Albedo değeri yüksek kentsel ısı adası etkisini azaltıcı silindirle sıkıştırılmış renkli beton geliştirilmesi ve optimizasyonu
Development and optimization of roller compacted coloured concrete with high albedo to reduce urban heat island impact
Yazar: GÖKHAN ÇALIŞ
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ SULTAN KESKİN ; DOÇ. DR. SADIK ALPER YILDIZEL
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kentsel ısı adası etkisi kentleşen bölgelerdeki hava sıcaklığının buranın hemen yanında bulunan kırsal bölgedeki hava sıcaklığından fazla olmasıdır. Sanayileşme ve yapılaşmanın artması ile kentsel ısı adası etkisi meydana gelmektedir. Bu doktora tezi çalışması kapsamında asfalt kaplamaların neden olduğu kentsel ısı adası etkisini azaltmak için pigment katkılı silindirle sıkıştırılmış beton numuneler üretilmiştir. Ön deneyler kapsamında farklı renk pigment katkılı beton numuneler üretilmiş ve Albedo belirleme testi yapılmıştır. En yüksek yansıtıcı özellik çimentonun ağırlıkça %0.75'i kadar sarı pigment içeren numunelerde tespit edilmiştir. Bundan sonraki aşamalarda sadece sarı pigment kullanılmıştır. Üretilen numuneler pigment içermeyen R0, pigment içeren P0.25, P0.5, P0.75 ve P1'dir. Üretilen sarı pigment katkılı silindirle sıkıştırılmış beton (SSB) numunelerine kıvam testi, basınç dayanım testi, yarmada çekme dayanımı testi, yansıtma oranı belirleme testi, sülfata dayanıklılık testi cantabro aşınma testleri yapılmıştır. Öncelikli olarak pigment katkısı ile üretilen beton numunelerin ilgili standartlara ve literatürdeki çalışmalara uygunluk gösteren sonuçlar elde etmesi hedeflenmiş ve bu hedef başarılmıştır.28 günlük basınç dayanım sonuçları şahit numune, P0.25, P0.5, P0.75 ve P1.0 numuneleri için sırasıyla;34.78, 34.95, 35.04, 35.06 ve 35.07 MPa olarak tespit edilmiştir. Elde edilen test sonuçlarından sonra yansıtıcı özelliği en yüksek olan numunenin albedo değeri simülasyon programı kütüphanesine eklenip Konya ilinden iki alan seçilip bu alanda kaplama malzemesi olarak asfaltın kullanılması ve pigment katkılı SSB kullanımı durumu analiz edilmiştir. Simülasyon sonuçları pigment katkılı silindirle sıkıştırılmış betonun yol kaplaması olarak kullanılması durumunda asfalt kaplamaya göre; hava sıcaklığını 1.18-1.8 oC daha düşük, bağıl nem oranını %5.88 ve %10.08 artırabileceği, kaplama yüzey sıcaklığını 8.06 oC – 13.11 oC düşürdüğünü ortaya koymuştur. Elde edilen deney sonuçları makine algoritmaları ile tahmin işlemine tabi tutulmuş ve en yüksek korelasyon sayısı rastsal orman algoritmasında 0.97 elde edilmiş olup en düşük performansı gösteren algoritma destek vektör makineleri olmuştur. Ardından uygulanan reçetede pigment miktarı sabit tutulup basınç dayanımını optimize etmek için yüzey yanıt metodu kullanılmıştır. Elde edilen optimize edilmiş reçete laboratuvar ortamında denenmiştir.

Abstract:
Urban heat island effect is the difference between air temperature of urban area and the nearest rural area. Industrialization and urbanisation cause urban heat island effect. Within the scope of this doctoral thesis, pigment-added roller compacted concrete samples were produced to reduce the urban heat island effect caused by asphalt pavements. Within the scope of preliminary experiments, concrete samples with different color pigment additives were produced and Albedo determination test was carried out. The highest reflective property was determined in the samples containing yellow pigment up to 0.75% by weight of the cement. In the next stages, only yellow pigment was used. The samples produced are R0 without pigment, P0.25, P0.5, P0.75 and P1 with pigment. The consistency test, compressive strength test, splitting tensile strength test, reflectance determination test, sulphate resistance test, cantabro abrasion tests were performed on the produced yellow pigment added roller compacted concrete (RCC) samples. Primarily, it was aimed that the concrete samples produced with pigment additives would obtain results that comply with the relevant standards and the studies in the literature, and this target was achieved. 28 days of compressive strength of samples were deterimed to be 34.78, 34.95, 35.04, 35.06 and 35.07 Mpa in the samples respectively R0, P0.25, P0.5, P0.75 and P1.0.After the test results obtained, the albedo value of the sample with the highest reflectivity was added to the simulation program library. Two areas were selected from Konya , the use of asphalt as a road pavement material and the use of pigment-added RCC in this area were analyzed.  In the scenario where pigment added roller compacted concrete was utilized as road pavement material revealed that utilization of this material can decrease the air temperature 1.18-1.8  oC , increase the relative humidity rate 5.88% and 10.08%, and decrease the coating surface temperature 8.06 oC – 13.11 oC. The experimental results obtained were utilized to do prediction via machine algorithms and the highest correlation number was determined to be  0.97 in the random forest algorithm, and the algorithm with the lowest performance was support vector machines. Then, the amount of pigment was kept constant in the applied design mixture and the surface response method was used to optimize the compressive strength. The optimized design mixture was tested in the laboratory environment.