Experimental and theoretical investigations on thermophysical properties of concrete produced from different aggregates

Abstract

Bu çalışmada, enerji verimli binalar için nispeten yüksek mukavemet, düşük yoğunluklu ve ısı yalıtımı olan yeni beton tipleri elde etmek için deneysel ve teorik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Bundan dolayı, sabit su-çimento oranında, normal agrega yerine hacimce %10, %20, %30, %40 ve %50 oranlarında pomza agregası, genleştirilmiş perlit aggregası ve lastik aggregası kullanılarak çeşitli beton numuneleri hazırlanmıştır. Farklı malzeme ve farklı bileşimlerde toplam 108 beton numunesi üretilmiştir. Üretilen tüm numunelerin basınç testleri yapılmış ve ısıl özellikleri sıcak disk yöntemi ile belirlenmiştir. En uygun beton numunesini belirlemek için, yaygın olarak kullanılan ve üretilen beton numunelerinden geçen ısı geliştirilen bir MATLAB programı ile hesaplanmıştır. Isı geçişi değerleri çok katmanlı yapılarda geçici rejim ısı transferi probleminin çözümü kullanılarak yapılmıştır. Isı kazancını hesaplamak için, bilgisayar programı Gaziantep?te tasarım günü için 24 saat boyunca üretilen ve yaygın olarak kullanılan beton numuneleri için çalıştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, kalınlığı 10 cm ile 30 cm arasında değişen duvarların ısı kazanç değerleri karşılaştırıldığında en yüksek düşüş mevcut beton duvara göre EPC50 duvarda yüzde 46.14 ve 71.15 arasında değiştiği görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Beton, pomza, perlit, lastik, ısı kazancı, enerji verimli bina

In this study, experimental and theoretical investigations are performed for obtaining new concrete types with relatively high strength, low density and good thermal properties for energy efficient buildings. For this purpose, different types of concrete samples were prepared with a constant water-cement ratio, and normal aggregates replaced by pumice, expanded perlite and rubber aggregates at different volume fractions such as 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of the total aggregate volume. In totally, 108 samples with different materials and their compositions were produced. Compressive strength tests were all conducted and the hot disk method was used to establish thermal property values of concrete samples.In order to determine the most suitable concrete samples, heat flows through the produced and commonly used concrete samples are calculated using a program developed in MATLAB. Calculation method for the heat flow is based on solution of transient heat transfer problem for the multilayer structures. The program is executed to calculate hourly heat gain values for these samples over a period of 24 h during design day for Gaziantep, Turkey. The results showed that the maximum reduction in heat gain values are obtained for EPC50 wall with thicknesses between 10 cm and 30 cm, which are 46.14 and 71.15 percent, corresponding to conventional concrete, respectively.Keywords: Concrete, pumice, perlite, rubber, heat gain, energy efficient building