Effects of Polyvinyl Chloride as a Partial Aggregate Replacement on Mechanical Properties and Behavior of Self Compacted Concrete

Abstract

These days, concrete is one of the main construction materials used the world ever. Aggregates are considered the most important component of concrete volume because they account for three quarters of the volume of any normal concrete. All over the world, more than 22 million tons of polyvinyl chloride (PVC) are presently produced per year. Such a large level of PVC production has a negative effect on environmental pollution in the society. For this reason, in this thesis, the waste plastic light weight aggregate PVC was tested examined as a replacement for natural aggregate in six different percentages starting from 0, 10, 20, 30, 40 and 60%. The study also examined the production of self-compacting concrete (SCC) at a constant water binder ratio of 0.45, using Master Glenium 27 as 1.7% of the mixture and silica fume at 10% of the weight of the cement. The workability of the SCC was tested with L-box, V-funnel flow time and slump flow methods. Results showed that the PVC plastic content successfully achieved SCC until a 60% ratio. They also show that, the use of PVC waste plastic as a partial replacement of natural aggregate has negative effect on the physical and mechanical properties of concrete, including: flexural strength, compressive strength, splitting tensile strength, weight, and ultrasound pulse velocity before and after degradation.

ÖZ: Günümüzde, dünyanın heryerinde beton en önemli yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Agregalar, normal bir betonda, toplam hacmin yaklaşık %75’ini kapladıklarından dolayı, agregalar önemli beton bileşiği olarak kabul edilmektedirler. Diğer taraftan, her yıl dünyada, 20 milyon tondan fazla polyvinyl chloride (PVC) üretilmektedir. Bu kadar yüksek miktarda PVC üretimi, çevresel hava kirliliğini arttırarak olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle, bu deneysel çalışmada, atık plastic PVC küçük parçalara bölünerek, hafif agrega sınıfında kabul edilerek belirli oranlarda agrega yerine kullanılmaktadır. Agrega yerine betona katılmış olan atık PVC parçacıkları toplam hacmin %( 0, 10, 20, 30, 40 ve 60)’I kadardır. Üretilen tüm kendiliğinden yerleşen beton KYB’larda su/bağlayıcı (s/b) oranı 0.45 olarak alınmıştır. Bunun yanısıra, KYB tipi olarak üretilmiş olan tüm karışımlara, çimentonun ağırlığının %10’u kadar silis dumanı katılmıştır. Silis dumanı ve çimento ağırlık toplamlarının %1.70’i kadar da süperakışkanlaştırıcı (Gelenium 27) katılmıştır. Karışımların işlenebilirlik tayini için sırasıyla L-box, V-funnel, and slump flow deneyleri yapılmıştır. Fiziksel özeliklerin (işlenebilirlik, özgül ağırlık) tayininden sonra mekanik (yarmada çekme, basınç ve eğilme dayanımları ve de tokluk) ve sıcaklık (100˚C ve 200˚C) değişimine karşı dayanıklılık testleri yapılmıştır.