Yapı Uygulamaları için Atık-Ambalaj/E-Cam/Epoksi Sandviç Kompozitlerin Eğilme ve Darbe Yükleri altındaki Karakteristik Özellikleri ve Davranışları

Tekstil yapısal kompozitlerin kullanımı, yüksek özgül dayanım ve modülü, iyi yorulma ve korozyon direncinden dolayı, çeşitli endüstrilerde günden güne artmaktadır. Tekstil yapısal kompozitlerinin kullanımının artmasının en önemli nedenleri, küresel pazarda ürün performansı ve hafif malzemelere olan talebin artmasıdır. Hızlı ekonomik büyüme, kentleşme, nüfus ve refah düzeyindeki artış, atık miktarının da artmasına yol açmaktadır. Türkiye’de yıllık ortalama katı atık miktarı 25 milyon tondur ve bu atığın %20’sini ambalaj atıkları oluşturmaktadır. Bu çalışmada inşaat uygulamaları için, çekirdek olarak atık karton kutu ve dış yüzey malzeme olarak E-Cam dokuma kumaşın kullanıldığı düşük maliyetli ve yüksek performanslı yeni bir sandviç malzeme geliştirilmiştir. Sandviç kompozitlerin mekanik özellikleri 3-nokta eğilme testi ile incelenmiş ve farklı enerji seviyelerinde düşük hızlı darbe testlerinden sonra darbe davranışları karşılaştırılmıştır. Çekirdek malzeme ihmal edilebilir bir eğilme dayanımı göstermiştir. Sandviç kompozitlerin eğilme yükü, dış yüzey malzemelerden çok daha yüksektir. Düşük-hız darbe sonuçları, absorbe edilen enerjinin ve hasarlı alanın artan darbe enerjisiyle birlikte arttığını göstermiştir. Geliştirilen sandviç kompozitlerin daha az hasarlı bölge ile daha fazla enerji absorpladığı belirlenmiş ve bu nedenle kapı ve dış cephe kaplama gibi inşaat uygulamaları için hasara dayanıklı malzemeler olarak kabul edilebileceği sonucuna varılmıştır.

Characteristic Properties and Behavior under Flexural and Impact Loadings of Packaging-Waste/E-Glass/Epoxy Sandwich Composites for Construction Applications

Using textile structural composites improves day by day in various industries due to their high specific strength and modulus, good fatigueand corrosion resistance. The most important reasons for the increased use of textile structural composites are the increased expectationsfor product performance and demand for lightweight materials in global markets. Rapid economic growth, urbanization, rising in populationand welfare level lead to an increased amount of waste production. In Turkey, the annual average of solid waste is 25 million tonsand 20% of this waste consists of packaging wastes. In this study, a new sandwich material was developed for construction applicationswith low cost and high performance by using box wastes as core and E-Glass woven fabric as sheet materials. The mechanical propertiesof sandwich composites were investigated by 3-point flexural test and their impact behavior was compared after low-velocity impact testsin different energy levels. The core material had a negligible flexural strength. The flexural load of sandwich composites was dramaticallyhigher than those of face material. Low-velocity impact results showed that absorbed energy and damaged area increased with increasingimpact energy. It could be concluded that the developed sandwich composites absorb more energy with small damaged areas and thereforecan be considered as damage resistant materials for constructional applications such as door and siding.

PDF

___

[1] Hoa, S.V. (2009). Principles of the manufacturing of composite materials (Second edition). DEStch Publications, USA, pp. 5-60.
[2] Kaya A.İ. (2016). Kompozit malzemeler ve özellikleri. Putech. Compos., Temmuz-Ağustos-Eylül, 38-45.
[3] Kaymakcı A., Ayrılmış N. and Akbulut T. (2014). Dış cephe kaplamalarina ekolojik bir yaklaşim: ahşap polimer kompozitler, 7. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyum, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 3-4 Nisan.
[4] Ratwani M.M. (2010). Composite materials and sandwich structures – A primer. Rto-En-Avt., 156, 1-16.
[5] Yıldız F., Aydın F. and Meydan U., Honeycomb, http://muhendislik. istanbul.edu.tr/, (March, 2018).
[6] Chandradass J., Ramesh Kumar M. and Velmurugan R. (2008). Effect of clay dispersion on mechanical, thermal and vibration properties of glass fiber-reinforced vinyl ester composites. J. Reinf. Plast. Compos., 27, 1585-1601.
[7] Cabrera N.O., Alcock B. and Peijs, T. (2008). Design and manufacture of all-PP sandwich panels based on co-extruded polypropylene tapes. Composites Part B, 39, 1183-1195.
[8] Xu G., Yang F., Zeng T., Cheng S. and Wang Z. (2016). Bending behavior of graded corrugated truss core composite sandwich beams. Compos. Struct., 138, 342-351.
[9] Lascoup B., Aboura Z., Khellil K. and Benzeggagh M. (2006). On the mechanical effect of stitch addition in sandwich panel. Compos. Sci. Technol., 66, 1385-1398.
[10] Brandt J., Drechslef K. and Arendtsb, F.J. (1996). Mechanical performance of composites based on various three-dimensional woven-fibre preforms. Compos. Sci. Technol., 56, 381- 386.
[11] Guan Z.W., Aktas A., Potluri P., Cantwell W.J., Langdon G. and Nurick G.N. (2014). The blast resistance of stitched sandwich panels. Int. J. Impact Eng., 65, 137-145.
[12] Meo M., Vignjevic R. and Marengo G. (2005). The response of honeycomb sandwich panels under low-velocity impact loading. Int. J. Mech. Sci., 47, 1301-1325.
[13] Yetim A., Geri dönüşüm sektörünün dünyadaki genel görünümü ve Türkiye’deki durumu, İzmir Ticaret Odası, Ar-Ge Bülten, http://www.izto.org.tr/, (March, 2018).
[14] ASTM D792-2013 Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement (2013). American Society for Testing and Materials, USA.
[15] ASTM D3171-2015 Standard Test Methods for Constituent Content of Composite Materials (2015). American Society for Testing and Materials, USA.
[16] ASTM C393-16 Standard Test Method for Core Shear Properties of Sandwich Constructions by Beam Flexure (2016). American Society for Testing and Materials, USA.
[17] ASTM D7136-15 Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event (2015). American Society for Testing and Materials, USA.
[18] ASTM D790-1990 Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials (1990). American Society for Testing and Materials, USA.