Doğal lif ve uçucu kül kullanılarak üretilen köpük betonların mekanik ve bazı durabilite özellikleri
Investigation on physico-mechanical, durability and thermal properties of hemp fibre reinforced foam concrete containing fly ash and Taguchi optimization approach
Yazar: MURAT TEK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN YAVUZ BAYRAKTAR
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton karışımları = Concrete admixtures ; Dayanıklılık = Durability ; Fizikomekanik özellikler = Physicomechanic properties ; Kenevir = Hemp ; Lifler = Fibers ; Taguchi deneyleri = Taguchi experiments ; Uçucu kül = Fly ash

Özet:
Bu çalışma, uçucu kül (UK) ve Taguchi optimizasyon yaklaşımı içeren kenevir lifleri (KL) takviyeli köpük betonun fiziko-mekanik, dayanıklılık ve termal özellikleri üzerine araştırmayı sunmaktadır. Köpük içeriği 50 kg/m3, 75 kg/m3 ve 100 kg/m3 olan üç seri köpük beton karışımı üretilmiştir. Her bir köpük beton karışımı, KL ve UK içermeyen referans karışımı içerir ve diğer karışımlar, çimento ikamesi olarak %0, %10, %20, %30, %40 ve %50 oranlarında UK içerir. Karışımlara ağırlıkça %0,75; %1,5 ve %3 oranında çimento katkı oranlarında değişen lif uzunluklarına sahip KL de eklenmiştir. Karışımların taze özelliklerini değerlendirmek için çökme testleri yapılmıştır. Mukavemet özellikleri 7, 28 ve 91 günlük basınç ve eğilme mukavemeti testleri kullanılarak belirlenirken, dayanıklılık yüksek sıcaklık, donma-çözülme ve sülfat maruziyetleri ile araştırılmıştır. Köpük betonların ısıl iletkenliği, kuruma rötresi, gözeneklilik, su emme, emicilik ve kuru birim ağırlık özellikleri de incelenmiştir. Deneysel sonuçlar Taguchi optimizasyon yaklaşımı kullanılarak analiz edildi. Sonuçlar, KL ilavesinin çok yüksek basınç ve eğilme mukavemeti geliştirmeleriyle sonuçlandığını gösterdi. UK ilavesi kuruma büzülmesini ve ısıl iletkenliği azaltmış ve köpük betonların yüksek sıcaklık dayanımını artırmıştır.

ANAHTAR KELİMELER:Köpük beton; Uçucu kül; Kenevir lifi; Fiziko-mekanik özellikler; Dayanıklılık özellikleri; Taguchi optimizasyonu

Abstract:
This study presents the investigation on physico-mechanical, durability and thermal properties of hemp fibers (HF) reinforced foam concrete containing fly ash (FA) and Taguchi optimization approach. Three series of foam concretes mixtures were produced with the foam contents of 50 kg/m3, 75 kg/m3 and 100 kg/m3. Each foam concrete mixtures includes reference mixture without HF and FA and other mixtures contain FA as cement replacement at the rates of 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50%. HF with varying fiber length were also added to the mixtures at the inclusion rates of 0,75%; 1,5% and 3% by weight of cement. Slump tests were conducted to assess the fresh properties of mixtures. The strength properties were determined using 7, 28 and 91 day-compressive and flexural strength tests, while durability was investigated by high temperature, freeze-thaw and sulphate exposures. Thermal conductivity, drying shrinkage, porosity, water absorption, sorptivity and dry unit weight properties of foam concretes were also investigated. Experimental results were analyzed using Taguchi optimization approach. Results showed that addition of HF resulted in very high compressive and flexural strength enhancements. FA addition reduced the drying shrinkage and thermal conductivity and increased the high temperature resistance of foam concretes.

KEYWORDS:Foam concrete; fly ash; hemp fibers; physico-mechanical properties; durability properties; Taguchi optimization