Mermer ve arduvaz tozu kullanılarak üretilen çevre dostu cam lifli betonların Taguchi yöntemiyle optimizasyonu

Bu çalışmada, atık mermer tozu ve arduvaz tozunun çimento yerine belli oranlarda kullanılmasıyla üretilen betonda çimento oranının azaltılmasıyla hem ekonomik beton üretilmesi hem de atık malzemenin değerlendirilmesiyle çevre dostu beton üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla atık mermer tozu ve arduvaz tozu çimento yerine kütlece %5; %10; %15; %20 oranında kullanılmıştır. Ayrıca betonun çekme dayanımını artırmak için cam lifinin hacimce %0.25; %0.50; %0.75 ve %1.00 oranlarında değiştirilerek kullanılmasıyla üretilen çevre dostu betonun fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Bunun için üretilen taze betonda slump deneyi, hava muhtevası deneyleri yapılmıştır. Hazırlanan numuneler kür ortamında 7 ve 28 gün bekletilerek sertleşmiş beton elde edilmiştir. Elde edilen bu sertleşmiş beton üzerinde basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, ultrases geçiş hızı, test çekici deneyleri yapılmıştır. Uygulanan deneyler sonucunda taze ve sertleşmiş betonun dayanım ve dayanıklılık özellikleri incelenmiştir. 28 gün boyunca magnezyum sülfat çözeltisi içerisinde bekletilen numuneler üzerinde ise basınç dayanım deneyi ve test çekici deneyi yapılmış ve sülfata maruz bırakılmamış numunelerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada birçok farklı deney noktası içerisinden optimum oranlara sahip numuneleri belirlemek amacıyla, bilim çevreleri ve literatür tarafından doğruluğu kabul edilen ve istatiksel yöntemlerden Taguchi metodu kullanılmıştır. Birçok ara yüz program tarafından da kullanılan bu yöntem için Minitab İstatistik Yazılımı programı çalışmada kullanılmıştır. Çalışmada üretilen numunelerin morfolojik yapılarını belirlemek için mikroyapı (SEM, XRD) analizleri de gerçekleştirilmiştir.

In this study, the goal was to produce an environmentally friendly and cost-effective concrete by partially replacing cement with waste marble powder and slate powder. These materials were incorporated into the concrete mix at replacement levels of 5%, 10%, 15%, and 20% by mass. Additionally, to enhance the tensile strength of the concrete, glass fiber was added at varying volume fractions of 0.25%, 0.50%, 0.75%, and 1.00%. To evaluate the fresh properties of the concrete, slump and air content tests were performed. The prepared specimens were cured for 7 and 28 days to assess their hardened characteristics. After curing, the hardened concrete samples underwent compressive strength testing, splitting tensile strength testing, ultrasonic pulse velocity (UPV) analysis, and rebound hammer tests. Furthermore, some specimens were immersed in a magnesium sulfate solution for 28 days to assess their resistance to sulfate attack. These samples were then tested for compressive strength and rebound hammer values and compared to the control specimens not exposed to the sulfate solution. To identify the optimal material combinations among the various test parameters, the Taguchi method a widely recognized and statistically reliable approach was employed, using Minitab statistical software. Microstructural analysis techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD) were also utilized to examine the morphology of the produced concrete samples. Based on the results, it was observed that incorporating marble powder up to 5%, slate powder up to 10%, and glass fiber up to 0.5% had a generally positive impact on the mechanical and durability performance of the concrete.