Effects of Waste Polyethylene Terephthalate as a Partial Replacement of Normal Coarse Aggregate on Fresh and Hardened Properties of Concretes

Abstract

In this thesis, the influences of waste Polyethylene Terephthalate (WPET) fragments are studied on self-compacting concrete (SCC) fresh, physical, and mechanical properties. The substitution levels of coarse aggregates with waste PET aggregates (WPET) were 5, 10, 15, and 20 % by volume. In addition, silica fume and superplasticizer (Glenium 27) were added to the SCC mixes by 10% weight of cement and 1.75 % weight of binder respectively. L-box, V-funnel, and slump flow tests were utilized to study the mixtures workability. After assessing the physical (workability tests, weight), mechanical (σs, σc, and flexural toughness), and durability (plastic degradation at 100 and 200 °C temperatures, and UPV), the outcomes reveal that it is possible to use recycled waste PET particles as aggregates up to 20 % to produce self-compacting concrete. On the one hand, adding waste PET in SCC has negative effects on the properties of SCC, decrease in compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, workability and UPV. Nevertheless, the compensation of this strength loss and workability could be done by adding pozzolanic materials (silica fume and fly ash) and superplasticizers (Glenium 27). On the other hand, the use of waste PET particles as coarse aggregates has positive effects as well, when it increases the toughness of SCC and makes it more deformable, reduces the self-weight of concrete owing to its low weight, and reduces the pollution of nature.

ÖZ: Bu deneysel çalışmada; PET şişe atıklarından elde edilmiş olan parçacıkların iri agrega yerine kullanılmasının, kendiliğinden yerleşen beton (KYB)’a; işlenebilirliği, fiziksel ve de mekanik özeliklerine olan etkileri farklı deneylerle araştırılmıştır. İri agrega yerine betona katılmış olan atık PET şişe parçacıkları toplam hacmin, %5, %10, %15, ve %20. Bunun yanı sıra; bütün karışımlara, çimento ağırlığının %10’u miktarında mikro silika, ayrıca çimento ağırlığının %1.75’i kadar da süper akışkanlaştırıcı (Glenium 27) kullanılmıştır. Elde edilen beton karışımlarının işlenebilirlik tayini için L-kutusu, V-hunesi ve çökme deneyleri yapılmıştır. Fiziksel özelikler; işlenebilirlik ve özgül ağırlık, mekanik özelikler ise; yarma mukavemeti, basınç mukavemeti, eğilme dayanımları ve tokluk deneyleri olarak sıralanır. Dayanıklılık testleri ise; beton örneklerinin 100 °C ve 200 °C sıcaklığa maruz bırakarak ve önceden yapılmış testlerin tekrarlanarak değişimin tesbit edilmesini kapsar. Atık PET parçalarının iri agrega yerine yerleştirilmesi konusu, KYB akışkanlık özeliklerini sağlaması açısından da irdelenmelidir. Bu çalışmada atık PET parçalarının iri agrega yerine en fazla %20’ye kadar yerdeğiştirmesinin mümkün olduğu yapılan KYB işlenebilirlik deneyleri ile anlaşılmiştır. Atık PET parçalarını agrega yerine kullanmak, birçok konuda betona avantaj sağlarken, bazı parametrelerde kayıba yol açtığı da bulgular arasındadır. Bunlar sırasıyle, yarmada çekme, basınç ve eğilme dayanımlarıdır. Bunun yanısıra KYB işlenebilirliğinde de azalma ve de iç çatlaklarda artiş gözlemlenebilir. Fakat, dayanım ve işlenebilirlik kayıpları uygun miktarda mikro silika, uçucu kül katılarak giderilebilir. Öte yandan, PET parçacıklarının KYB’da iri agrega yerine kullanılması betonun sünekliğini ve tokluğunu arttırması açısından, ayrıca ağırlığın azaltılması ve çevre kirliliğini azaltması açısından avantajlı olabilir.