Beton yollar için kullanılabilen kevlar lifin boyut etkisinin araştırılması
Kevlar fibers investigation of the size effect for the concerete road
Yazar: ZABIHULLAH HEMAT
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN ÜNSAL BAYRAK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Yol üstyapısında betonun görevi, trafikten gelen tekil yükleri zemine aktarırken aynı zamanda deformasyonu önlemektir. Eğilmeye karşı zayıf olan betonu iyileştirmek amacıyla içerisine lif katılmaktadır. Haberleşme sektöründe fiber optik kabloların dış tehlikelerden korumak için kevlardan oluşan kılıf kullanılmaktadır. Atık olan bu kevların herhangi bir yerde kullanılmamasından dolayı ekonomiye tekrar kazandırılması ve doğa kirliliği önlenmesi için rijit üstyapılarda kullanılması düşünülmüştür.
Yöntem: Bu çalışmada, fiber optik kablolardan elde edilen kevlar lifin boyut etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, kevlar lif uzunluğu (0 cm, 1,5 cm, 3 cm, 4,5 cm), su/çimento oranı (0.30, 0.35, 0.40, 0.45), lif oranı (%0, %0.5, %0.75, %1), ve gradasyon (1. 2. 3. 4.) parametreleri kullanılarak numuneler hazırlanmıştır. Deney tasarımı olarak Taguchi yöntemi kullanılmış ve basınç mukavemeti için 150x150x150 mm küp numuneler ve eğilme mukavemeti için 70x70x280 mm prizma numuneler üretilmiştir. 
Bulgular: Yapılan Taguchi optimizasyonlarında basınç mukavemeti için optimum durumun A4, B4, C4 ve D2 olduğu belirlenmiştir. Burada A4, lif uzunluğunun 4. seviyesi olan 4.5 cm lifi, B4, su/çimentonun 4. seviyesi olan 0.45, C4, lif oranının 4. seviyesi olan %1 ve D2, ikinci gradasyonu temsil etmektedir. Benzer şekilde, eğilme mukavemetinin optimum durumunu A3, B1, C4 ve D2 olarak elde edilmiştir. Tokluk için optimum durum ise, A4, B4, C4 ve D2 olarak elde edilmiştir.  
Sonuç: Yapılan deneyler sonucunda betona kevlar lifin katılmasıyla 61.35 MPa'lık maksimum basınç dayanımı ve 11.886 MPa'lık bir eğilme dayanımı elde edilmiştir. Lifsiz betona göre 1.5, 3 ve 4.5 cm uzunluğunda eklenen liflerin betonun basınç mukavemetlerinde yapmış oldukları artış oranları sırasıyla %3.1, %8.5 ve %10.2 olarak belirlenmiştir. Benzer şekilde, kontrol betonuyla karşılaştırıldığında eğilme mukavemetinde en fazla artışın %10.7 ile 3cm'lik kevlar lif kullanılması durumunda olduğu belirlenmiştir. Enerji yutmak kapasitesi için en büyük tokluk değerinin lif uzunluğunun 4. seviyesinde, su/çimento oranının 4. seviyesinde, lif oranının 4. Seviyesinde, Gradasyon 2. Seviyesinde olduğu durumda elde edilmiştir. Lif uzunluğunun artmasıyla enerji yutma kapasitesi normal betona göre yaklaşık olarak %170 – 505 arasında artırmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Rijit üstyapı, atık Kevlar, Tokluk, Kevlar lifi, Taguchi metodu.  
Ağustos 2021, 93 Sayfa

Abstract:
Purpose: The task of concrete in the road pavement is to prevent deformation while transferring the individual loads from the traffic to the ground. Fiber is added to improve the concrete, which is weak against bending. In the communication sector, sheath made of kevlar is used to protect fiber optic cables from external hazards. Since this waste kevlar is not used anywhere, it is thought to be used in rigid superstructures to reintroduce it to the economy and to prevent nature pollution.
Method: In this study, the size effect of kevlar fiber obtained from fiber optic cables was investigated. For this purpose, kevlar fiber length (0 cm, 1.5 cm, 3 cm, 4.5 cm), water/cement ratio (0.30, 0.35, 0.40, 0.45), fiber ratio (0%, 0.5%, 0.75%, 1%), and gradation (1. 2. 3. 4.) parameters were used to prepare the samples. The Taguchi method was used as the experimental design and 150x150x150 mm cube samples were produced for compressive strength and 70x70x280 mm prism samples were produced for flexural strength. 
Findings: Results: In the Taguchi optimizations, it was determined that the optimum condition for compressive strength was A4, B4, C4 and D2. Here, A4 represents 4.5 cm fiber which is the 4th level of fiber length, B4 represents 0.45 which is the 4th level of water/cement, C4 represents the 4th level of fiber ratio 1% and D2 represents the second gradation. Similarly, the optimum state of flexural strength was obtained as A3, B1, C4 and D2. The optimum state for toughness was obtained as A4, B4, C4 and D2.
Results: As a result of the experiments, a maximum compressive strength of 61.35 MPa and a flexural strength of 11,886 MPa were obtained by adding kevlar fiber to the concrete. Compared to fiberless concrete, the increase rates of 1.5, 3 and 4.5 cm long fibers added in the compressive strength of the concrete were determined as 3.1%, 8.5% and 10.2%, respectively. Similarly, it was determined that the highest increase in flexural strength compared to the control concrete was 10.7% when 3 cm kevlar fiber was used. The highest toughness value for energy absorption capacity was obtained at the 4th level of fiber length, 4th level of water/cement ratio, 4th level of fiber ratio, 2nd grade of gradation. With the increase in fiber length, the energy absorption capacity increased by approximately 170-505% compared to normal concrete.
Keywords: Rigid pavement, used Kevlar, kevlar fiber, Toughness, Taguchi method.
August 2021, 93 Pages