Effects of Hemp Fibers on Durability and Strength Properties of Concrete to be Used in Agricultural Buildings

Yapı malzemeleri arasında dünyada en fazla kullanılan beton, tarımsal yapılarda da en fazla karşılaşılan malzemelerin başında gelmektedir. Gün geçtikçe artan teknolojideki hızlı gelişmelerle birlikte betonun farklı özelliklerini iyileştirerek sakıncalı yönlerini giderebilmek, daha hafif, yalıtımlı, ekonomik ve kullanışlı betonlar elde etmek amacıyla, üstünlükleri yüksek farklı yapı malzemeleri araştırılmaktadır. Organik bir atık olan kenevir bitkisinin saplarından elde edilen lifler, agregalar, bağlayıcı olarak çimento ve karışım suyu olarak musluk suyu kullanılarak kenevir lifi takviyeli beton numuneleri üretilmiştir. Çekme dayanımı düşük betonun olumsuz özelliklerini iyileştirmek için yapılan uygulamalardan biri de beton karışımına çeşitli lifler ilave etmektir. Bitkisel atıkların tekrar ekonomiye kazandırılmasında kenevir sapı atıkları önemli yer tutmaktadır. Bu nedenle söz konusu malzemelerin yeniden kazanımı ya da dönüştürülmesi oldukça önemlidir. Kenevir liflerinin beton üzerine etkilerini inceleyerek yapı malzemelerinde kullanılabilirliğini belirlemek, inşaat sektöründe yapı malzemesi olarak değerlendirilmesine yardımcı olmak ve ekolojik dengenin korunmasına katkıda bulunmak amacıyla yapılan bu çalışmada, beton içerisine katılan kenevir liflerinin taze ve sertleşmiş beton üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada kontrol karışımı ve lif uzunlukları 4-6 cm arasında olacak şekilde hacimce %1, %2.5, %5 oranlarında kenevir lif katkılı beton örnekleri üretilmiştir. Örneklerin slump değerleri, birim hacim ağırlığı, basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, su emme, donma-çözülme, ultrases geçiş hızı ve ısı iletkenlik katsayıları belirlenmiştir. Üretilen beton örneklerinin çökme değerleri 3.50-12.00 cm, birim ağırlıkları 2262-2370 kg m-3, su emme değerleri %2.42-5.91 arasında belirlenmiştir. Kontrol betonu ile kıyaslandığında örneklerin basınç dayanımlarındaki azalma en fazla %24.09 (%5 lif katkılı beton) olarak (ortalama 33.44 MPa) bulunmuştur. En yüksek yarmada çekme dayanımı %11.15 artış ile %1 katkılı örnekte belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre artan lif miktarı ile birlikte birim hacim ağırlık, basınç dayanımı, ultrases ve ısı iletkenlik katsayısı azalmış, yarmada çekme dayanımları artmıştır. Sonuç olarak çalışmada kenevir liflerinin beton üretiminde kullanılması ile çekme dayanımı yüksek, soğuk iklim koşullarına uygun, ısı iletkenliği düşük malzeme üretilmiştir. Sonuç olarak; yapılan mekanik ve fiziksel deneyler sonucunda ekonomiye katkı sağlamak ve çevre kirliliğini azaltmak amacıyla, ekonomik, sürdürülebilir, çevre dostu, geri dönüştürülebilir ve düşük karbon salınımına sahip kenevir lif katkılı betonların tarımsal yapılarda güvenle kullanımının uygun olduğu ve geliştirilerek kullanılabileceği söylenebilir.

Concrete is the most common construction material used worldwide. It is also commonly used in construction of agricultural buildings. With the rapid developments in technology, different building materials with superior properties are being researched in order to improve different properties of concrete and eliminate its disadvantaged aspects and to obtain lighter, insulated, more economical and useful construction materials. One of the applications to improve the negative properties of concrete with low tensile strength is to add various fibers into the concrete mixtures. Hemp stalks play an important role in recycling vegetable wastes. Therefore, it is highly significant to recycle or transform these materials. In this study, hemp fibers were supplemented into concrete mixtures in different ratios (1, 2.5 and 5%). Slump and unit weight tests were conducted on fresh samples and compressive strength, tensile strength, water absorption, freeze-thaw resistance, thermal conductivity and ultrasound pulse velocity tests were conducted on 28-day cured cube specimens. Slump values of the concrete samples varied between 3.50-12.00 cm, unit weights between 2262-2370 kg m-3 and water absorption values between 2.42-5.91%. Compared to the control concrete, maximum decrease in compressive strength (24.09%) was seen in 5% fiber-supplemented concrete samples (average 33.44 MPa). The highest splitting tensile strength (11.15%) was obtained from 1% fiber-supplemented samples. Compressive strength, specific gravity, ultrasound pulse velocity and thermal conductivity coefficients decreased, but tensile strengths and water absorption ratios increased with increasing hemp fiber ratios. As a result, by using hemp fibers in concrete production, a material with high tensile strength, suitable for cold climate conditions and low thermal conductivity was produced. Present mechanical and physical experiments revealed that hemp fiber-supplemented concretes, which are economical, sustainable, environment-friendly, recyclable and have low carbon emissions, could reliably be used in agricultural buildings and further improvements could contribute to the economy and reduce environmental pollution