Pomza ve perlit agregası içeren mineral katkılı taşıyıcı hafif betonların enerji performansı açısından değerlendirilmesi
Evaluation of mineral additives added structural lightweightconcrete containing pumice and perlite aggregates in terms ofenergy performance
Yazar: SAFA NAYIR
Danışman: PROF. DR. ŞAKİR ERDOĞDU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada pomza ve perlit agregası içeren mineral katkılı taşıyıcı hafif beton üretimi ve bu taşıyıcı hafif betonların normal ağırlıklı beton ile karşılaştırmalı olarak enerji performansı açısından değerlendirmesi amaçlanmıştır. Taşıyıcı hafif beton üretiminde mineral katkı olarak uçucu kül ve metakaolin kullanılmıştır. Üretilen betonlar üzerinde çökme, birim ağırlık, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yarmada çekme dayanımı, su emme, porozite, kılcal su emme, hızlı klorür geçirimliliği, aşınma, basınç altında su işleme derinliği ve ısı iletkenlik katsayısı karakteristikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Üretilen betonlara ilişkin belirlenen ısı iletkenlik katsayıları ve birim ağırlıklar bir örnek daire için enerji performansı değerlendirmesi yapmak amacıyla DesignBuilder programında kullanılmıştır. Örnek daire için enerji performansı ve enerji verimliliği, taşıyıcı hafif beton ve normal ağırlıklı beton kullanılması durumunda karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Değerlendirmede örnek dairenin dış duvarındaki ısı kayıpları, ısıtma dönemi dış duvardaki ısı kayıpları, ısıtma yükleri, soğutma yükleri, aylık ve yıllık toplam ısıtma/soğutma yükleri dikkate alınmıştır. Üretilen hafif betonlar ilgili standartta taşıyıcı hafif betonlar için öngörülen sınır şartları sağlamıştır. Mineral katkıların taşıyıcı hafif betonun özellikle durabilite özelliklerinde belirgin bir iyileşme sağladığı tespit edilmiştir. Normal ağırlıklı betona kıyasla, tüm taşıyıcı hafif betonlar örnek daire için daha az toplam yıllık enerji tüketmiştir. Normal ağırlıklı betona kıyasla, taşıyıcı hafif betonların örnek daire için yıllık %23 ila %30 oranında enerji tasarrufu sağladığı tespit edilmiştir. Toplam soğutma yükleri açısından bir değerlendirme yapıldığında soğutma yükü ihtiyacının beton bileşimi açısından önemli derecede etkilenmediği görülmektedir.

Abstract:
In this study, it is aimed to produce mineral additives added structural lightweight concrete containing pumice and perlite aggregate and to evaluate these structural lightweight concretes in terms of energy performance in comparison with normal weight concrete. Fly ash and metakaolin were used as mineral additives. The characteristics of slump, unit weight, compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength, water absorption, porosity, capillary water absorption, rapid chloride permeability, abrasion, water penetration depth under pressure and thermal conductivity coefficient were determined experimentally. The thermal conductivity coefficients and unit weights determined for the produced concretes were used in the DesignBuilder program to evaluate the energy performance for a sample flat.  Energy performance and energy efficiency for the sample flat were evaluated comparatively in case of using structural lightweight concrete and normal weight concrete. In the evaluation, heat losses on the outer wall of the sample flat, heat losses on the outer wall during the heating period, heating loads, cooling loads, monthly and annual total heating/cooling loads were taken into consideration. The produced lightweight concretes have met the critical conditions stipulated in the relevant standard for structural lightweight concretes. It has been determined that mineral additives provide a significant improvement especially in the durability properties of lightweight concrete. Compared to normal weight concrete, all lightweight concretes consumed less total annual energy for the sample flat. Compared to normal weight concrete, it has been determined that structural lightweight concrete provides 23% to 30% annual energy savings for the sample flat. When an evaluation is made in terms of total cooling loads, it is seen that the cooling load requirement is not significantly affected in terms of concrete composition.