Polyester ve vinilester reçineli farklı e-atık oranlarına sahip polimer beton kompozitlerinin ekstrem koşullar altındaki performansının incelenmesi
Investigation of the performance of polyester and vinylester resin polymer concrete composites with different e-waste ratios under extreme conditions
Yazar: AYŞEGÜL DİYARBAKIR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİT ALPEREN BULUT
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışma, e-atıkların yapısının plastik kökenli oluşunun reçine ile üstün uyum göstererek ekstrem şartlar altında polimer betonların performansına etkisinin de olumlu olabileceği hipotezine dayanmaktadır. Bu amaçla, e-atıklar %0, %4, %8, %12, %16 ve %20 oranlarında polimer betonun agregalarını oluşturan kuvars agregası ve çakıl yerine kullanılmıştır. Doymamış polyester reçine ile vinilester reçinenin polimer betonların bağlayıcı malzemesi olarak seçildiği çalışmada, bu betonların ekstrem şartlar (50, 100, 150, 200, 250 ve 300 donma çözünme döngüsü) ile yüksek sıcaklık (50°C, 100°C, 150°C ve 200°C)) altındaki performansı detaylı bir şekilde incelenmiştir. Ayrıca polimer betonların SEM (taramalı elektron mikroskobu) analizleri de yapılarak ekstrem şartlara maruz kalan betonların içyapılarındaki değişiklikler değerlendirilmiştir. Deneylerde e-atık kullanılmayan polimer betonlar kontrol betonlarını oluşturmuştur. Donma-çözünme deneyi açısından en olumsuz etkilenen betonların polyester reçine içeren farklı e-atık oranlarına sahip polimer betonlar olduğu görülmüştür. Vinilester reçine ile birlikte kullanılan e-atıklarla üretilen polimer betonların donma-çözünmeye karşı davranışları daha üstün bir performans göstermiştir. Öyleki 300 donma-çözünme döngüsü sonunda kontrol ve e-atıklı vinilester reçineli polimer betonların ağırlık kayıpları %0.17 ile %0.22 arasında 0 değerine çok yakın gerçekleşmiştir. Bununla birlikte, örneğin, PREP8'in donma-çözülme döngüsünden önceki basınç dayanımı 40.45 MPa iken, döngüden sonraki basınç dayanımı 34.2 MPa olarak elde edilmiştir. Yüksek sıcaklıklar sonrası yaşanan ağırlık kayıpları üzerinde ise vinilester reçinenin polyestere göre daha olumsuz bir davranış sergilediği belirlenmiştir. Ayrıca ağırlık kayıpları üzerinde polyester reçineli polimer betonlarda 150°C eşik değer olmuşken bu durum vinilester reçineli polimer betonlarda 100°C olarak elde edilmiştir. Genel olarak her iki tipli reçine ve farklı e-atık oranlarına sahip polimer betonlarda, 150°C'nin ayırt edici özellikte olduğu belirlenmiştir. Bu sıcaklık derecesinde polimer betonların tümünde basınç dayanımlarında kayıp değil kazanç elde edilmiştir. SEM analiz sonuçları, yüksek sıcaklık deneyi sonucu ulaşılan veriler ile uyum göstermiştir. E-atık oranlarına (özellikle %4 ve %8) ve reçine tipine bağlı olarak deneysel bulgular, bu çalışmanın hipotezini doğrulamıştır.

Abstract:
This study is based on the hypothesis that the plastic-origin structure of e-waste shows excellent compatibility with resin and can positively affect the performance of polymer concrete under extreme conditions. For this purpose, e-waste was used in place of quartz aggregate and gravel, which constitute the aggregates of polymer concrete, at rates of 0%, 4%, 8%, 12%, 16%, and 20%. In the study where unsaturated polyester resin and vinyl ester resin were selected as the binder materials for the polymer concretes, the performance of these concretes under extreme conditions (50, 100, 150, 200, 250, and 300 freeze-thaw cycles) and high temperatures (50°C, 100°C, 150°C, and 200°C) was examined in detail. Additionally, the changes in the internal structures of the concretes exposed to extreme conditions were evaluated by performing SEM (scanning electron microscope) analyses of the polymer concretes. The polymer concretes without e-waste were used as control concretes in the experiments. It was observed that the polymer concretes containing polyester resin with different e-waste ratios were the most adversely affected in terms of the freeze-thaw test. The polymer concretes produced with e-waste combined with vinyl ester resin showed superior performance against freeze-thaw cycles. Indeed, after 300 freeze-thaw cycles, the weight losses of the control and e-waste vinyl ester resin polymer concretes were very close to zero, ranging between 0.17% and 0.22%. However, for example, while the compressive strength of PREP8 before the freeze-thaw cycle was 40.45 MPa, the compressive strength after the cycle was lower, at 34.2 MPa. It was determined that vinylester resin showed more adverse behavior compared to polyester regarding weight loss after high temperatures. Additionally, the threshold value for weight loss in polyester resin polymer concretes was 150°C, while this value was 100°C in vinyl ester resin polymer concretes. Overall, it was determined that 150°C was a distinguishing feature in polymer concretes with both types of resin and different e-waste ratios. At this temperature, all polymer concretes showed gains in compressive strength rather than losses. The SEM analysis results were consistent with the data obtained from the high-temperature test. Experimental findings depending on the e-waste ratios (especially 4% and 8%) and resin type confirmed the hypothesis of this study.