Genleştirilmiş kil agregalı betonların ısıl özelliklerinin incelenmesi

Year 2012, Volume: 3 Issue: 2, 75 - 81, 01.12.2012

Atilla G. Devecioğlu Yaşar Biçer

Abstract

Tüketilen enerjinin büyük bölümü yapıların ısıtılması için harcanmaktadır. Bu nedenle yapı bileşenlerinin
düşük ısıl iletkenliğe sahip malzemelerden üretilmesi son derece önemlidir. Yapılardaki ısı kayıplarını
azaltmak için, yapı bileşenlerini, ısıl iletkenliği çok düşük malzemelerle kaplamak bir yöntem olarak
uygulanmaktadır. Diğer bir yöntem de yapı elemanlarının ısıl iletkenliğini düşürmektir. Bu çalışmada yapı
elamanı olarak kullanılabilecek betonarme malzemelerde, agrega olarak genleştirilmiş kil (GK) kullanılmış
ve üretilen betonların ısıl özellikleri araştırılmıştır. Hazırlanan numunelere, 0-2 mm, 2-4 mm ve 4-8 mm tane
çaplarında GK, ağırlıkça %20, %40, %60 ve %80 oranında eklenmiştir. Farklı tane çap değerleri ve
oranları içeren 12 çeşit numune, ölçüm cihazı problarına uygun şekilde hazırlanan kalıplara dökülmüştür.
Çalışmada CEM IV/B (P) 32.5 R tipi puzolanik çimento kullanılmıştır. Numuneler 28 gün kurumaya
bırakılarak, bekletilmiştir. Yoğunlukları tespit edilen numunelerin, ısıl iletkenlik katsayıları ve özgül ısı
değerleri ölçülmüştür. Ölçülen bu sonuçlardan ısıl yayınım katsayısı hesaplanmıştır. Ölçüm cihazı, DIN
51046 normuna göre sıcak tel metodunu kullanarak ölçüm yapmaktadır. Elde edilen bulgularda, tane çapı
ve ağırlıkça GK agregasının artması sonucu, numune yoğunluğu ve ısıl iletkenliğinin azaldığı, özgül ısının
ise arttığı görülmüştür. Sonuçlar, birçok yapı malzemesiyle mukayese edilmiştir. 4-8 mm tane çaplı ve %80
GK içeren numunenin ısıl iletkenlik değerinin çimento harcının ısıl iletkenlik değerinden %69 daha düşük
olduğu belirlenmiştir.

Keywords

Genleştirilmiş kil, Isıl iletkenlik, Düşük yoğunluklu beton.

Investigation of thermal properties of the expanded clay aggregate concrete

Abstract

Inefficient energy consumption and energy cost
increase due to inadequate insulation of structures.
These increases due to missing or incorrect
insulation applications can be reduced by selection
and production of construction materials with low
thermal conductivity. The aggregates have a great
importance in the production of low-density
concrete. Aggregates can be obtained as natural or
artificial. Expanded clays (EC), occur as a result of
sudden exposure of the clay to high temperatures.
With the emergence of the gases in chemical
structure, gas-filled pores appear in structures. In
this way, the volume clays increase between 1.5 and
6 times of their initial volume. The products such as
lime, coke and fuel-oil are added to the clay mud for
increase the expansion. There is no production of
EC in Turkey and it is not widely used. In the
studies, compatible relationships are determined
between density and thermal conductivity.
The great part of the consumed energy is used for
heating of buildings. For this reason, production of
building components from the materials having low
thermal conductivity is extremely important. To
reduce heat losses in buildings, coating of building
components is applied as a method with very low
thermal conductivity materials. Another method is to
reduce the thermal conductivity of building
components. In this study EC as aggregate were
used in the concrete material as building
components and thermal properties of the produced
concrete were investigated. 0-2 mm, 2-4 mm and 4-8
mm grain diameter expanded clays were added to
the prepared samples by weight of 20%, 40%, 60%
and 80%. for prepared samples. Containing
different grain size and proportions mixtures
prepared as 12 different samples were poured into
patterns suitable with meter probes. In the study
CEM IV / B (P) 32.5 R-type pozzolanic cement was
used. Samples were left to dry for 28 days. Densities
of the samples were determined thermal conductivity
and specific heat were measured and thermal
diffusivity coefficient was obtained from these
results. Measurement device performs measurements
by using in accordance with DIN 51046. It was seen
from the results that density and thermal
conductivity decreased and the specific heat was
observed to increase EC aggregate in grain size and
weight.
In this study, which was conducted to produce low
density concrete, it was seen that the thermal
conductivity of samples decreased on the other hand
specific heat values increased depending on EC
grain size and amount of aggregate material.
Thermal conductivity was between 0.459 W/mK and
0.222 W/mK, specific heat capacity was in the range
of 867 J/kgK to 2254 J/kgK, density was changing
from 1810 kg/m3 to 531 kg/m3 and the thermal
diffusivity was between 2.92x10-7 m2
/s and 1.86x10-7
m2
/s. A good polynomial relationship was found
between the density and thermal conductivity. The
correlation coefficient (R2
) was obtained to be
0.994, 0.999 and 0.981 for the grain size of 0-2 mm,
2-4 mm and 4-8 mm, respectively. Compared to
many other similar building materials, very low
thermal conductivity of EC aggregate concretes can
be considered as an important advantage.

Keywords

Expanded clay, Thermal conductivity, Low density concrete.