GRAIN DISTRIBUTION OPTIMIZATION IN GRP PIPE PRODUCTION

Abstract

In this study, an attempt was made to produce GRP pipes that provide the mechanical properties required by the standard by reducing resin consumption through grain distribution optimization. In this context, it was aimed to produce GRP pipes with a length of 6 m, a nominal diameter of 600 mm, a stiffness class of 10,000 N/m2, and a nominal pressure of 10 bar, by centrifugal casting method. In pipe production, orthophthalic unsaturated polyester resin was used as matrix material, and chopped E-glass fibers were used as reinforcement material. As filling material, silica filler with AFS 40–45 grain distribution, which is currently used in pipe production, and silica filler with Fuller 0.8 grain distribution, which has been optimized as an alternative to this grain distribution, were used. GRP pipes with AFS 40-45 grain distribution were determined as reference pipes. The composite pipes' resin consumption amounts and mechanical properties were compared. 9.5% less resin was used in all pipes produced than the standard resin amount. As a result, it was concluded that it would be more suitable to use Fuller 0.8 grain distribution optimization as an alternative to the currently used AFS 40–45 grain distribution in the production of GRP pipes with a nominal diameter of 600 mm.

Full text

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
CTP BORU ÜRETİMİNDE TANE DAĞILIMI OPTİMİZASYONU
GRAIN DISTRIBUTION OPTIMIZATION IN GRP PIPE PRODUCTION
Şevki EREN
Dr. Öğr. Üyesi, Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, İnşaat Bölümü,
Kırşehir, Türkiye.
ORCID ID: https://orcid.org/https://orcid.org/0000-0003-0773-4034
Özcan ÇAĞLAR
Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Disiplinlerarası Kompozit Malzeme Teknolojileri ABD,
Düzce, Türkiye.
ORCID ID: https://orcid.org/ https://orcid.org/0000-0002-6514-0691
Neslihan GÖKÇE
Superlit Boru San. A.Ş, Kaynaşlı, Düzce, Türkiye.
ORCID ID: https://orcid.org/https://orcid.org/0000-0001-5418-0551
Azime SUBAŞI
Öğr.Gör., Düzce Üniversitesi, Gümüşova Meslek Yüksekokulu, Makine ve Metal Teknolojileri Bölümü,
Düzce, Türkiye.
ORCID ID: https://orcid.org/https://orcid.org/0000-0002-1732-6686
Serkan SUBAŞI
Prof. Dr., Düzce Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Düzce, Türkiye.
ORCID ID: https://orcid.org/https://orcid.org/0000-0001-7826-1348
ÖZET
Bu çalışmada, yapılan tane dağılımı optimizasyonu ile reçine tüketimini azaltarak standardın
gerektirdiği mekanik özellikleri sağlayan CTP boru üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Bu
kapsamda, santrifüj döküm yöntemiyle, 6m boyunda, anma çapı 600mm, rijitlik sınıfı 10.000 N/m2 ve
anma basıncı 10 bar olacak nitelikte CTP boruların üretilmesi hedeflenmiştir.
Boru üretiminde, matris malzemesi olarak ortoftalik doymamış polyester reçinesi, güçlendirme
malzemesi olarak kırpılmış E-cam lifleri kullanılmıştır. Dolgu malzemesi olarak boru üretiminde
mevcut durumda kullanılmakta olan AFS 40-45 tane dağılımlı silis dolgusu ve bu tane dağılımına
alternatif olarak optimizasyonu yapılan Fuller 0,8 tane dağılımlı silis dolgusu kullanılmıştır. AFS 40-45
tane dağılımlı CTP borular referans boru olarak belirlenmiştir. Kompozit boruların reçine tüketim
miktarları ve mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır.
Üretilen tüm borularda standart reçine miktarından %9,5 daha az reçine kullanılmıştır. Sonuç olarak,
anma çapı 600mm olan CTP boru üretiminde mevcut durumda kullanılmakta olan AFS 40-45 tane
dağılımı yerine alternatif olarak Fuller 0.8 tane dağılımı optimizasyonunun kullanılmasının daha uygun
olacağı kanaatine varılmıştır. Böylelikle daha ekonomik ve daha yüksek mekanik özelliklere sahip boru
üretimleri gerçekleştirilebileceği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler: CTP boru, tane dağılımı, reçine tüketimi, mekanik özellikler, silis kumu.
378

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
ABSTRACT
In this study, an attempt was made to produce GRP pipes that provide the mechanical properties required
by the standard by reducing resin consumption through grain distribution optimization. In this context,
it was aimed to produce GRP pipes with a length of 6 m, a nominal diameter of 600 mm, a stiffness
class of 10,000 N/m2, and a nominal pressure of 10 bar, by centrifugal casting method.
In pipe production, orthophthalic unsaturated polyester resin was used as matrix material, and chopped
E-glass fibers were used as reinforcement material. As filling material, silica filler with AFS 40–45 grain
distribution, which is currently used in pipe production, and silica filler with Fuller 0.8 grain distribution,
which has been optimized as an alternative to this grain distribution, were used. GRP pipes with AFS
40-45 grain distribution were determined as reference pipes. The composite pipes' resin consumption
amounts and mechanical properties were compared.
9.5% less resin was used in all pipes produced than the standard resin amount. As a result, it was
concluded that it would be more suitable to use Fuller 0.8 grain distribution optimization as an
alternative to the currently used AFS 40–45 grain distribution in the production of GRP pipes with a
nominal diameter of 600 mm.
Keywords: GRP pipe, grain distribution, resin consumption, mechanical properties, silica sand.
1. GİRİŞ
CTP borular, kısa veya uzun cam lifi ve doymamış polyester veya vinil ester gibi malzemelerden oluşan
kompozitlerdir (Farshad ve Necola, 2004a; Rafiee ve Reshadi, 2014). CTP borular, yüksek mukavemet,
korozyon ve ısı direnci özelliklerine sahiptirler. Bu nedenle, petrol, doğal gaz, kimya, atık su, termal su
ve içme suyu gibi sıvıları sualtında ve yeraltında taşımak için yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar
(Deniz, vd., 2013; Faria ve Guedes, 2010; Jin, Hwang, ve Yeon, 2013). Bu borular normal olarak
santrifüj döküm (CC) veya sürekli elyaf sarma yöntemi ile üretilirler (Farshad ve Necola, 2004b).
CTP boruların boyuna çekme mukavemeti ve başlangıç spesifik halka rijitliği gibi belirli tasarım
kriterlerini karşılaması gerekir (Rafiee, 2016; Faria ve Guedes, 2010). Boru et kalınlığının artması, boru
rijitliğine önemli ölçüde katkıda bulunur. Bu nedenle, CTP boru üreticileri, boru rijitliğini artırmak için
ekonomik bir yöntem olarak lif katmanları arasında polimer matris içerisine emdirilmiş bir kum dolgu
tabakası uygulamaktadırlar (Rafiee ve Reshadi, 2014; Rafiee, 2013). Dolgu maddeleri öncelikle polimer
zincirinin hareketini engellemek için kullanılır, bu da rijitliği, mukavemeti, sertliği ve aşınmaya karşı
direnci artırırken sünekliği azaltır (Mansour ve Abd‐El‐Messieh, 2002; Agarwal, Broutman, ve
Chandrashekhara, 2017). Böylelikle, rijitlikteki artışın yanı sıra polimer matrisin olumsuz kür büzülmesi
etkisi de azaltılarak boruların boyutsal kararlılığı sağlanabilmektedir (Rafiee ve Reshadi, 2014; Rafiee,
2013). Bu amaçla, CTP boru üreticileri, dolgu malzemesi olarak, Amerikan Dökümcüler Birliği (AFS)
tarafından kullanılan farklı incelik sınıflarındaki piyasada hazır tane dağılımı olarak bulunan dolgu
malzemelerini kullanmaktadırlar (Turkeli, 2017). Ancak, Rafiee (2016) araştırmaları sonucunda, kum
dolgu malzemesinin polimer matrisine çekirdek katman olarak dahil edilmesinin CTP boruların mekanik
özellikleri üzerindeki etkisine ilişkin yeterli araştırma yapılmadığını rapor etmiştir. Bu konuda, Fuller
ve Thompson (1907), betonun mekanik ve fiziksel özellikleri açısından agrega tane dağılımının önemini
vurgulamışlardır. Agregaların mümkün olan en iyi tane dağılımı ve bunların beton karışımı için
optimum orantıdaki rolü konusunu çözmeye yönelik çok sayıda pratik ve teorik çalışma yapılmıştır.
CTP boru üretiminde, dolgu türü ve tane dağılımının mekanik özelliklere etkisi üzerine yapılan sınırlı
sayıdaki çalışmalar aşağıda verilmiştir;
Kumar vd. (2008), EPC prosesi kullanılarak üretilen Al-7% Si alaşımlı dökümlerin çekme nitelikleri
üzerindeki olası etkisini araştırmak için AFS 60-140 tane incelik sayısı aralığındaki silis kumu
kullanmışlardır. Kırılma sonrası çekme mukavemeti ve çekme uzaması yüzdesinin, döküm sıcaklığı ve
tane inceliği sayısından önemli ölçüde etkilendiğini belirlemişlerdir.
Shi ve Wei (2018), 1500 mm iç çaplı cam elyaf takviyeli plastik harç borularının çeşitli yükleme
senaryoları altında mekanik özelliklerini (rijitlik, yorulma, halka ve eksenel basınç dayanımı ve
elastikiyet modülü testleri) araştırmışlardır. Boru rijitliğini 2.3 MPa olarak belirlemişlerdir. Çalışma
sonucunda, kuvars kumu ve reçine içeren kompozitin daha yüksek bir basınç mukavemetine sahip
379

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
olduğu gösterilmiştir; ayrıca kuvars kumunun basınç mukavemeti üzerindeki etkisinin reçine ve cam
elyafından daha önemli olduğu rapor edilmiştir.
Rafiee ve Reshadi (2014), iç hidrostatik basınca maruz kalan kompozit boruların işlevsel arızalarının
analizini ve simülasyonunu gerçekleştirmiştir. Kademeli olarak oluşturulan bir hasar modelinde,
borunun rijitliğini artırmak için bir çekirdek katman eklenmesinin etkisi dikkate alınmıştır. Çekirdek
kalınlığı ve çapraz katların sarım açıları gibi iki temel parametrenin etkisi incelenmiştir. Çekirdek
kalınlığı arttığında, ilk kat kırılma ve fonksiyonel kırılma basınçlarının doğrusal olarak arttığı
bulunmuştur.
Gökçe vd. (2019), elyaf ve reçine türünün CC tekniği kullanılarak üretilen polimer kompozit borunun
mekanik özelliklerini nasıl etkilediğini incelemişlerdir. Kullanılan matris malzemeleri izoftalik,
ortoftalik ve vinil ester reçine; takviye malzemeleri E ve ECR cam elyaf; dolgu malzemesi ise silis
kumudur. Sonuç olarak, reçine ve elyaf türlerinin değişmesinin polimer kompozit boruların mekanik
davranışlarının değişmesine neden olduğu belirlenmiştir.
Yukarıda sunulan bilgiler ve sınırlı sayıda yapılan araştırma sonuçları incelendiğinde, herhangi bir
kompozit malzemede olduğu gibi CTP kompozit boru üretiminde de yapılacak dolgu tane dağılımı
optimizasyonunun reçine tüketimi ve mekanik özellikler açısından literatüre önemli faydalar
sağlayacağı düşünülmektedir. Bu nedenle, mevcut çalışmada, CTP boru üretiminde, çekirdek
bölgesinde kullanılan dolgu maddeleri üzerinde yapılacak tane dağılımı optimizasyonu ile reçine
tüketiminin azaltılması ve mekanik özelliklerin arttırılması amaçlanmıştır.
2. ARAŞTIRMA VE BULGULAR
2.1. Kullanılan hammaddeler
CTP boru üretiminde, Süperlit Boru San. A.Ş’nin kullanılmakta olan ortoftalik (Boytek BRE 310 body)
reçinesi ve ortoftalik (BRE 816 Liner) reçinesi kullanılmıştır. Ortoftalik reçine içerisine hızlandırıcı
olarak ağırlıkça %1 oranında kobalt oktoat ve başlatıcı olarak ağırlıkça %1 oranında metil etil keton
peroksit katkıları ilave edilmiştir. Çalışmada kullanılan ortoftalik body ve liner reçinesine ait bir görsel
Şekil 1’de gösterilmiştir. Ortoftalik body reçinenin fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge 2.1’de
verilmiştir. Dolgu malzemesi olarak, 0-1000 mikron aralığında silis kumları kullanılmıştır. Takviye
malzemeleri olarak, kırpılmış E-cam lifi kullanılmıştır. E-cam lifine ait fiziksel ve mekanik özellikler
Çizelge 2.2’de verilmiştir.
Çizelge 2.1. Ortoftalik body reçinenin fiziksel ve mekanik özellikleri.
Özellik
Birim
Ortoftalik Reçine
Viskozite
(cp)
250
Yoğunluk
-
1,12
Solid oranı
(%)
57
Çekme E-modülü
(MPa)
3550
Çekme mukavemeti
(MPa)
74
Eğilme mukavemeti
(MPa)
125
Eğilme E-modülü
(MPa)
3800
Çekmede kopma uzaması
(%)
3,15
Toplam hacimsel büzülme
(%)
8,0
380

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Çizelge 2.2. Kırpılmış E-cam lifine ait fiziksel ve mekanik özellikler.
Özellik
Cam lifi
Nem içeriği (%)
0,92
Lif ağırlığı (gr/km)
2400
Bağlayıcı içeriği (%)
2,1
Uç sayısı
60
Lif çapı (mikron)
16-20
Özgül Ağırlık
2,60
Çekme mukavemeti (MPa)
3400
Elastikiyet modülü (GPa)
77
Lif Uzunluğu (mm)
25
2.2. Yöntem
Mevcut çalışmada, CC yöntemi tercih edilmiştir. CC yöntemiyle üretilecek CTP borular, 6m boyunda,
anma çapı (DN) 600mm, rijitlik sınıfı (SN) 10.000 N/m2 ve basınç sınıfı (PN) 10 bar özelliğe sahip
olacak nitelikte seçilmiştir. CTP boru üretiminde, Süperlit Boru San. A.Ş’nin mevcut durumda
kullanmakta olduğu AFS 40-45 tane dağılımlı silis kumları ile birlikte bu tane dağılımlarına alternatif
olarak Fuller eşitliği (Eşitlik (2.1)) kullanılmıştır.
P, %= (d/D)n
(2.1)
Eşitlikte,
P: elekten geçen yüzde, %
d: elek çapı, mm
D: maksimum tane çapı, (1000µm)
n: eşitliğin üssü, (bu çalışma için n=0.8 alınmıştır)
Dolgu malzemeleri üzerinde yapılan ön denemelerde Eşitlik 2.1’deki Fuller eşitliğinde n=0.8 alınarak
F0.8 olarak adlandırdığımız en uygun tane dağılımı belirlenmiştir. Ancak, piyasada F0.8 tane dağılımına
sahip kum dağılımı hazır olarak bulunmamaktadır. Bu nedenle, F0.8 tane dağılımını elde edebilmek için
yapılan analizler sonucunda, piyasada hazır olarak bulunan ve CTP boru üretiminde kg/m’de
kullanılacak toplam kum miktarının ağırlıkça %20’si AFS 110-140 ve %80’i AFS 40-45 olacak şekilde
karışımlar hazırlanmıştır. Bu karışım oranları kullanıldığında F0.8 tane dağılımına en yakın tane
dağılımları elde edilmiş ve F0.8 tane dağılımı optimizasyonu olarak adlandırılmıştır. Çalışmada
kullanılan dolgu tane dağılımları ve F0.8 tane dağılımı optimizasyonu grafiği Şekil 2.1’de gösterilmiştir.
381

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Şekil 2.1. Dolgu tane dağılımları.
Yukarıda belirtilen tane dağılımları kullanılarak, CC yöntemiyle üç adet CTP boru üretimi
gerçekleştirilmiştir. CC yöntemiyle CTP boru üretim prosesi Şekil 2.2’de, CTP boru kesiti ise
Şekil 2.3’te verilmiştir.
Şekil 2.2. CC yöntemiyle boru üretim prosesi.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1
10
100
1000
Toplam elekten geçen yüzde, %
Elek çapı (mikron)
AFS 40-45
F0,8
AFS 110-140
F0.8 tane dağılımı
optimizasyonu
150
250
500
600
300
180
710
850
382

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Şekil 2.3. CC yöntemiyle üretilen CTP boru kesiti (Superlit Boru San. A.Ş., 2024).
2.2.1. CTP boru hammadde karışım oranlarının belirlenmesi
Çalışma kapsamında üretilmesi planlanan CTP kompozit boruların karışım oranları Çizelge 2.3’te
verilmiştir. Belirtilen niteliklere sahip tüm CTP boru üretimlerinde mevcut durumda standart olarak
kullanılmakta olan reçine miktarından %9.5 daha az reçine kullanılmıştır.
Çizelge 2.3. Deneysel çalışma planı ve karışım oranları.
DN/PN/SN
(mm/bar/N/m2)
Boru No
Lif Türü ve Oranı
Tane Dağılımı
Reçine Miktarı
(kg/6m)
Gövde Kısmı
İç Yüzey Kısmı
600/10/10.000
Boru No (1)
(referans
boru)
%100 Cam Lifi
AFS 40-45
67
26
Boru No (2)
%100 Cam Lifi
F0.8
65
25
Boru No (3)
%100 Cam Lifi
F0.8
66
22
2.2.2. CTP borular üzerinde yapılan testler
2.2.2.1. Başlangıç spesifik halka rijitliği testi
Başlangıç spesifik halka rijitliği testi için üretimi yapılan CTP borulardan ISO 7685 standardına göre
altı adet rijitlik test numunesi kesilerek hazırlanmıştır. Rijitlik testlerinde, üretilen CTP boruların kalıbın
çıktığı taraf (KT) ve besleme yapılan taraftan (FT) 3’ er adet numune kesilmiştir. Rijitlik testinde
kullanılan numunelerin görselleri Şekil 2.4’te gösterilmektedir.
Boru No (1) iç yüzey görseli
Boru No (1) dış yüzey görseli
383

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Boru No (2) iç yüzey görseli
Boru No (2) dış yüzey görseli
Boru No (3) iç yüzey görseli
Boru No (3) dış yüzey görseli
Şekil 2.4. Rijitlik testinde kullanılan numune görselleri.
2.2.2.2. Boyuna çekme testi
Bu çalışmada CC yöntemi ile üretilecek boruların anma çapı DN:600mm ve uygulanacak basınç değeri
PN:10 bar’dır. ASTM D 3517-06, AWWA 950-13 standardına göre boru çapı ve uygulanacak basınç
değeri ile ilişkili olarak boyuna çekme dayanımının en az 220 N/mm olması gerekmektedir. Kalite
kontrol testleri için CTP borulardan 5 adet boyuna çekme test numunesi kesilerek hazırlanmışır.
2.2.2.3. Yakma kaybı testi
Yakma kaybı testi için üretilen CTP borulardan ASTM D 7348 standartına uygun olarak 3’er adet
numune kesilerek hazırlanmıştır. Protherm marka kül fırını kullanılarak yakma kaybı testi
gerçekleştirilmiştir.
3. BULGULAR
3.1. Başlangıç spesifik halka rijitliği test sonuçları
Üretimi gerçekleştirilecek CTP borular SN:10000 N/m2 rijitlik değerine sahip olacak nitelikte
planlanmıştır. Farklı dolgu tane dağılımlarına sahip olacak şekilde üretilen CTP boruların spesifik halka
rijitlik değerleri belirlenmiş ve sonuçlar Çizelge 3.1 ve Şekil 3.1’de verilmiştir.
384

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Çizelge 3.1. CTP boruların ortalama başlangıç spesifik halka rijitlik test değerleri.
DN/PN/SN
(mm/bar/N/m2)
Boru No
Lif türü
Tane
dağılımı
Rijitlik (N/m2)
Aralık
Min.
Max.
Std.
Hata
Std.
sapma
Ortalama
600/10/10.000
Boru No (1)
(Referans boru)
E camı
AFS 40-45
856
10670
11526
247
429
11112
Boru No (2)
E camı
Fuller 0,8
1457
11583
13040
227
556
12273
Boru No (3)
E camı
Fuller 0,8
2291
11240
13531
351
861
12067
Şekil 3.1. Ortalama spesifik halka rijitlik sonuçları.
Çalışma kapsamında üretimi gerçekleştirilen tüm borularda, 10.000 N/m2’lik rijitlik hedefine ulaşıldığı
ve hatta daha yüksek rijitlik değerlerine ulaşıldığı belirlenmiştir. Şekil 3.1’de görüldüğü gibi,
Boru No (1), Boru No (2) ve Boru No (3)’ün rijitlik değerleri sırasıyla 11112 N/m2, 12273 N/m2 ve
12067 N/m2 olarak belirlenmiştir. Buna göre, üretilen tüm borular kalite kontrol testlerini başarıyla
sağlamıştır. Ayrıca, Boru No (2) ve Boru No (3)’ün ortalama rijitlik değerleri, Boru No-1 referans
borusuyla karşılaştırıldığında ise rijitlik değerlerinde sırasıyla %10.45 ve %8.6 oranında artışlar elde
edilmiştir. Sonuç olarak, F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen Boru No (2) ve
Boru No (3) boruları, AFS 40-45 tane dağılımında üretilen Boru No-1 referans borusundan daha iyi
rijitlik değeri göstermiştir.
3.2. Boyuna çekme testi sonuçları
Çekme testi sonucunda CTP kompozit boruların ortalama boyuna çekme dayanımı değerleri
Çizelge 3.2 ve Şekil 3.2’ de verilmiştir.
11.112
12.273 12.067
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Boru No-1 (referans boru) Boru No-2 Boru No-3
Rijitlik (N/m2)
Boru Numaraları
385

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Çizelge 3.2. CTP boruların ortalama boyuna çekme dayanımı değerleri.
DN/PN/SN
(mm/bar/N/m2)
Boru No
Lif türü
Tane
dağılımı
Boyuna Çekme Dayanımı (N/mm)
Aralık
Min.
Max.
Std.
Hata
Std.
sapma
Ortalama
600/10/10.000
Boru No (1)
(Referans boru)
E camı
AFS 40-45
47
363
410
12,484
24,968
388,53
Boru No (2)
E camı
Fuller 0,8
25
400
425
5,641
11,283
411,15
Boru No (3)
E camı
Fuller 0,8
18
390
407
3,639
7,278
397,63
Şekil 3.2. Ortalama boyuna çekme dayanımı sonuçları.
ASTM D 3517 ve AWWA 950-13 standartına göre, DN: 600 mm ve PN: 10 bar üretim parametresine
sahip olacak nitelikte üretilen bir CTP kompozit borunun sahip olması gereken en az boyuna çekme
mukavemeti 220 N/mm olmalıdır. Şekil 3.2 incelendiğinde, Boru No (1), Boru No-2 ve Boru No (3)’ün
boyuna çekme dayanımı değerleri sırasıyla 388.53 N/mm, 411.15 N/mm ve 397.63 N/mm olarak
belirlenmiştir. Boru No (1) referans borusunda %76.6, Boru No (2)’de %86.9 ve Boru No (3)’te %80.73
oranında standardın gerektirdiği minimum eksenel çekme dayanımı (220 N/mm) değerinin üzerinde
dayanımlar elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre üretilen tüm kompozit borular kalite kontrol testlerini
rahatlıkla geçmiştir. Ayrıca, Boru No (2) ve Boru No (3)’ün ortalama boyuna çekme dayanımı değerleri,
Boru No (1) referans borusundaki dayanım değerlerinden sırasıyla %5.8 ve %2.3 oranında artış elde
edilmiştir. Sonuç olarak, F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen Boru No (2) ve
Boru No (3) boruları, AFS 40-45 tane dağılımında üretilen Boru No (1) referans borusundan daha iyi
boyuna çekme dayanımı değeri göstermiştir.
3.3. Reçine tüketimi sonuçları
Üretimi gerçekleştirilen CTP borular üzerinde yapılan reçine tüketim test sonuçları Şekil 3.3’te
verilmiştir.
388.53
411.15 397.63
200
250
300
350
400
450
Boru No-1 (referans boru) Boru No-2 Boru No-3
Boyuna çekme dayanımı, N/mm
Boru Numaraları
386

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Şekil 3.3. Reçine tüketim sonuçları.
Şekil 3.3 incelendiğinde, F0.8 tane dağılımı optimizasyonundaki Boru No (2) ve Boru No (3)’teki CTP
boru yapımında elde edilen reçine tüketiminin AFS 40-45 tane dağılımlı Boru No (1) referans
borusundan daha az olduğu belirlenmiştir. Boru No (2) ve Boru No (3)’te, Boru No (1) referans
borusundan sırasıyla %3.22 ve %5.4 daha az reçine tüketimleri elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre, F0.8
tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen CTP borularda daha az reçine tüketimi
nedeniyle daha düşük maliyetli boru üretimlerinin gerçekleştirilebileceği düşünülmektedir.
4. SONUÇ
Mevcut çalışmada, CC yöntemiyle, 6m boyunda, 600mm çapında, 10bar anma basıncında ve
10.000N/m2 rijitlik sınıfında olacak nitelikte ve standart olarak kullanılan reçine miktarından %9.5
oranında daha az reçine kullanılarak CTP boru üretimleri gerçekleştirilmiştir. Matris olarak doymamış
poliester reçinesi, lif takviyesi olarak E-camı ve dolgu malzemesi olarak ise AFS 40-45 tane dağılımlı
ve F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda silis kumları kullanılmıştır. Üretimi gerçekleştirilen CTP
borular üzerinde mekanik ve fiziksel testler yapılmıştır. Çalışmada elde edilen sonuçlar aşağıda
verilmiştir.
 Belirtilen niteliklere sahip olacak şekilde üretimi gerçekleştirilen tüm CTP borular, standardın
gerektirdiği en az rijitlik ve eksenel çekme mukavemeti değerini sağlamıştır.
 F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen Boru No (2) ve Boru No (3)
boruları, AFS 40-45 tane dağılımında üretilen Boru No (1) referans borusundan daha iyi rijitlik ve daha
iyi boyuna çekme dayanımı performansı göstermiştir.
 F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen CTP borularda AFS 40-45 tane
dağılımında üretilen borulardan daha az reçine tüketilmesi nedeniyle daha düşük maliyetli boru
üretimlerinin gerçekleştirilebileceği düşünülmektedir.
 Sonuç olarak, CC yöntemiyle, F0.8 tane dağılımı optimizasyonunda üretimi gerçekleştirilen
600mm çaplı CTP borularla mevcut durumda üretilmekte olan AFS 40-45 tane dağılımlı CTP borulara
kıyasla daha ekonomik ve daha yüksek mekanik özelliklere sahip boru üretimleri gerçekleştirilebileceği
sonucuna varılmıştır.
 Çalışma kapsamında, F0.8 tane dağılımı optimizasyonuylan üretilen CTP borularda elde edilen
olumlu sonuçlara istinaden farklı çaplardaki CTP boru üretimlerinde F0.8 tane dağılımı
optimizasyonunun kullanılabilirliği araştırılabilir.
93
90
88
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
Boru No-1 (referans boru) Boru No-2 Boru No-3
Reçine tüketimi, kg/6m
Boru Numaraları
387

PROCEEDINGS BOOK
AHI EVRAN
International Congress on Scientific Research - IV
April 26-28, 2024 - Kirsehir Ahi Evran University, Kirsehir Türkiye
Teşekkür
Yazarlar, CTP boru üretiminde sağladığı katkılar nedeniyle Superlit Boru Sanayi A.Ş.'ye teşekkür eder
ve projenin gerçekleşmesi için mali destek sağlayan Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma
Kurumuna (TÜBİTAK) şükranlarını sunar.
Finansman
Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), TÜBİTAK 1505:
Üniversite Sanayi İş birliği Projesi [Hibe Numarası: 5140058] tarafından desteklenmiş olup, CTP boru
üretimleri Superlit Boru Sanayi A.Ş. tarafından Türkiye’deki Kaynaşlı/Düzce fabrikasında
gerçekleştirilmiştir.
5. KAYNAKLAR
1. Agarwal, B. D., Broutman, L. J. ve Chandrashekhara, K. (2017). Analysis and performance of fiber
composites. John Wiley & Sons.
2. Deniz, M. E., Ozen, M., Ozdemir, O., Karakuzu, R. ve Icten, B. M. (2013). Environmental effect
on fatigue life of glass–epoxy composite pipes subjected to impact loading. Composites Part B:
Engineering, 44(1), 304-312.
3. Faria H. ve Guedes RM, (2010). Long-term behaviour of GFRP pipes: reducing the prediction test
duration. Polymer Testing, 29 (3), 337–45. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2009.12.008.
4. Farshad, M. ve Necola, A. (2004a). Effect of aqueous environment on the long-term behavior of
glass fiber-reinforced plastic pipes. Polymer testing, 23(2), 163-167.
5. Farshad, M. ve Necola, A. (2004b). Strain corrosion of glass fibre-reinforced plastics pipes.
Polymer testing, 23(5), 517-521.
6. Fuller, W. B. ve Thompson, S. E. (1907). The laws of proportioning concrete. Transactions of the
American Society of Civil Engineers, 59(2), 67-143.
7. Gokce, N., Yilmazer, U. ve Subasi, S. (2019). Effect of fiber and resin types on mechanical
properties of fiber-reinforced composite pipe. Emerging materials research, 8(3), 452-458.
8. Jin, N. J., Hwang, H. G. ve Yeon, J. H. (2013). Structural analysis and optimum design of GRP
pipes based on properties of materials. Construction and Building Materials, 38, 316-326.
9. Kumar, S., Kumar, P. ve Shan, H. S. (2008). Optimization of tensile properties of evaporative
pattern casting process through Taguchi's method. Journal of Materials Processing Technology, 204(1-
3), 59-69.
10. Mansour, S. H. ve Abd‐El‐Messieh, S. L. (2002). Electrical and mechanical properties of some
polymeric composites. Journal of applied polymer science, 83(6), 1167-1180.
11. Rafiee, R. (2016). On the mechanical performance of glass-fibre-reinforced thermosetting-resin
pipes: A review. Composite Structures, 143, 151-164.
12. Rafiee, R. (2013). Experimental and theoretical investigations on the failure of filament wound
GRP pipes. Composites Part B: Engineering, 45(1), 257-267.
13. Rafiee, R. ve Reshadi, F. (2014). Simulation of functional failure in GRP mortar pipes. Composite
Structures, 113, 155-163.
14. Shi, H. ve Wei, L. (2018). Laboratory evaluation on performance of glass fiber reinforced plastic
mortar pipe culverts. Stavební obzor-Civil Engineering Journal, 27(1).
15. Superlit Boru San. A.Ş. Savurma döküm yöntemi, 12 Mart 2024 tarihinde
https://www.superlit.com/tr/teknoloji-ve-kalite/savurma-dokum-cc/ adresinden erişildi.
16. Turkeli, A. (2017). Sand, sand additives, sand properties, and sand reclamation. Foundry
Technology. Available at: http://mimoza. marmara. edu. tr/~ altan. turkeli/files/cpt-2-sand_sand. pdf.
Accessed July.
388