Year 2020, Volume , Issue 19, Pages 668 - 678 2020-08-31

Investigation of the Usability of Waste Kevlars in Concrete Road Pavements
Atık Kevların Beton Yol Kaplamalarında Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Mustafa Uraz TUNÇEL [1] , Osman Ünsal BAYRAK [2] , Fatih İrfan BAŞ [3] , Halim Ferit BAYATA [4]


At the present time, fiber optic cables are generally used in the communication sector. In our country, there are 324 thousand km of fiber cables including only 256 thousand km in Turk Telekom operators and 68 thousand km in other operators. These cables, which have a service life of 20 years, need to be renewed over time and the cables that are out of use are scrapped. An average of 15,000 km of cable is scrapped annually. Approximately 5 Kg of kevlars become waste in 1 km length cable. Since waste kevlars do not have a separate usage area, they cannot be recycled to the economy. In this study, the usability of the concrete produced with kevlar on the road superstructure was investigated. For this purpose, water / binder ratio (0.40, 0.45, 0.50), silica fume (%0, 5, 10 instead of cement), kevlar (0 gr / m3, 500 gr / m3, 1000 gr / m3) and polypropylene fiber (0 gr / m3, 500 gr / m3, 1000 gr / m3) are determined as mixture variables. According to the full factorial experiment design, 3 x 34 = 243 samples must be poured for each of the compressive strength, rupture modulus and elasticity modulus tests. In the case of a grand total, 729 samples are required if a full factorial experiment design is applied. For this reason, Taguchi method was used for the experimental design and optimum mixture variables that gave 28 days of flexural and compressive strength were determined by the modulus of elasticity. Considering the factor and number of the levels, the L9 orthogonal array was chosen as the experimental design and the study to be performed with a total of 3x9x3 = 81 samples and 729 samples was represented. From the results of the experiment, it has been observed that Kevlar material has positive effects on the compressive, flexural and elasticity modulus values added up to 500 g / m3 in the concrete. Since polypropylene fiber and kevlar were tested together in the experiments, it is predicted that this rate will increase only in the use of kevlar. From the results, it was observed that Kevlar which is a waste material can be brought to the economy by adding to the concrete.

Günümüzde haberleşme sektöründe genel olarak fiber optik kablolar kullanılmaktadır. Ülkemizde sadece Türk Telekom operatöründe 256 bin km diğer operatörlerde ise 68 bin km olmak üzere yaklaşık olarak 324 bin km fiber kablo bulunmaktadır. 20 yıl dayanım ömrü olan bu kabloların zamanla yenilenmesi gerekmekte ve kullanım dışı kalan kablolar ise hurdaya ayrılmaktadır. Yıllık olarak ortalama 15 bin km kablo hurdaya ayrılmaktadır. 1 km kabloda yaklaşık 5 Kg kevlar atık hale gelmektedir. Atık kevların ayrı bir kullanım alanı olmadığından ekonomiye tekrar kazandırılamamaktadır. Bu çalışmada, kevlar ile üretilen betonların yol üstyapısında kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, su/bağlayıcı oranı (0.40, 0.45, 0.50), silis dumanı (%0, 5, 10 çimento yerine), kevlar (0 gr/m3, 500 gr/m3, 1000 gr/m3) ve polipropilen lif (0 gr/m3, 500 gr/m3, 1000 gr/m3) karışım değişkenleri olarak belirlenmiştir. Tam faktöriyel deney tasarımına göre basınç mukavemeti, kopma modülü ve elastisite modülü deneylerinin herbiri için 3 x 34 = 243 tane numunenin dökülmesi gerekmektedir. Genel toplam alındığında tam faktöriyel deney tasarımı uygulanması halinde 729 tane numune gerekmektedir. Bu nedenle, deney tasarımı için Taguchi metodu kullanılmış ve elastisite modülü ile 28 günlük eğilme ve basınç mukavemetini veren optimum karışım değişkenleri belirlenmiştir. Faktör ve seviye sayısı göz önüne alınarak L9 ortogonal dizi, deney tasarımı olarak seçilmiştir ve toplam 3x9x3=81 numune ile 729 numune ile yapılacak çalışma temsil edilmiştir. Deney sonuçlarından, Kevlar malzemesinin betonun basınç, eğilme ve elastisite modülü değerlerine, beton içerisinde 500 g/m3 kadar katılması durumunda olumlu etkilerde bulunduğu gözlemlenmiştir. Deneylerde polipropilen lif ve kevlar beraber denenmiş olduğundan sadece kevlar kullanımında bu oranın artacağı öngörülmektedir. Elde edilen sonuçlardan, atık malzeme olan kevların, betona katılması ile ekonomiye kazandırılabileceği görülmüştür.
  • Ağar, E., Sütaş, İ., & Öztaş, G. (1998). Beton yollar: rijit yol üstyapıları; malzeme-tasarım-üretim-yapım-bakım teknikleri: İstanbul Teknik Üniversitesi.
  • Bayrak, O. Ü., & Hınıslıoğlu, S. (2017). A new approach to the design of rigid pavement: single-axle loading. Road Materials and Pavement Design, 18(3), 573-589. Bolat, H., Subaşi, S., Çullu, M., & Akkaya, U. (2010). Beton Yolları Bekleyen Tehlikeler. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6(1), 30-37.
  • Chan, Y.-W., & Chu, S.-H. (2004). Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete. Cement and concrete research, 34(7), 1167-1172.
  • Haddad, R. H., & Smadi, M. M. (2004). Role of fibers in controlling unrestrained expansion and arresting cracking in Portland cement concrete undergoing alkali–silica reaction. Cement and concrete research, 34(1), 103-108.
  • Hınıslıoğlu, S., & Bayrak, O. Ü. (2004). Optimization of early flexural strength of pavement concrete with silica fume and fly ash by the Taguchi method. Civil Engineering and Environmental Systems, 21(2), 79-90.
  • Hınıslıoğlu, S., & Bayrak, O. Ü. (2005). A robust approach for evaluating modulus of elasticity of pavement concrete. Institute, A. C. (1986). State-of-the art report on fiber reinforced concrete: reported by ACI Committee 544. ACI 544.1 R-82.
  • Joshaghani, A., Ramezanianpour, A. A., Ataei, O., & Golroo, A. (2015). Optimizing pervious concrete pavement mixture design by using the Taguchi method. Construction and Building Materials, 101, 317-325.
  • Lee, J.-H. (2017). Influence of concrete strength combined with fiber content in the residual flexural strengths of fiber reinforced concrete. Composite Structures, 168, 216-225.
  • Lee, J.-H., Cho, B., & Choi, E. (2017). Flexural capacity of fiber reinforced concrete with a consideration of concrete strength and fiber content. Construction and Building Materials, 138, 222-231.
  • Monteiro, P., & Mehta, P. (1993). Concrete: Structure, properties, and materials. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.
  • Müdürlüğü, K. G. (2016). Beton Yol Kaplamaları Teknik Şartnamesi. In. Ankara: Karayolları Genel Müdürlüğü.
  • Neville, A. M. (1995). Properties of concrete (Vol. 4): Longman London.
  • Park, S.-B., & Lee, B.-C. (2004). Studies on expansion properties in mortar containing waste glass and fibers. Cement and concrete research, 34(7), 1145-1152.
  • Peace, G. S., & Peace, G. S. (1993). Taguchi methods: a hands-on approach: Addison-Wesley Reading, MA.
  • Richard, P., & Cheyrezy, M. (1995). Composition of reactive powder concretes. Cement and concrete research, 25(7), 1501-1511.
  • Roy, R. K. (1990). A primer on the Taguchi method, competitive manufacturing series. New York, 7-80.
  • Song, P., Hwang, S., & Sheu, B. (2005). Strength properties of nylon-and polypropylene-fiber-reinforced concretes. Cement and concrete research, 35(8), 1546-1550.
  • Taguchi, G. Tables of orthogonal arrays and linear graphs, Maruzen, Tokyo, 1962.
  • Toledo Filho, R., & Sanjuan, M. (1999). Effect of low modulus sisal and polypropylene fibre on the free and restrained shrinkage of mortars at early age. Cement and concrete research, 29(10), 1597-1604.
  • Tunçel, M. U. (2018). Polipropilen Lif ve Kevlar Katkılı Yol Betonlarının Taguchı Yöntemiyle Optimizasyonu. (Yüksek Lisans Yüksek Lisans). Atatürk Üniversitesi,
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0003-3030-9108
Author: Mustafa Uraz TUNÇEL
Institution: TÜRK TELEKOM ERZURUM BÖLGE MÜDÜRLÜĞÜ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0003-4039-1248
Author: Osman Ünsal BAYRAK (Primary Author)
Institution: Atatürk Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-0845-060X
Author: Fatih İrfan BAŞ
Institution: ERZİNCAN BİNALİ YILDIRIM ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0001-8274-8888
Author: Halim Ferit BAYATA
Institution: ERZİNCAN BİNALİ YILDIRIM ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Country: Turkey


Dates

Publication Date : August 31, 2020

APA Tunçel, M , Bayrak, O , Baş, F , Bayata, H . (2020). Atık Kevların Beton Yol Kaplamalarında Kullanılabilirliğinin Araştırılması . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (19) , 668-678 . DOI: 10.31590/ejosat.678672