Polipropilen lif ile güçlendirilmiş köpük betonlarda taban külünün hafif agrega olarak kullanımının araştırılması
Utilization of bottom ash as lightweight aggregate in foam concretes
Yazar: DUYGU ÖZTÜRK YARAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN YAVUZ BAYRAKTAR
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Köpük beton, geleneksel betona göre daha yüksek akışkanlığı, azaltılmış ağırlığı, artırılmış ısıl ve yangın direnci ve daha düşük maliyeti nedeniyle günümüzde inşaat sektöründe büyük önem kazanmaktadır. Bu çalışma, ince agregalar ve polipropilen lifler olarak taban külü içeren köpük betonun özelliklerinin incelenmesine odaklanmaktadır. Bu amaçla, iki farklı dozajda çimento (300 ve 400 kg/m3), üç farklı dozajda köpük maddesi (40, 50 ve 60 kg/m3) ve üç polipropilen lif içeriği (hacimce %0, 0.5 ve 1), taban külü içeren fiber takviyeli köpük betonun taze, fiziksel, mekanik, termal ve dayanıklılık özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, yüksek sıcaklığın köpük betonun özellikleri üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Sonuçlar, köpük içeriğindeki artışla birlikte köpük betonun görünür porozitesinde, su emmesinde ve kapilaritesinde bir artış olduğunu göstermektedir. Sırasıyla köpük maddesi, çimento ve polipropilen lif içeriğinin artmasıyla köpük betonun ısıl iletkenliğinde, gözenekliliğinde ve büzülmesinde bir azalma gözlenir. Yüksek sıcaklık altında, köpük ajan içeriğindeki artışla birlikte köpük betonun kütle kaybında azalma ve basınç ve eğilme dayanımlarında artış gözlenmektedir. Köpük beton numunelerinin yüksek sıcaklığa maruz bırakıldıktan sonra yapılan SEM analizinde, kalsiyum silikat fazlarının ayrıştığını termal gerilmelerden kaynaklanan çatlaklar ve birbirine bağlı gözenekler görülmüştür. Ayrıca yüksek miktarda köpük içeriği, polipropilen lif ve çimento içeriğine sahip köpük betonun donma-çözülme direncinin arttığı belirlenmiştir. Sonuçlar, ince agregalar ve polipropilen lifler olarak taban külü içeren tüm köpük beton karışımlarının, Amerikan Beton Enstitüsü yönergelerine göre orta mukavemetli beton olarak kullanılabileceğini ve bunun da gelişmiş köpük beton performansı ve sürdürülebilir yapı tasarımına katkı sağlayacağı görülmüştür.

ANAHTAR KELİMELER:Taban külü, Sürdürülebilirlik, Durabilite, Köpük beton, Yüksek sıcaklık

Abstract:
Foam concrete is gaining a lot of importance in the construction industry nowadays due to its higher flowability, reduced weight, enhanced thermal and fire resistance, and lower cost than traditional concrete. This study focuses on examining the properties of foam concrete having bottom ash as fine aggregates and polypropylene fibers. For this purpose, two different dosages of cement (300 and 400 kg/m3), three different dosages of foam agent (40, 50, and 60 kg/m3), and three polypropylene fiber content (0, 0.5, and 1% by volume of mix) are considered to investigate the fresh, physical, mechanical, thermal and durability properties of fiber-reinforced foam concrete having bottom ash. Furthermore, the effect of elevated temperature on the properties of foam concrete is also studied. Results show an increase in apparent porosity, water absorption, and sorptivity of foam concrete with the increase in foam agent content. A decrease in foam concrete's thermal conductivity, porosity, and shrinkage is also observed with the increase in foam agent, cement, and polypropylene fiber content, respectively. Under elevated temperature, a decrease in mass loss and an increase in compressive and flexural strengths of foam concrete are observed with the increase in foam agent content. Scanning electron microscopic analysis of the foam concrete samples after exposure to the elevated temperature shows the cracks and inter-connected pores due to the thermal stresses by decomposing calcium silicate phases. Furthermore, improved freeze-thaw resistance of foam concrete having high amounts of foaming agent, polypropylene fiber, and cement content is noticed. Results show that all the foam concrete mixes incorporating bottom ash as fine aggregates and polypropylene fibers can be used as moderate-strength concrete following American Concrete Institute guidelines, leading to enhanced foam concrete performance and sustainable construction.

KEYWORDS: Bottom ash, Sustainability, Foam concrete, High temperature, Durability