Beton geri dönüşüm iri agregasının karakterizasyonu, iyileştirilmesi ve beton üretiminde kullanılması
Characterization and rehabilitation of recycled concrete aggregate and its utilization in concrete
Yazar: HOJJAT HOSSEINNEZHAD
Danışman: PROF. DR. KAMBİZ RAMYAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Agrega = Aggregate ; Beton = Concrete ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Yeniden kazanma = Recycling ; İyileştirme teknikleri = Improvement techniques

Özet:
Bu çalışmada, laboratuvarda 3 farklı s/ç oranına sahip ve iki farklı doğal agrega içeren 6 beton karışımından elde edilen 6 çeşit geri dönüşüm agregasına (GDA) ek olarak bir GDA'da piyasadan temin edilmiştir. GDA'ların su emme kapasitesine ilaveten harç içeriği, porozitesi ve boşluk yapısı 3 boyutlu olarak Micro-CT görüntüleme tekniği ile belirlenmiştir. Ardından, GDA üzerindeki harç tabakası farklı iyileştirme yöntemleri ile güçlendirilmiş veya uzaklaştırılmıştır. İyileştirme yöntemlerinden mekanik işlem en etkili ve aynı zamanda ekonomik yöntem olarak belirlenmiştir. Bu yöntemi uygulayarak 2 çeşit iyileştirilmiş iri GDA, bunların iyileştirilmemiş hali (2 çeşit) ve kontrol agregası olarak kırma kireçtaşı agregası olmak üzere 5 farklı iri agrega ile üç farklı s/ç oranında 15 adet beton karışımı hazırlanmıştır. Hazırlanan betonların taze hal özelikleri, mekanik özellikleri, su taşınım özelikleri, hacim sabitliği ve aşınma direnci incelenmiştir. Son olarak 15 karışımın maliyet analizi yapılmıştır. 
Sonuçta, GDA'nın su emme oranı kaynak betonun su/çimento oranının artışı ile artmıştır. MicroCT analizi sonucu GDA'ların agrega oranı, harç oranı ve boşluk oranının sırasıyla, %64 - 70, %28 – 32 ve %1 - 3 arasında olduğu saptanmıştır. GDA'yı iyileştirmek için yapılan ısıl işlem, asitte bekletme ve şerbet emdirme yöntemlerinde GDA'nın su emme oranı yalnızca %1-4 aralığında azaltılabilmiştir. Mekanik işlem sonucu, işlem süresinin 15 dakikaya kadar artışıyla GDA'dan uzaklaştırılan harç miktarı artmış ve su emme oranı %70'e kadar azaltılmıştır. İyileştirilmemiş iri GDA içeren beton karışımlarında, kontrol karışımına kıyasla, basınç dayanımında %17'ye, yarmada çekme dayanımında %15'e, elastik modülünde ise %27'ye kadar düşüşler gözlemlenmiştir. İyileştirilmiş iri GDA içeren beton karışımlarında bu azalma oranları basınç, yarmada çekme dayanımı ve elastik modülünde sırasıyla, %9, %7 ve %9 olmuştur. Betonda iri agreganın yerine iyileştirilmiş GDA kullanılmasıyla 1 MPa basınç dayanımı elde etmek için malzeme maliyetinin %6-8 oranında arttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, 6 types of coarse RCA, prepared from laboratory-made concrete mixtures with three w/c ratios and containing two different natural aggregates as well as a commercial coarse RCA were investigated. In addition to absorption capacity, the mortar content, porosity and pore structure of coarse RCAs were determined by 3-dimensional MicroCT analysis. The mortar layer on the coarse RCA was removed or improved by different rehabilitation methods. Mechanical rubbing, determined as the most effective and economical method, was applied on the two selected RCAs. Two untreated coarse RCAs, their rehabilitated counterparts and a crushed limestone aggregate were used in 15 concrete mixtures having three w/c ratios. The fresh, mechanical and transport properties, drying shrinkage, abrasion resistance and pore structure of the concrete mixtures were determined. Finally, the cost of the mixtures was analyzed. The water absorption of RCA was found to increase with the increase of the parent concrete water/cement ratio. 
MicroCT analysis result showed that the aggregate, mortar and air content of RCAs were in the range of 64 - 70%, 28 - 32%, and 1-3%, respectively. The water absorption of RCA reduced by 1 to 4% upon heat-, acid-and slurry-treatment. In the mechanical treatment, with the increase of the treatment time up to 15 minutes, the amount of mortar removed from the RCA increased resulting in up to 70% reduction in its water absorption. Compared to the control mix, 17%, 15% and 27% reductions were observed in compressive, splitting tensile strength and elastic modulus, respectively, in the untreated coarse RCA-containing concrete mixes. The corresponding values were 9%, 7% and 9% in the improved coarse RCA-containing concrete mixtures. Besides, the material cost for 1 MPa concrete compressive strength increased by 6 to 8% by using improved coarse RCA instead of crushed limestone coarse aggregate in concrete.