The Assessments of the Use of Pervious Concrete and Its Properties in Urban Landscapes

Abstract

Water necessity, supply and management have become very important issue with increasing the population of the world. In the conditions of heavy rains, flood etc. due to especially climate change, it is very important to deliver the water easily and fast to the ground water. One of the applications of sustainable rainfall water management which is strengthened green infrastructure systems of urban is pervious concrete. Using pervious concrete in the landscape structures such as, parking, bicycle roads, walkways etc. water can be delivered to the underground effectively. It is important being especially suitable proportions of water/cement ratio and amount of aggregate in the mixture to provide water permeability at pervious concrete. The pervious concrete comprises of few sand and large amount of coarse aggregate. Different types of cements can be used in the preparation of pervious concrete. In the presented study, the mechanical properties of pervious concrete prepared using CEM V/A 32.5 R, CEM I 42.5 R ve CEM I 52.5 R have been examined and its usage in the urban landscape has been investigated. The concrete compressive strength and flexural strength values have been obtained from cube and prism samples taken from concrete mixtures. In addition, pervious concrete, including polypropylene fibers, has been prepared and the strength values have been determined. The results obtained from this research study indicated that the pervious concrete can be applicable on the urban landscapes, such as parking, bicycle roads and walkways.

Keywords

• Pervious concrete
• Landscape
• Ground water
• Concrete compressive strength
• Concrete tensile strength

Kentsel Peyzajlarda Geçirimli Beton Kullanımı ve Özelliklerinin Değerlendirilmesi

Abstract

Artan dünya nüfusu ile birlikte su ihtiyacı, temini ve yönetimi çok önemli bir konu haline gelmiştir. Özellikle iklim değişikliği nedeniyle şiddetli yağışlar, sel vb. durumlarda suyun yer altı sularına kolay ve hızlı bir şekilde ulaştırılması gerekir. Kentin yeşil altyapı sistemlerini güçlendiren sürdürülebilir yağış suyu yönetimi uygulamalarından birisi geçirimli betondur. Otopark, bisiklet yolları, yürüyüş yolları vb. peyzaj yapılarında geçirimli beton kullanılarak su etkin bir şekilde yeraltına iletilebilir. Geçirimli betonda su geçirgenliğini sağlamak için özellikle karışımdaki su/çimento oranı ve agrega miktarının uygun oranlarda olması önemlidir. Geçirimli beton, az miktarda kum ve çok miktarda iri agregadan oluşur. Geçirimli betonun hazırlanmasında farklı tipte çimentolar kullanılabilir. Sunulan çalışmada, CEM V/A 32.5 R, CEM I 42.5 R ve CEM I 52.5 R çimentoları kullanılarak hazırlanan geçirimli betonun mekanik özellikleri incelenmiş ve kentsel peyzajlarda kullanımı araştırılmıştır. Beton karışımlarından alınan küp ve prizma örneklerinden beton basınç dayanımı ve eğilme dayanımı değerleri elde edilmiştir. Ayrıca, polipropilen lif içeren geçirimli beton hazırlanmış ve dayanım değerleri belirlenmiştir. Bu araştırma çalışmasından elde edilen sonuçlar, geçirimli betonun otopark, bisiklet yolları ve yürüyüş yolları gibi kentsel peyzajlarda uygulanabileceğini göstermiştir.

Keywords

• Geçirimli beton
• peyzaj
• yeraltı suyu
• beton basınç mukavemeti
• beton çekme mukavemeti

References

1. [1] M. Kováč and A. Sičáková, “Pervious concrete as a sustainable solution for pavements in urban areas,” Environmental Engineering 10th International Conference, Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania, 2017, pp.1-18.
2. [2] G. Tokgöz, O. Güngör, “İklim değişikliği ile mücadelede peyzaj uygulamalarında geçirimli sert zemin kullanımının su döngüsüne katkıları,” I. Uluslararası Sağlık ve İklim Değişikliği Kongresi Ankara, Türkiye, 2021, ss.88-102.
3. [3] O. Güngör, “Examination of the open and green areas of Iskenderun (Hatay) in terms of urban green infrastructure planning principles,” Theories, Techniques, Strategies For Spatial Planners & Designers, England, Peter Lang, 2021, pp. 353-371.
4. [4] O. Güngör, G. Tokgöz, “Peyzaj tasarımı ile yağmur suyunu yönetmek: İskenderun kenti sahil bandı için öneriler,” III Uluslararası Şehir, Çevre ve Sağlık Kongresi, Türkiye, 2021, ss. 340-351.
5. [5] M. Ö. Alkan, G. Kaçmaz, Ş. Hepcan, Ç. Çoşkun, “Geçirimli betonun infiltrasyon performansının ölçülmesi: Peynircioğlu Deresi Parkı, Mavişehir, İzmir,” Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, c.18, s. 2, ss.225-231, 2021.
6. [6] S. Çelikten ve M. Canbaz, “Agrega tane boyutunun ve bağlayıcı türünün geçirimli beton özeliklerine etkisi,” Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology B- Theoretical Sciences, c.8, s.2, ss.171 -181, 2020. [7] Ö. B. Topcu, “Geçirimli beton tasarımı ve zemin kaplama bloklarında kullanım olanaklarının araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2019.
7. [8] L. Haselbach, C. Poor and J. Tilson, “ Dissolved zinc and copper retention from stormwater runoff in ordinary Portland cement permeable concrete,” Construction and Building Materials, vol. 53, pp,652-567, 2014.
8. [9] M. G. Lee, M. Tia, S. H. Chuang, Y. Huang and C. L. Chiang, “Pollution and purification study of the permeable concrete pavement materials,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol 26, no. 8, 04014035, 2014.

9. [10]Minnesota Pollution Control Agency, (2022, February 6) [Online] Avaliable: https://stormwater.pca.state.mn.us/index.php/Design_criteria_for_permeable_pavement.
10. [11] ACI. 522R–10, “Report on Pervious Concrete,” ACI Committee 522, United States. 2010. [12] Hazır Beton (2018, Mayıs-Haziran). Geçirimli Beton Uygulama Kılavuzu, [Çevrimiçi] Erişim: https://www.thbb.org/media/281170/gecirimli_beton_uygulama_k%C4%B1lavuzu_147.pdf
11. [13] J. Yang and G. Jiang, “Experimental study on properties of pervious concrete pavement materials,” Cement and concrete research, vol.33, no. 3, pp.381-386, 2003.
12. [14] K. H. Obla, “Pervious concrete – An overview”, The Indian Concrete Journal, vol. 84, no. 8, pp. 9-18, 2010.
13. [15] S. Mehta, Y. Shah, V. Surti and R. Shah, “Study on compressive strength and permeability of pervious concrete,” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol. 5, no. 4, pp. 669-671, 2016. [16] S. K. Sah, S.N. Guntakal and S. S Selvan, “Experimental study on behavior of pervious concrete in strength and permeability by changing different parameters,” International Journal of Applied Engineering Research, vol. 13, no. 6, pp. 4550-4554, 2018.
14. [17] A. K. Jai and J. S. Chouhan, “Effect of shape of aggregate on compressive strength and permeability properties of pervious concrete,” International Journal of Advanced Engineering Research and Studies vol. 1, no.1, pp. 120-126, 2011. [18] A. Bonicelli, F. Giustozzi and M. Crispino, “Experimental study on the effects of fine sand addition on differentially compacted pervious concrete,” Construction and Building Materials, vol. 91, pp. 102–110, 2015.
15. [19] B. Rehder, K. Banh and N. Neithalath, "Fracture behavior of pervious concretes: The effects of pore structure and fibers,” Engineering Fracture Mechanics, vol.118, pp. 1-16, 2014.
16. [20] P. D. Tennis, M.L. Leming and D.J. Akers, “Pervious Concrete Pavements,” Portland Cement Association, Skokie, Illinois, and National Ready Mixed Concrete Association, Maryland, USA, Silver Spring, 2004, pp. 36.
17. [21] A. Akkaya ve İ. H. Çağatay, “Geçirimli betonların permeabilite ölçümleri üzerine deneysel bir çalışma,” 2 nd International Mediterranean Science and Engineering Congress, Adana, Turkey, 2017, ss.1701-1707.
18. [22] Ö.B. Topcu, B. Felekoğlu ve B. Çaylak, “Agrega kökeni, agrega/çimento oranı ve ince malzemeli agrega kullanımının geçirimli betonun fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi üzerine bir çalışma,” Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c.12, s.1, ss. 225-234, 2018.
19. [23] Agregaların geometrik özellikleri için deneyler bölüm 1: Tane büyüklüğü dağılımı tayini- Eleme Metodu, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 933-1,1999
20. [24] Beton-Sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 3:Deney numunelerinin basınç dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 12390-3, 2019.
21. [25] Beton-Sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 5:Deney numunelerinin eğilme dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü TS EN 12390-5, 2002.
22. [26] A. Sičáková and M. Kováč, “Relationships between functional properties of pervious concrete” Sustainability, vol 12, no. 16, pp. 6318, 2020.
23. [27] M. Huhtala, J. Pihlajamaki and M. Pienimeki, “Effects of tires and tire pressures on road pavements,” Transportation Research Record, vol. 1227, pp. 107-114, 1989.