Bazalt agrega ile üretilmiş ve bazalt fiber örgü ile güçlendirilmiş geçirimli betonun fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of physical and mechanical properties of pervious concrete produced with basalt aggregate and rainforced with basalt fiber mesh
Yazar: EMRE KARAALİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. BEKİR ÇOMAK
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Geçirimli beton = Permeable concrete ; Geçirimli üstyapılar = Porous pavement

Özet:
Kentleşmenin ve beton yapıların hızla artması ile yollar, kaldırımlar, park ve bahçelerde kullanılan geçirimsiz kaplamalar kent içi taşkın ve su baskınlarına sebep olmaktadır. Bu sebeple sürdürülebilir çözümlere her zaman olduğundan daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Geçirimsiz kaplamalara alternatif bir çözüm olarak, son yıllarda yaygın olarak araştırılan gözenekli yapısı sayesinde suyun verimli bir şekilde iletimini sağlayan geçirimli betonlar ön plana çıkmaktadır. Bu çalışma kapsamında geçirimli betonlara bazalt fiber örgü takviyesi yapılarak mekanik özelliklerinin değişimi araştırılmıştır. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, üç farklı agrega gradasyonu (%100 10-15 mm, %50 5-10 mm + %50 10-15 mm, %100 5-10 mm) ve üç farklı çimento macun hacmi (%15, %20 ve %25) kullanılarak geçirimli beton numuneleri üretilmiştir. Üretilen numuneler üzerinde taze beton birim hacim ağırlığı, boşluk oranı, basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, geçirimlilik deneyleri gerçekleştirilerek geçirimli betonların fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Birinci aşama sonunda en iyi performans veren geçirimli beton tasarımları seçilmiştir.  İkinci aşamada ise, en uygun karışım tasarımları kullanılarak, üretilen geçirimli beton numunelerinin yüksekliklerinin 1/3, 2/3'üne gelecek şekilde tek kat ve çift kat bazalt fiber örgü takviyesi yapılmıştır. Referans (Bazalt fiber örgü takviyesi olmayan), bazalt fiber örgü takviyeli (Tek katlı, 2 katlı) olarak üretilen geçirimli betonların fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek için basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, geçirimlilik ve eğilme dayanımı deneyleri üretilen numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak; bazalt fiber örgü takviyesi geçirimli betonların gözenekliliğini artırarak, betonların geçirimliliğini %122 oranına kadar artırmıştır. Ancak gözenekliliğin artmasıyla birlikte, bazalt fiber örgü katmanları agregalar arası bağı zayıflatarak basınç, çekme ve eğilme dayanımlarında sırasıyla %60, %23 ve %22 oranlarında düşüşlere neden olmuştur. Geçirimli betonların yük-yer değiştirme grafikleri incelendiğinde, betonların yük taşıma kapasitesi sonlanmasına rağmen, bazalt fiber örgü takviyeli olan numunelerin yük taşımaya devam ettiği görülmüştür. Çift kat bazalt fiber örgü takviyeli geçirimli beton numunelerinin tokluk değerleri referans geçirimli beton numunelere göre %1700' lere varan oranda daha yüksek bir değere sahip olmuştur. Bazalt fiber örgü takviyesi yapılarak geçirimli betonun mekanik özelliklerinin arttırılabileceği ve kaplama betonu olarak bazalt fiber örgü takviyeli geçirimli betonların rahatlıkla kullanılabilir olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
With the rapid increase in urbanization and concrete structures, impermeable coatings used in roads, pavements, parks and gardens cause urban flooding. For this reason, sustainable solutions are needed more than ever. As an alternative solution to impermeable coatings, pervious concretes, which thanks to their porous structure, which provides efficient transmission of water and have been widely researched in recent years, have come to the forefront. Within the extent of this study, the change of mechanical properties of pervious concretes was investigated by reinforcing basalt fiber mesh. The study consists of two stages. In the first stage, three different aggregate gradations (100% 10-15 mm, 50% 5-10 mm + 50% 10-15 mm, 100% 5-10 mm) and three different cement paste volumes (15%, 20% and 25%) were used to produce pervious concrete samples. The physical and mechanical properties of pervious concrete were determined by performing fresh concrete unit weight, void ratio, compressive strength, split tensile strength, permeability tests on the samples produced. At the end of the first stage, the best performing pervious concrete designs were selected. In the second stage, single layer and double layer basalt fiber mesh reinforcement was made by using the most suitable mixture designs, in a way to reach 1/3, 2/3 of the height of the produced pervious concrete samples. In order to determine the physical and mechanical properties of pervious concretes produced as reference (without basalt fiber mesh reinforcement) and basalt fiber mesh reinforced (single layer, 2-layer), compressive strength, splitting tensile strength, permeability and bending strength tests were carried out on the produced samples. In conclusion; basalt fiber mesh reinforcement increased the porosity of the pervious concretes, increasing the permeability of the concretes up to 122%. However, with the increase in porosity, basalt fiber lattice layers weakened the bond between aggregates, causing decreases in compressive, tensile and flexural strengths of 60%, 23% and 22%, respectively. When the load-displacement graphs of pervious concretes are examined, it is seen that the samples with basalt fiber mesh reinforcement continue to carry loads, even though the load carrying capacity of the concretes is terminated. The toughness values of the permeable concrete samples reinforced with double basalt fiber mesh were up to 1700% higher value than the reference pervious concrete samples. It has been concluded that the mechanical properties of pervious concrete can be increased by reinforcing basalt fiber mesh and in areas where pervious concrete is used as cladding concrete, permeable concrete reinforced with basalt fiber mesh can also be used easily