Concrete Structures and Materials 2023; 17(1): 26.
  • Maroliya MK. Load Carrying Capacity of Hollow Concrete Block Masonry Wall. International Journal of Engineering Research and Applications 2012; 2(6): 382-385.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Yükleme Hızının Hafif Agregalı Farklı Tasarımlarda İmal Edilmiş Kâgir Blok Elemanların Basınç Dayanımına Etkisi. Beykent Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 2024: 17(2); 1-18.
  • Kalkan ŞO, Gündüz L. The influence of anhydrite III as cement replacement material in production of lightweight masonry blocks for unreinforced non-load bearing walls. Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies 2022; 7(4): 322-338.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Lightweight Cellular Hollow Concrete Blocks Containing Volcanic Tuff Powder, Expanded Clay and Diatomite for Non-Load Bearing Walls. Teknik Dergi 2020; 31(6); 10291-10313.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Sürdürebilir Yapılarda Geotekstil Keçe Katmanlı Hafif Betondan Mamul Kâgir Blok Elemanların Termal Yalıtım Verimliliğinin Geliştirilmesi Üzerine Bir Yaklaşım. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2023: 10(21); 182-197.
  • Ásgeirsson H. Léttsteypur ur vikri, (Lightweight pumice concrete), IBRI, 1984.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Perlit Genleştirmede Sıcaklık Değişiminin Agrega Karakteristiğine Etkileri Üzerine Bir İnceleme-Yeni Bir Yaklaşım. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi 2023; 11(1), 21-40.
  • Al-Jabri KS, Hago AW, Al-Nuaimi AS, Al-Saidy AH. Concrete blocks for thermal insulation in hot climate. Cement and Concrete Research 2005; 35: 1472-1479.
  • Gündüz L. (Ed.) 1998, Pomza Teknolojisi (Pomza Karakterizasyonu), Cilt I, Temuz 1998, Isparta, s285.
  • Berge O. Lätt isolerande konstruktrionsbeton med isländsk pimpsten som ballast, Västra Frölunda, 1983.
  • Gündüz L, Kalkan ŞO. Kâgir Blok Üretiminde Farklı Orijinli İki Pomzanın Performansları Üzerine Karşılaştırmalı Bir Analiz: Tomarza ve Tatvan Örneği. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2022; 25(4): 537-555.
  • Ilakkiya R, Dhanalakshmi G. Experimental investigation on concrete using waste paper. Int. Res. J. Eng. Technol. (IRJET) 2018: 5(2); 1995-1999.
  • Functional Classification of Lightweight Concretes, Recommendation, RILEM LC2, second edition, 1978.
  • Ma J, Wang T, Wang H, Yu Z, Shen X. A state-of-the-art review on the utilization of calcareous fillers in the alkali activated cement. Construction and Building Materials 2022; 357: 129348.
  • Huang G, Hui R, Wang X. The Creep and Shrinkage of Concrete. China Electric Power Press, 2012; 95-104.
  • Asamoto S, Ohtsuka A, Kuwahara Y, Miura C. Study on effects of solar radiation and rain on shrinkage, shrinkage cracking and creep of concrete. Cem. Concr. Res. 2011; 41(6): 590-601.
  • Neville AM, Properties of the Concrete, (4th Edition), Pitman Publishing Limited, London, 2000.
  • McCarter WJ, Watson DW, Chrisp TM. Surface zone concrete: drying, absorption, and moisture distribution. ASCE J. Mater. Civil Eng 2001; 13(1): 49-57.
  • Gündüz L. A technical report on lightweight aggregate masonry block manufacturing in Turkey. Suleyman Demirel University, Isparta, Turkey 2005; 1-110.
  • ESCSI, A Technical report on Rotary Kiln Produced Structural Lightweight Aggregate, Expanded Shale, Clay and Slate, England, pp.1-19, 1997.
  • Brown NJ, Skinner M. Report on Concrete Mix Design For Lightweight Masonry Units Using Yali Pumice Coarse and Fine Aggregates. Report No: 89/3408D/2923, STATS Scotland Ltd., East Kilbride, Scotland, UK, 1990.
  • Bomhard H. Lightweight concrete structures, potentialities, limits and realities. The Concrete Society, The Construction Press, Lancaster, London, New York, UK, 1980, pp.227-290.
Toplam 37 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Yapı Malzemeleri
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Lütfullah Gündüz 0000-0003-2487-467X

Şevket Onur Kalkan 0000-0003-0250-8134

Erken Görünüm Tarihi 26 Nisan 2025
Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2025
Gönderilme Tarihi 11 Kasım 2024
Kabul Tarihi 18 Mart 2025
Yayımlandığı Sayı Yıl 2025 Cilt: 12 Sayı: 25

Kaynak Göster

APA Gündüz, L., & Kalkan, Ş. O. (2025). Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(25), 72-92. https://doi.org/10.54365/adyumbd.1583220
AMA Gündüz L, Kalkan ŞO. Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Nisan 2025;12(25):72-92. doi:10.54365/adyumbd.1583220
Chicago Gündüz, Lütfullah, ve Şevket Onur Kalkan. “Atık Kâğıt Ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme”. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12, sy. 25 (Nisan 2025): 72-92. https://doi.org/10.54365/adyumbd.1583220.
EndNote Gündüz L, Kalkan ŞO (01 Nisan 2025) Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12 25 72–92.
IEEE L. Gündüz ve Ş. O. Kalkan, “Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme”, Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 12, sy. 25, ss. 72–92, 2025, doi: 10.54365/adyumbd.1583220.
ISNAD Gündüz, Lütfullah - Kalkan, Şevket Onur. “Atık Kâğıt Ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme”. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 12/25 (Nisan 2025), 72-92. https://doi.org/10.54365/adyumbd.1583220.
JAMA Gündüz L, Kalkan ŞO. Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2025;12:72–92.
MLA Gündüz, Lütfullah ve Şevket Onur Kalkan. “Atık Kâğıt Ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme”. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 12, sy. 25, 2025, ss. 72-92, doi:10.54365/adyumbd.1583220.
Vancouver Gündüz L, Kalkan ŞO. Atık Kâğıt ve Aktif Orijinli Genleşmiş Perlit İçeren Hafif Yapı Elemanları Üzerine Bir İnceleme. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2025;12(25):72-9.