EFFECT OF EXPANDED POLYSTYRENE ON THE PROPERTIES OF FOAM CONCRETE CONTAINING FLY ASH

Öz

Today, research on the sustainable use of waste materials continues rapidly. This study focuses on the availability of expanded polystyrene (EPS) wastes in foam concrete production. In the conditions where the water/binder ratio is kept as 0.45; EPS was used in equivalent volumes (200 and 400 dm³/m³) to the reduced foam. In this context, while Portland cement (PC), water and fly ash (UK) were kept constant, shrinkage change and compressive strengths were investigated under conditions where the amount of foam was decreased and EPS was increased. It was observed that the increase in the amount of use of EPS caused significant changes in expansion rates. According to the amount of EPS usage, shrinkage rate differences were found to be compatible with expansion rates. The compressive strength of foam concrete increased with the increase in the amount of EPS usage. The use of EPS increased heat conduction and was found to be 0.0963 W / mK for the highest usage amount. It is recommended to continue with different combinations that can be created with this waste material.

Anahtar Kelimeler

• Foam concrete,Fly ash,Expanded polystyrene,Drying shrinkage,Thermal conductivity

GENLEŞTİRİLMİŞ POLİSTRENİN UÇUCU KÜL İÇEREN KÖPÜK BETON ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ

Öz

Günümüzde atık malzemelerin sürdürülebilir kullanımına ilişkin araştırmalar hızla sürmektedir. Bu çalışmada, köpük beton üretiminde genleştirilmiş polistren (EPS) atıklarının kullanılabilirliğine odaklanılmıştır. Su/bağlayıcı oranının 0.45 olarak sabit tutulduğu şartlarda; azaltılan köpüğe eşdeğer hacimlerde (200 ve 400 dm³/m³) EPS kullanılmıştır. Bu bağlamda Portland çimentosu (PC), su ve uçucu kül’ün (UK) sabit tutulduğu ve köpük miktarı azaltılırken, EPS’nin artırıldığı şartlarda büzülme değişimi ve basınç dayanımları incelenmiştir. EPS kullanım miktarındaki artışın genleşme oranları üzerinde anlamlı değişimlere neden olduğu gözlenmiştir. EPS kullanım miktarlarına göre, büzülme oranı farklılıklarının genleşme oranlarıyla uyumlu olduğu belirlenmiştir. Köpük betonların basınç dayanımları, EPS kullanım miktarlarındaki artışla yükselmiştir. EPS kullanımı ısı iletimini artırmış ve en yüksek kullanım miktarı için 0.0963 W/mK olarak bulunmuştur. Bu atık malzeme ile oluşturulabilecek farklı kombinasyonlarla çalışmaların sürdürülmesi önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Köpük beton,Uçucu kül,Genleştirilmiş polistren,Kuruma büzülmesi,Isıl iletkenlik

Kaynakça

1. Anonim, 2018. EPSDER. EPS Sanayi Derneği. ESP nedir. https://www.epsder.org.tr/tr/page/8/eps-nedir. Erişim Tarihi: 22.12.2018.
2. Babu, D. S., Babu, K. G., & Wee, T. H., 2005. Properties of lightweight expanded polystyrene aggregate concretes containing fly ash. Cement and Concrete Research, 35(6), 1218-1223.
3. Cui, C., Huang, Q., Li, D., Quan, C., & Li, H., 2016. Stress–strain relationship in axial compression for EPS concrete. Construction and Building Materials, 105, 377-383.
4. Davraz, M., Kılınçarslan, Ş., & Koru, M., 2015. Farklı Yoğunluktaki Köpük Betonların Dayanım ve Isıl İletkenlik Özellikleri. https://www.research gate.net/profile/Semsettin_Kilincarslan/publication/297353874_Farkli_Yogunluktaki_Kopuk_Betonlarin_Dayanim_ve_Isil_Iletkenlik_Ozellikleri/links/56de849a08aed4e2a99d09f2.pdf. Erişim tarihi: 25.12.2018.
5. Demirboga, R., & Kan, A., 2012. Thermal conductivity and shrinkage properties of modified waste polystyrene aggregate concretes. Construction and Building Materials, 35, 730-734.
6. Ferrándiz-Mas, V., Bond, T., García-Alcocel, E., & Cheeseman, C. R., 2014. Lightweight mortars containing expanded polystyrene and paper sludge ash. Construction and Building Materials, 61, 285-292.
7. Göltaş, 2017. Isparta Göltaş Çimento A.Ş., Portland Çimentosu standart torbası.
8. Hilal, A.A., 2015. Properties and microstructure of pre-formed foamed concretes. PhD thesis, University of Nottingham. http://eprints.nottingham.ac.uk/289 031/Properties%20and%20Microstructure%20of%20Pre-formed%20Foamed%20Concretes.pdf. Erişim Tarihi: 05.09.2017.

9. Kearsley, E.P., 1999. The Effect of High Volumes of Ungraded Fly Ash on the Properties of Foamed Concrete. PhD thesis. The University of Leeds. http://etheses.whiterose.ac.uk/287/1/uk_bl_ethos_ 289789.pdf. Erişim Tarihi: 05.09.2017.
10. Kearsley, E.P., Wainwright, P.J., 2001. Porosity and Permeability of Foamed Concrete. Cement and Concrete Research 31: 805- 812.
11. Liu, N., & Chen, B., 2014. Experimental study of the influence of EPS particle size on the mechanical properties of EPS lightweight concrete. Construction and Building Materials, 68, 227-232.
12. Nambiar, E.K., Ramamurthy, K., Asce, M., 2009. Shrinkage Behavior of Foam Concrete. J. Mater. Civ. Eng., 21(11): 631-636.
13. Ramamurthy, K., Nambiar, E. K., and Ranjani, G. I. S. 2009. A classification of studies on properties of foam concrete. Cement and concrete composites, 31(6), 388-396.
14. Sayadi, A. A., Tapia, J. V., Neitzert, T. R., & Clifton, G. C., 2016. Effects of expanded polystyrene (EPS) particles on fire resistance, thermal conductivity and compressive strength of foamed concrete Construction and building materials, 112, 716-724.
15. Visagie, M., 2000. The Effect of Microstructure on the Properties of Foamed Concrete. Master Thesis. https://repository.up.ac.za/dspace/bitstream/handle/2263/23075/dissertation.pdf?sequence=1.Erişim Tarihi: 04.09.2017.
16. Zakarıa, Z.Bin., 2010. Shrinkage Deformation of Different Shape of Foamed Concrete Specimen. Other thesis. http:// umpir.ump.edu.my/2610/1/ZUHARI BIN ZAKARIA. PDF Erişim Tarihi: 06.09.2017. (Abstract).
17. Biçer A, Kar F., 2017. Thermal and Mechanical Properties of Cement-Eps-Marble Powder Composites. JOTCSB;1(Special issue 1):25–32.
18. Chen, B., & Liu, J. (2004). Properties of lightweight expanded polystyrene concrete reinforced with steel fiber. Cement and Concrete Research, 34(7), 1259-1263.
19. Shi, W., Miao, L., Luo, J., Wang, J., & Chen, Y. (2016). Durability of modified expanded polystyrene concrete after dynamic cyclic loading. Shock and Vibration, 2016.
20. Chen, B., Liu, J., & Chen, L. Z. (2010). Experimental study of lightweight expanded polystyrene aggregate concrete containing silica fume and polypropylene fibers. Journal of Shanghai Jiaotong University (Science), 15(2), 129-137.
21. Schackow, A., Effting, C., Folgueras, M. V., Güths, S., & Mendes, G. A. (2014). Mechanical and thermal properties of lightweight concretes with vermiculite and EPS using air-entraining agent. Construction and building materials, 57, 190-197.
22. Gawale, R., Mishra, S., Sambare, H., Kothari, J., & Patil, A. P. M.(2016). Lıght weıght cocrete by usıng eps beads.Int.J.of Innovative Res.in Sci. Eng.,2 (3).
23. Herki, B. (2017). Combined Effects of Densified Polystyrene and Unprocessed Fly Ash on Concrete Engineering Properties. Buildings, 7(3), 77.
24. Tittarelli, F., Giosuè, C., Mobili, A., di Perna, C., & Monosi, S. (2016). Effect of using recycled instead of virgin EPS in lightweight mortars. Procedia engineering, 161, 660-665.
25. TS EN 12667, 2003. Yapı malzemeleri ve mamullerinin ısıl performansı-Mahfazalı sıcak plaka ve ısı akış sayacı metotlarıyla ısıl direncin tayini-Yüksek ve orta ısıl dirençli mamuller. TSE, Ankara.
26. TS EN 12664, 2009. Yapı malzemeleri ve mamulleri - Isıl direncin, korumalı tablalı ısıtıcı ve ısı akı ölçerin kullanıldığı metotlarla tayini - Isıl direnci orta ve düşük seviyede olan kuru ve rutubetli mamuller. TSE, Ankara.
27. ASTM C596-01, 2001. Standard Test Method for Drying Shrinkage of Mortar Containing Hydraulic Cement, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.
28. TS EN 1354, 2007. Gözenekli Hafif Beton- Basınç Dayanımının Tayini.
29. TS EN 678, 1995. Gaz ve Köpük Beton- Kuru Yoğunluk Tayini.
30. TS EN 12390-6, 2002. Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri- Bölüm 6: Deney Numunelerinin Yarmada Çekme Dayanımının Tayini.