INFLUENCE OF WASTE FOUNDRY SAND (WFS) AND RICE HUSK ASH (RHA) ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF POLYMER CONCRETE
Date
2022-01-25
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Polymer concrete (PC) is a composite which contains aggregate, filler, bound together
with a thermoset resin instead of cement and water. It is used as a repairing material
due to its high bonding capability and good mechanical properties. On the other hand,
it is quite expensive compared to ordinary concrete. The aim of this study is to
investigate the effect of waste materials such as waste foundry sand (WFS) and rice
husk ash (RHA) on mechanical properties of PC. RHA is used as a filler, while epoxy
is used as a binding material in this study. The tests were conducted according to
ASTM standards, where the compressive strength, splitting tensile strength, and
flexural strength of the PC specimens were determined with various weight
proportions of WFS, epoxy, and RHA. Firstly, five types of mixtures without RHA
were prepared to determine the optimum proportion of epoxy and WFS. Secondly, the
optimum proportion of RHA was determined for the optimum epoxy/WFS
composition. The effect of normal sand (NS) in PC as a control was explored. The
weight percent epoxy/WFS ratios were prepared as 10/90, 20/80, 25/75, 30/70 and
40/60, while RHA was tested for 5, 10, and 15% additions by weight. Scanning
Electron Microscopy (SEM) was used to monitor the spatial distribution as well as
adhesion between PC components. X-ray fluorescence (XRF) technique was
performed to determine the chemical compositions of WFS and NS. Finally, Fourier
Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) was used in order to point out the
chemical differences between WFS and NS. It was found that the average compressive
strength, splitting tensile strength, and flexural strength values were all increased to
their maximum for 25/75 epoxy/WFS ratio. On the other hand, the mechanical
properties have been noticeably improved with 10% (by weight) RHA addition.
Furthermore, using WFS as aggregate leads to better results in both compressive
strength and flexural strength values compared to NS.
Description
ATIK DOKÜM KUMU VE ÇELTİK KÜLÜNÜN POLİMER BETONUN
MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ
ÖZ: Polimer beton agrega ve filler malzemenin çimento ve su yerine termoset bir reçine ile bağlanmasıyla oluşan bir yapıdır. Yüksek bağlayıcı özelliği ve iyi mekanik özelliklerinden dolayı onarım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bunların yanı sıra bu malzeme normal betona göre oldukça pahalıdır. Bu çalışmanın amacı atık döküm kumu (ADK) ve çeltik külü (ÇK) gibi atık malzemelerin polimer betonun mekanik özelliklerine olan etkisini incelemektir. Çeltik külünün filler olarak kullanıldığı bu çalışmada epoksi bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır. ASTM standartlarına göre yapılan testlerde polimer beton numunelerinin basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımları farklı atık döküm kumu, epoksi ve çeltik külü oranları için belirlenmiştir. İlk aşamada çeltik külü kullanılmadan optimum epoksi/atık döküm kumu oranının belirlenmesi için beş farklı karışım hazırlanmıştır. Daha sonra elde edilen optimum karışım oranı için optimum çeltik külü oranı belirlenmiştir. Kontrol için normal kumun polimer betona etkisi de incelenmiştir. Epoksi/atık döküm kumu oranları 10/90, 20/80, 25/75, 30/70 ve 40/60 olarak seçilirken çeltik külü karışım ağırlığının %5, %10 ve %15’i oranlarında kullanılmıştır. Topografik dağılımın izlenmesi ve polimer beton bileşenlerinin birbirleriyle yaptıkları bağları gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, X ışını floresans tekniği kullanılarak atık döküm kumu ve normal kumun kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Son olarak atık döküm kumu ve normal kum araşındaki kimyasal farkları belirlemek amacı ile Fouirer Transform İnfrared Spektrometre (ATR-FTIR) analizleri yapılmıştır. Ortalama basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımlarının hepsinin en yüksek değerlerine 25/75 epoksi/atık döküm kumu oranında ulaştığı tespit edilmiştir. Bunun yanında, söz konusu mekanik özelliklerin %10 çeltik külü eklendiğinde kayda değer bir şekilde iyileştiği görülmüştür. Ayrıca agrega olarak kullanılan atık döküm kumunun normal kuma göre daha yüksek basınç ve eğilme dayanımlarına sahip olduğu belirlenmiştir.
ÖZ: Polimer beton agrega ve filler malzemenin çimento ve su yerine termoset bir reçine ile bağlanmasıyla oluşan bir yapıdır. Yüksek bağlayıcı özelliği ve iyi mekanik özelliklerinden dolayı onarım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bunların yanı sıra bu malzeme normal betona göre oldukça pahalıdır. Bu çalışmanın amacı atık döküm kumu (ADK) ve çeltik külü (ÇK) gibi atık malzemelerin polimer betonun mekanik özelliklerine olan etkisini incelemektir. Çeltik külünün filler olarak kullanıldığı bu çalışmada epoksi bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır. ASTM standartlarına göre yapılan testlerde polimer beton numunelerinin basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımları farklı atık döküm kumu, epoksi ve çeltik külü oranları için belirlenmiştir. İlk aşamada çeltik külü kullanılmadan optimum epoksi/atık döküm kumu oranının belirlenmesi için beş farklı karışım hazırlanmıştır. Daha sonra elde edilen optimum karışım oranı için optimum çeltik külü oranı belirlenmiştir. Kontrol için normal kumun polimer betona etkisi de incelenmiştir. Epoksi/atık döküm kumu oranları 10/90, 20/80, 25/75, 30/70 ve 40/60 olarak seçilirken çeltik külü karışım ağırlığının %5, %10 ve %15’i oranlarında kullanılmıştır. Topografik dağılımın izlenmesi ve polimer beton bileşenlerinin birbirleriyle yaptıkları bağları gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, X ışını floresans tekniği kullanılarak atık döküm kumu ve normal kumun kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Son olarak atık döküm kumu ve normal kum araşındaki kimyasal farkları belirlemek amacı ile Fouirer Transform İnfrared Spektrometre (ATR-FTIR) analizleri yapılmıştır. Ortalama basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımlarının hepsinin en yüksek değerlerine 25/75 epoksi/atık döküm kumu oranında ulaştığı tespit edilmiştir. Bunun yanında, söz konusu mekanik özelliklerin %10 çeltik külü eklendiğinde kayda değer bir şekilde iyileştiği görülmüştür. Ayrıca agrega olarak kullanılan atık döküm kumunun normal kuma göre daha yüksek basınç ve eğilme dayanımlarına sahip olduğu belirlenmiştir.
Keywords
civil engineering