Atık cam tozu agregası kullanılarak üretilen reaktif pudra betonların fiziksel ve mekanik özelliklerine grafen oksitin etkisi
Effect of graphene oxide on physical and mechanical properties of reactive powder concrete produced by using waste glass powder aggregate
Yazar: SERDAR ARSLAN
Danışman: DOÇ. DR. HACI SÜLEYMAN GÖKÇE
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Cam tozları = Glass powders ; Grafen oksit = Graphene oxide ; Reaktif pudra beton = Reactive powder concrete

Özet:
Bu çalışmada, 3 nm kalınlığında nano grafen oksitin (nGO) Reaktif Pudra Beton (RPB) üzerinde etkisi ve nGO katkılı atık cam tozunun RPB içerisinde agrega olarak kullanılması incelenmiştir. Çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde geleneksel RPB kompozit matrisinin yapısına kütlece %0,035, %0,07, %0,14, %0,21, %0,35 ve %0,70 oranında nano grafen oksit eklenerek RPB'nin gelişimi planlanmıştır. Diğer parametreler sabit tutulup numuneler üzerinde basınç ve eğilme dayanımı, kılcal su emme, su emme, ultrases geçiş hızı, hızlı klorür geçirimliliği ve aşınma deneyleri yapılmıştır. Üretimde su/bağlayıcı oranı 0,16 olacak şekilde sabit tutulmuştur. Hazırlanan numunelerde 50 MPa ön sıkıştırma ve 2 gün 90±5°C etüv kürü uygulanmıştır. RPB'de çimento yerine kütlece %0,14 grafen oksitle güçlendirilmiş betonun, geleneksel Reaktif Pudra Betonla karşılaştırıldığında basınç mukavemetinde %24 artış, eğilme mukavemetinde %103 artış ve su geçirgenliğinde %80'lik bir azalma olduğunu göstermiştir. Büyük yüzey alanına sahip nGO'nun geleneksel RPB içerisinde sadece %0,14 oranında kullanılması ile birlikte betonun mekanik özellikleri üzerinde, özellikle eğilme dayanımının iyileştirilmesinde önemli etki sağladığı görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde ise RPB'de %0,14 nGO kullanılmasıyla karışımında optimum sonuçları veren RPBG0,14 karışımı referans numune olarak alınıp agrega yapısındaki kuvars kumu (KK) azaltılarak yerine kademeli olarak ağırlıkça %10, %20, %30, %40, %50 oranlarında atık cam tozu (ACT) kullanılmıştır. Yapılan deneylerde; %30 oranında ACT kullanılmasıyla basınç dayanımında %8, eğilme dayanımında %17 artış olduğunu ve su geçirgenliğinde ise %9 azalma olduğunu göstermiştir. ACT'nin RPB matrisininde kullanılabileceği ve %30 oranında ACT kullanılmasıyla dayanım-durabilite özelliklerinden kayıp vermeden çevreye duyarlı, daha ekonomik bir malzeme üretilebileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Reaktif pudra beton, nano grafen oksit, kuvars kumu, atık cam tozu

Abstract:
In this study, the effect of nano graphene oxide (nGO) with a thickness of  3 nm on reactive powder concrete (RPC) and the use of waste glass powder as aggregate in RPC, incorporating nGO have been examined. This study consists of two parts. In the first part of the study, the development of RPC has been investigated by adding nano graphene oxide to the structure of traditional RPC composite matrix at varying rates such as 0.035%, 0.07%, 0.14%, 0.21%, 0.35% and 0,70% by weight. By keeping other parameters constant, compressive and flexural strength, capillary water absorption, water absorption, ultrasound pulse velocity, rapid chloride ion permeability and abrasion tests were carried out on the samples. The water/binder ratio was kept constant at 0.16 throughout the process. A pre-compression of 50 MPa and 2 days of 90±5°C drying oven curing have been applied to the prepared samples. It indicated that concrete reinforced with 0.14% graphene oxide by weight of cement in RPC had a 24% increase in compressive strength, a 103% increase in flexural strength and an 80%  decrease in water permeability, as compared to traditional reactive powder concrete. With the use of only 0.14% of nGO with a large surface area in traditional RPC, it was found to have a significant effect on the mechanical properties of concrete, especially in improving bending strength.  Using 0.14% nGO in RPC, a mixture of RPCG0.14, which gave optimal results in its mixture, was taken as a reference sample and reducing the quartz sand (QS) in its aggregate structure, waste glass powder (WGP) was used instead gradually, at the rates of 10%, 20%, 30%, 40% and 50% by weight of quartz sand. With the use of 30% WGP in the experiments performed, it was found that there was an 8% increase in compressive strength, a 17% increase in flexural strength and a 9% decrease in water permeability. It has been observed that wGP can be used in RPB matrix, and with the use of 30% WGP, an environmentally friendly and more economical material can be manufactured without losing its strength and durability properties. 

Key Words: Reactive powder concrete, nano - graphene oxide, quartz sand, waste glass powder