Use of self-cleaning pervious concrete for sustainable environment

Abstract

Ekolojik döngünün önemli bir parçası olan su döngüsü, yollarda, yaya yollarında, kaldırımlarda ve benzeri ulaşım yapılarında kullanılan geleneksel betonun yetersiz yapısı nedeniyle kentsel yaşamı olumsuz etkilemektedir. Geleneksel betonun boşlukları yoktur ve aşırı yağış sonucu oluşan su birikintisini toprağa iletemez. Aşırı yağışlar sonucunda yollarda, yaya yollarında ve kaldırımlarda oluşan su birikintilerinin oluşturduğu olumsuz durumlar şehir hayatını olumsuz yönde etkilemektedir. Ayrıca geleneksel betonun bu dezavantajı, ulaşım yapılarında oluşan hava kirliliği nedeniyle bakteri oluşumu, aşınma ve korozyon gibi olumsuz kimyasal sonuçlara yol açmaktadır. Kentsel alanlarda hava kirliliği artmakta ve insan sağlığını etkilemekle birlikte binalara da zarar vermektedir. Bu tezde, üç farklı agrega boyutu kullanılarak geçirimli bir beton karışımı üretilmiştir. Bu agregalar, geçirimli beton tasarımlarında kullanılan geleneksel tip agregalardan farklı olarak tamburlanmış ve düzgün bir geometriye sahiptir. Bu araştırmanın amacı, agrega boyutunun ve agrega yüzey durumunun geçirimli betonun çeşitli özellikleri üzerindeki etkisini incelemektir. Agregaların yüzey durumu, agregaların minimum yüzeyde birbirine değmesi için tamburlu olarak seçilmiştir. Bu tip agreganın birbirine bağlı boşlukların sayısını artıracağı ve bunun da geçirgenliği arttıracağı düşünülmektedir. Geçirgen beton numuneleri üzerinde yapılan çeşitli testler, tamburlu agrega kullanımının yeterli dayanım ve geçirgenlik özellikleri sağladığını göstermiştir. Ek olarak, bu geçirgen beton numuneler, kendi kendini temizleyen bir beton yüzey elde etmek için titanyum dioksit ile işlenir. Titanyum dioksitin geçirimli beton üzerinde de etkili olduğu ve geçirimli beton ile dökülen yapılarda kendi kendini temizleyen beton yüzeyler oluşturmak için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Titanyum dioksit uygulanmış geçirimli betonun tamburlu agrega ile kullanımının hem yeterince güçlü hem de sürdürülebilir olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler: geçirimli beton, kendi kendini temizleme, sürdürülebilirlik, yağmur suyu hasadı, ısı adası etkisi.

The water cycle, which is an important part of the ecological cycle, negatively affects the urban life due to the imporous structure of traditional concrete used in roads, pedestrian ways, pavements and similar transportation structures. Traditional concrete does not have voids, and it is not capable of transmitting the water puddle that occurs as a result of excessive rain to the soil. Adverse situations caused by puddles on roads, pedestrian paths and sidewalks as a result of excessive rain affects the urban life in a negative way. Additionally, this disadvantage of conventional concrete leads to negative chemical results such as bacteria formation, wear and corrosion due to air pollution that occurs in transportation structures. Air pollution is increasing in urban areas and it affects human health and also it causes damage to buildings. In this thesis, a pervious concrete mix is produced by using three different aggregate sizes. These aggregates have a tumbled and smooth geometry, which is different from the traditional type of aggregates used in pervious concrete designs. The intent of this research is to examine the effect of aggregate size and aggregate surface condition on the various properties of pervious concrete. The surface condition of the aggregates is chosen as tumbled so that the aggregates touch each other at minimum surface. It is believed that this type of aggregate will increase the number of interconnected voids which in turn increases the permeability.Various tests performed on the pervious concrete specimens showed that use of tumbled aggregates results in sufficient strength and permeability properties. Additionally, these pervious concrete samples are treated with titanium dioxide to achieve a self-cleaning concrete surface. It is concluded that titanium dioxide is also effective on pervious concrete and can be used on structures cast with pervious concrete to create self-cleaning concrete surfaces. It is concluded that use of titanium dioxide treated pervious concrete with tumbled aggregates is both strong enough and sustainable.Keywords: pervious concrete, self-cleaning, sustainability, rain harvesting, heat island effect.