Farklı granülometrili geçirimli polimer betonun özeliklerinin belirlenmesi ve modellenmesi
Modeling and determination of pervious polymer concrete properties with different granulometry
Yazar: ABDURRAHİM EMRE ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET CANBAZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Küresel iklim değişikliği, artan kentleşme ve doğal kaynakların tükenmesi, yağmur suyunun etkili bir şekilde yönetimini sağlayacak yenilikçi yapı malzemelerine duyulan ihtiyacı artırmıştır. Geçirimli beton, sürdürülebilir kentleşme için önemli bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Literatürde bu konuda gerçekleştirilen çalışmaların çoğunlukla geleneksel çimento ile edilen geçirimli beton üzerine odaklandığı, ancak çimento hamuru yerine polimer reçine kullanımın sınırlı sayıda olduğu görülmüştür. Bu tez, bağlayıcı olarak polyester ve epoksi reçine, agrega olarak ise farklı tane çaplarında kalsit ve bazalt kırma taş kullanılarak üretilen geçirimli polimer betonların mekanik ve dayanıklılık özeliklerini belirlemeyi ve elde edilen bulgularla literatüre katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Geçirimli polimer betonun fiziksel ve mekanik özeliklerini belirlemek amacıyla gerçekleştirilen tezde, numunelerin birim ağırlıkları, ultrases geçiş hızları, geçirimlilik katsayıları, boşluk oranları, eğilme dayanımları, basınç dayanımları ve yarmada çekme dayanımları incelenmiştir. Agresif ortam koşullarına dayanıklılığının değerlendirilmesi için numuneler, 28 ve 56 donma-çözülme çevrimi, %10'luk HCl ve %10'luk MgSO4 çözeltilerinde 90 ve 180 gün boyunca bekletilerek ayrıca 50°C ve 100°C sıcaklıklarda etüvde bekletilerek koşullandırılmıştır. Numunelerin mikro yapısında oluşan değişimler SEM görüntüleri, EDS analizi ve Mikro-BT taramalarıyla incelenmiştir. Python programı kullanılarak reçine türünün, agrega türünün ve agrega tane çapının geçirimlilik katsayısına etkisi lineer regresyon analizi ile matematiksel olarak modellenmiştir.

Sonuç olarak polimer reçine kullanılarak % 40 boşluk oranlarında, geçirimlilik katsayısı 11 mm/s'nin, basınç dayanımı 11 MPa'ın üzerinde geçirimli betonlar elde edilmiştir. Epoksi reçine ile üretilen numunelerin polyester bağlayıcılı numunelere göre daha yüksek mekanik dayanım ve geçirimlilik özelikleri sunduğunu ve agresif koşullar altında üstün performans sergilediği görülmüştür. Bu tez, geçirimli polimer betonların çevresel katkılarına, mekanik özeliklerine ve dayanıklılık performansına dikkat çekmektedir.

Abstract:
Global climate change, increasing urbanization and the depletion of natural resources have increased the need for innovative building materials to effectively manage rainwater. Pervious concrete is considered as an important solution for sustainable urbanization. In the literature, it was observed that most of the studies on this subject focused on pervious concrete made with traditional cement, but the use of polymer resin instead of cement paste was limited. This study aims to determine the mechanical and durability properties of pervious polymer concretes produced using polyester and epoxy resins as binders and calcite and basalt crushed stone with different grain diameters as aggregates and to contribute to the literature with the findings obtained.

In the study carried out to determine the physical and mechanical properties of permeable polymer concrete, unit weights, ultrasonic pulse velocities, permeability coefficients, void ratios, flexural strengths, compressive strengths and splitting tensile strengths were investigated. In order to evaluate the resistance to aggressive environmental conditions, the specimens were conditioned for 28 and 56 freeze-thaw cycles, kept in 10% HCl and 10% MgSO4 solutions for 90 and 180 days, and kept in an oven at 50°C and 100°C. The changes in the microstructure of the samples were examined using SEM images, EDS analysis, and Micro-CT scans.The effect of resin type, aggregate type and aggregate grain diameter on the permeability coefficient was mathematically modeled by linear regression analysis using Python software.

As a result, permeable concretes with a void ratio of 40%, permeability coefficient of more than 11 mm/s and compressive strength of more than 11 MPa were obtained using polymer resin. It was observed that the specimens produced with epoxy resin offered higher mechanical strength and permeability properties than the specimens with polyester binder and exhibited superior performance under aggressive conditions. This study highlights the environmental contributions, mechanical properties and durability performance of permeable polymer concretes.