Genleştirilmiş camın hafif beton agregası olarak değerlendirilmesi
Evaluation of the expanded glass as a light concrete aggregate
Yazar: SEMA GÜLENGÜL
Danışman: PROF. DR. FİLİZ KAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Hafif agrega = Lightweight aggregate ; Hafif beton = Lightweight concrete ; Zemin elastisite modülü = Soil elasticity modulus

Özet:
Günümüzde, gözenekli ve hafif malzemelerin kullanımı, farklı endüstriyel alanlarda giderek artan bir eğilim göstermektedir. Bu malzemeler genellikle inşaat sektöründe hafif yapı elemanları üretmek için kullanılırlar. Hafif beton, normal betondan çok daha düşük yoğunluğa sahiptir. Oldukça gözenekli veya hücresel özelliklerinden dolayı gelişmiş yalıtım performansı gibi pek çok avantaja sahip bir malzemedir. Hafif beton üretmek için çeşitli hafif agrega türleri kullanılır ve bu hafif agregaların özellikleri malzeme özelliklerini önemli şekilde etkiler. Hafifliği, yanmazlık özelliği ve su geçirgenliğinin düşük olması gibi özelliklerinden faydalanmak amacı ile bu çalışmada, hafif beton agregası olarak geri dönüştürülmüş camdan elde edilen genleştirilmiş cam kullanılmıştır.
Bu çalışmada; hacimce farklı oranlarda genleştirilmiş cam ve doğal kum kullanılarak, hafif betonlar üretilmiştir (Genleştirilmiş cam oranı: %0, %5, %10, %15, %20). Aynı harç karışımlarına, işlenebilirliği sağlamak ve su oranını azaltmak amacıyla akışkanlaştırıcı katkı maddesi ilave edilerek hazırlanmıştır. Çeşitli birim ağırlıklarda üretilen hafif agregalı betonların, basınç dayanımları, elastisite modülleri, ısıl iletkenliği ve su emme oranları ile birim ağırlıkları araştırılmıştır.
Genleştirilmiş cam içeren beton numunelerin yoğunluğu 1.5-2.2 g/cm3, su emme oranları %4-16.69, ısı iletim katsayıları 1-0.063 W/mK, 28 günlük basınç dayanımları 18.3-68.8 MPa aralığında değişmektedir. Kontrol beton numunelerine kıyasla genleştirilmiş cam oranı arttıkça beton numunelerin yoğunluğu, su emme oranı, ısı iletim katsayısı ve basınç dayanımı azalmıştır. Bu azalma genleştirilmiş camın düşük yoğunluk (0.17-0.23 g/cm3), düşük su emme oranı (%23), düşük ısı iletim katsayısına (0.0639 W/mK) sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada betonun elastisite modulü, UPV metodu kullanılarak araştırılmıştır. Genleştirilmiş cam içeren beton numunelerin dinamik elastisite modülü 18.6-40.23 GPa arasında değişmektedir. Kontrol beton numunelerine kıyasla genleştirilmiş cam oranı arttıkça dinamik elastisite modülü azalmıştır. Kum içeren beton numunelerin dinamik elastisite modülü daha yüksektir. 
Genleştirilmiş camın hafif beton üretiminde kullanılması; yapının deprem yükünün azaltılması, yenilenmeyen doğal kaynakların korunması, atık kaynakların yeniden kazanımı, çevre kirliliğinin önlenmesi, enerjinin korunması ve enerjinin üretimde yeniden kullanılması gibi açılardan oldukça avantajlı olacağı düşünülmektedir. Elde edilen deneysel sonuçların literatürle uyumlu olması, genleştirilmiş camın hafif beton üretiminde kullanılabilirliğini desteklemiştir.

Anahtar Kelimeler: Hafif beton, genleştirilmiş cam, mekanik özellikler, elastisite modülü

Abstract:
At present, the use of porous and lightweight materials has shown an increasing trend in different industrial areas. These materials are generally used to produce lightweight structural elements in the construction industry. Lightweight concrete has a much lower density than normal concrete. It is a material with many advantages, such as improved insulation performance due to its highly porous or cellular properties. Various types of lightweight aggregates are used to produce lightweight concrete and the properties of these lightweight aggregates significantly affect the material properties. In this study, expanded glass granules made from recycled glass were used in order to benefit from its light weight, non-flammability and low water permeability.
In this study, the lightweight concretes were produced by changing the ratio of expanded glass and natural sand (Ratio of expanded glass: 0%, 5%, 10%, 15%, 20%). The same mortar mixtures were also prepared using a plasticizer additive to ensure workability and reduce water content. The compressive strength, modulus of elasticity, thermal conductivity, water absorption rates and unit weights of lightweight aggregate concretes produced in various unit weights were investigated.
Density of concrete samples containing expanded glass is 1.5-2.2 g/cm3, water absorption rates are 4-16.69%, heat transmission coefficient is 1-0.0639 W/m.K, 28 day, compressive strengths vary between 18.3-68.8 MPa. Density, water absorption rate, heat conduction coefficient and compressive strength of concrete samples decreased as the ratio of expanded glass increased compared to control concrete samples. This reduction is due to the fact that the expanded glass has a low density (0.17-0.23 g/cm3), a low water absorption rate (23%), and a low heat conduction coefficient (0.0639 W/m.K). The 28-day compressive strength of expanded glass-containing concrete samples ranged from 18.3 to 68.8 MPa. As the proportion of expanded glass increased compared to the control concrete samples, the compressive strength of the concrete samples decreased. In this study, elasticity modulus of concrete was investigated by UPV testing method. Dynamic elasticity modulus decreased as the ratio of expanded glass increased compared to control concrete samples. The dynamic modulus of elasticity of concrete samples containing expanded glass in changes rouge of 18.6-40.23 GPa. The dynamic modulus of elasticity of concrete samples containing sand is higher.
The use of expanded glass granules in light concrete production is thought to be very advantageous in terms of reducing the earthquake load of the structure, preserving the non-renewable natural resources, recovering the waste resources, preventing environmental pollution, protecting the energy and reusing the energy in production. The fact that the experimental results were compatible with the literature supported the usability of expanded glass granules in light concrete production.

Key Words: Lightweight concrete, expanded glass, mechanical properties, elasticity modulus