Use of seawater as the mix water for concrete

Abstract

Birleşmiş Milletler Dünya Su Gelişim Raporu 2018'e göre, suya olan küresel talep nüfus artışı ve ekonomik kalkınmanın bir fonksiyonu olarak son on yıldır kişi başına % 1 oranında artmaktadır. Bu oran yakın gelecekte de çarpıcı bir şekilde artmaya devam edecektir. Bu tahminlere paralel olarak, dünyanın birçok ülkesindeki araştırmacılar, atık su yönetimi ve deniz suyunun sürdürülebilirlik kapsamında yaygın kullanımı gibi konulara odaklanmıştır. Özellikle beton, dünyada en çok kullanılan inşaat malzemesi olduğundan, inşaat sektörü önemli miktarda su kullanan sektörler arasına girmektedir.Betonda karışım suyu olarak deniz suyunun kullanılması, sürdürülebilirlik bakış açısından potansiyel olarak avantajlıdır. Ancak deniz suyunda yüksek konsantrasyonlarda klorür bulunması, çelik donatıda korozyona sebep olabilir. Bu sorun paslanmayan sentetik yapısal elyaflar kullanılarak giderilebilir. Bu tez kapsamında, musluk suyu ve deniz suyu ile karıştırılmış betonların, taze ve sertleşmiş hal özelliklerini karşılaştırmak için deneysel çalışmalar yapılmıştır. Deneysel program aşağıdaki testleri içermektedir: (a) taze beton testi (çökme deneyi ve yoğunluğu); (b) sertleşmiş betonun mekanik testleri (basınç dayanımı testi, elastisite modülü testi, üç noktalı eğilme testi ve uzunluk değişim testi); ve (c) sertleşmiş betonun mikroyapı analizleri (SEM/EDAX gözlemleri ve X-Işını Kırınımı (XRD) analizleri). Deniz suyu kullanılarak yapılan betonunun mekanik performansında belirgin bir değişiklik görülmedi. Deneysel gözlemleri daha iyi açıklamak için taramalı elektron mikroskobu ve XRD analizleri kullanılmıştır.

According to the United Nations World Water Development Report in 2018, the global demand for water has been increasing at a rate of about 1% per year over the past decades as a function of population growth and economic development, and it will continue to increase dramatically in the near future. In line with these estimates, researchers in many countries of the world focused on issues such as wastewater management and widespread use of seawater within the scope of sustainability. Since concrete is the most widely used building material in the world, construction sector is among the sectors that use significant amounts of water.Using seawater in the mixture as the mix water is potentially favorable from a sustainability viewpoint. However, the presence of high concentrations of chloride in the seawater can cause corrosion of steel reinforcement. This issue can be addressed by using non-corrosive synthetic structural fibers. This thesis reports on the results of an experimental study to compare the fresh and hardened properties of tap water and seawater-mixed concretes. The experimental program included the following tests: (a) fresh concrete test (slump flow and density); (b) mechanical tests of hardened concrete (compressive strength test, modulus of elasticity test, three - point bending test and length change test); and (c) microstructural analyses of hardened concrete (SEM/EDAX observations and X-Ray Diffraction (XRD) analyses). No pronounced change was seen in mechanical performance of seawater concrete. Scanning electron microscopy and XRD analyses were used to better explain the experimental observations.