Geri dönüşüm malzemesi olarak araç lastik çelik lifli betonun yüksek sıcaklık koşullarında mekanik ve mikroyapısal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and microstructure properties of vehicle tire steel fiber concrete as recycling material under high temperature conditions
Yazar: ERSİN AYHAN
Danışman: PROF. DR. ABDULHALİM KARAŞİN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT DOĞRUYOL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Yüksek performanslı beton = High performance concrete ; Yüksek sıcaklık = High temperature

Özet:
Giderek artan Dünya nüfusunun artan konfor talebi araç sayısının da artmasına neden olmuştur. Bu artışla bağlantılı olarak kullanılan araç lastikleri de belli bir dönemden sonra servis ömrünü tamamlayarak atıl duruma düşmektedir. Gittikçe popüler hale geri dönüşüm kavramı daha sağlıklı ve daha yaşanabilir bir Dünya için eşsiz bir ufuk açmış ve cesaret vermiştir. Bu nedenle bu konuda sayısız bilimsel çalışmalar yapılmıştır. Atık araç lastiğinin değerlendirmesi günümüzde de aktif yürütülen bir süreçtir. Ancak popüler hale gelen yeşil beton kavramına ışık tutması bakımından atık lastiklerin yan ürünlerinin betonda kullanımı da ilgi görmeye başlamıştır. Bu çalışmada, ağır vasıta lastiklerinin geri dönüşümünden elde edilen atık lastik çeliği lifinin betonda kullanımı üzerine, geri dönüşüm ve hammadde ihtiyacının azaltılması hedefini de içeren deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bir deney grubunda atık lastik çeliği betona ince agrega yerine betona hacimce %0,4 oranında eklenirken, diğer deney grubunda hacimce %0,8 oranında eklenmiştir. Bu çalışmada, ağır vasıta lastiklerinin geri dönüşümünden elde edilen atık lastik çeliği lifinin betonda kullanımı üzerine, geri dönüşüm ve hammadde ihtiyacının azaltılması hedefini de içeren deneysel çalışmalar yapılmıştır. Çalışmada 28 günlük küre maruz kalmış 150×300 mm ebatlarında ve 150×150×600 mm ebatlarında üretilen 9'ar adet silindir ve kiriş numuneler ile mekanik analizlerin yanı sıra 36 adet olarak üretilen 15 cm küp betonların yüksek sıcaklık koşullarındaki davranışları ile sıcaklık öncesi davranışları arasındaki sonuçlar arasında güçlü bir ilişki olup olmadığını anlamak üzere birçok mikroyapısal analiz deneyi gerçekleştirilmiştir. Çalışma, ISO 834 ve ASTM E119 standartlarına göre yapı ve inşaat malzemeleri için yangın senaryosuna bağlı olarak 400, 600 ve 800 oC hedef sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Hedeflenen yüksek sıcaklıklara 60 dakika boyunca maruz bırakılan 15 cm küp kontrol betonu ve kompozit beton numunelerindeki basınç dayanımı kayıpları ve karakterizasyon değişiklikleri dayanım açısından karşılaştırılmıştır. Literatürde atık lastik çelik lif takviyeli beton ile ilgili yeterli veri olmadığı anlaşıldığından ultrasonik darbe hızı (UPV), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel termal analiz (DTA), X-ışını kırınım analizi (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizleri de yapılmıştır. Genel sonuçlar, lif katkılı betonun yüksek sıcaklıklarda beton performansına önemli katkılar sağladığını göstermiştir.

Abstract:
The increasing comfort demand of the growing world population has led to an increase in the number of vehicles. In connection with this increase, the vehicle tires used in connection with this increase complete their service life after a certain period and become idle. The increasingly popular concept of recycling has opened a unique horizon and encouraged a healthier and more livable world. For this reason, countless scientific studies have been conducted on this subject. Waste tire recycling is still an active process today. However, the use of by-products of waste tires in concrete has also started to attract attention in terms of shedding light on the popular green concrete concept. In this study, experimental studies were carried out on the use of waste tire steel fiber obtained from recycling heavy vehicle tires in concrete, with the aim of recycling and reducing the need for raw materials. In one experimental group, waste tire steel was added to concrete at 0.4% by volume instead of fine aggregate, while in the other experimental group it was added at 0.8% by volume. In this study, experimental studies were carried out on the use of waste tire steel fiber obtained from the recycling of heavy vehicle tires in concrete, including the aim of recycling and reducing the need for raw materials. In the study, in addition to mechanical analyses with 9 cylinder and beam specimens of 150×300 mm and 150×150×600 mm each, which were exposed to 28 days of curing, many microstructural analysis experiments were carried out to understand whether there is a strong relationship between the results between the behaviour of 15 cm cubes of concrete produced in 36 pieces under high temperature conditions and their pre-temperature behaviour. The study was carried out at target temperatures of 400, 600 and 800 oC depending on the fire scenario for building and construction materials according to ISO 834 and ASTM E119 standards. Compressive strength losses and characterisation changes in 15 cm cube control concrete and composite concrete specimens exposed to the targeted high temperatures for 60 minutes were compared in terms of strength. Ultrasonic pulse velocity (UPV), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction analysis (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses were also carried out as there is not enough data on waste tyre steel fibre reinforced concrete in the literature. The overall results showed that fibre reinforced concrete made significant contributions to concrete performance at elevated temperatures.