Farklı oranlarda kullanılan polipropilen liflerin basınç ve eğilmeye etkisi
The effect of polypropylene fibers used in different proportions on pressure and bending
Yazar: GÖKHAN UÇAR
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN ÜNSAL BAYRAK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Basınç dayanımı = Compressive strength ; Beton = Concrete ; Polipropilen lif = Polypropylene fiber ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Tokluk = Satiety ; Çekme dayanımı = Tensile strength

Özet:
Amaç: Günümüzde beton, çok sık kullanılan kompozit bir yapı malzemesidir. Betonun en önemli kullanım alanlarından biri yol veya zemin kaplama malzemesi olarak kullanımıdır. Bu tip kullanım içerisinde başta şehir içi ve şehirlerarasında kullanılan yollar olmak üzere havalimanlarında ve farklı endüstriyel alanlarda beton yollar yer almaktadır. Beton yollar, uzun servis ömrü boyunca çok az bakım/onarım gerektiren, ekonomik, sağlam ve çevreci bir yol üstyapı tipidir. Üretilen beton yollarda karışımlara lif ilave edilmesiyle betonların mekanik, süneklik, tokluk ve dayanıklılık gibi özelliklerini geliştirilmektedir. Bu çalışmada, iki farklı lif, farklı su/çimento oranı ile farklı gradasyonlar kullanılarak üretilen betonların basınç, eğilme mukavemeti ile enerji yutma kapasitelerinin optimizasyonu amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmada Taguchi metodu kullanılarak, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45 oranlarında su/çimento, %0, %0.5, %1, %1.5 oranlarında lif ile dört faklı gradasyon tasarım parametreleri olarak seçilmiş ve L16 ortogonal dizisi kullanılarak numuneler hazırlanmıştır. Geleneksel deney tasarımında bir faktör sabit alınırken diğer faktörler değiştirilmektedir. Bu da çok fazla sayıda numunenin üretilmesini gerektirmektedir. Taguchi metodu L16 ortogonal dizisi kullanılarak üretilen betonların tasarım parametrelerine göre basınç ve eğilme mukavemetleri ile toklukları üzerine etkileri incelenmiştir. 
Bulgular: Yapılan Taguchi optimizasyonlarında basınç mukavemeti için optimum durumun su/çimento oranının 2. seviyesi olan 0.35, polymono 18 lifinin 2. seviyesi olan %0.5, sikafiber ppm-12 lif oranının 2. seviyesi olan %0.5 ve ikinci gradasyon olması durumunda elde edilmiştir. Benzer şekilde, eğilme mukavemetinin optimum durumu, polymono 18 lif oranının dördüncü seviyesinde, su/çimento oranının birinci seviyesinde, sikafiber ppm-12 lif oranının dördüncü seviyesinde ve gradasyonun ikinci seviyesinde elde edilmiştir. Tokluk için optimum durum ise, polymono 18 lifinin dördüncü seviyesinde, su/çimento oranının ikinci seviyesinde, sikafiber ppm-12 lif oranının dördüncü seviyesinde ve gradasyonun ikinci seviyesinde elde edilmiştir. 
Sonuç: Yapılan deneylerden elde edilen sonuçlara göre, betona yalnız Sika Fiber 12 katılması durumunda 50.14 MPa'lık bir basınç ve 9.81 MPa'lık eğilme mukavemeti elde edilmiştir. Bu değerler kontrol betonuyla karşılaştırıldığında ise basınç ve eğilme mukavemetindeki artış oranları sırasıyla %4 ve %9.2 olmaktadır. Betona sadece Polimono 18 lif katılması durumunda ise 49.78 MPa'lık basınç ve 9.52 MPa'lık eğilme mukavemetleri elde edilmiştir. Bu değerler kontrol betonuyla karşılaştırıldığında ise basınç ve eğilme mukavemetindeki artış oranları sırasıyla %3.3 ve %7.3 olmaktadır. Her iki lifin hibrit olarak kullanılması durumunda ise 51.77 MPa'lık basınç ve 11.51 MPa'lık eğilme mukavemeti elde edilmiştir. Bu değerlere göre basınç mukavemeti kontrol betonuna göre yaklaşık olarak %7.4 ve eğilme mukavemeti ise %42 oranında artırmıştır. Lif oranının artmasıyla enerji yutma kapasitesi normal betona göre %174.818 oranında artırmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Lifli beton, Basınç Dayanımı, Çekme Dayanımı, Tokluk, Taguchi metodu.

Abstract:
Purpose: Today, concrete is a commonly used composite building material. One of the most important areas of use of concrete is its use as a road or floor covering material. In this type of usage, there are concrete roads in airports and different industrial areas, especially roads used in the city and between cities. Concrete roads are an economical, durable and environmentally friendly road type that reguires very little maintanenance/repair during its long service life. By adding fiber to the mixtures in the produced concrete roads, the properties of concrete such as mechanical, ductility, toughness and durability are improved. In this study, it was aimed to optimize the compressive strength, flexural strength and energy absorption capacity of concretes produced using two different fibers, different water/cement ratios and different gradations.
Method: In the study, using the Taguchi method, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45 ratios of water/cement, 0%, 0.5%, 1%, 1.5% fiber were selected as four different gradation design parameters and samples were prepared using the L16 orthogonal array. In traditional experimental design, one factor is taken as constant while other factors are changed. This requires the production of a large number of samples. The effects on the compressive and flexural strengths and toughness of the concretes produced using the Taguchi method L16 orthogonal array were investigated according to the design parameters.
Findings: In the taguchi optimizations, the optimum condition for compressive strength was obtained at %0.5, the second level of polymono 18 fiber, 0.35 as the second level of water/cement ratio, %0.5 the second level of sicafiber ppm-12 ratio and second level gradation. Similarly, the optimum state of flexural strength was obtained at the fourth level of the polymono 18 fiber ratio, at the first level of the water/cement ratio, at the fourth level of the sicafiber ppm-12 fiber ratio and at the second level of the gradation. The optimum condition for toughness was obtained at the fourth level of polymono 18 fiber, at the second level of the water/cemet ratio,at the fourth level of the sicafiber ppm-12 and at the secod level of gradation.
Results: According to the results obtained from the experiments, when only Sika Fiber 12 was added to the concrete, a compressive strength of 50.14 MPa and a flexural strength of 9.81 MPa were obtained. When these values are compared with the control concrete, the increase rates in compressive and flexural strength are %4 and %9.2, respectively. If only Polymono 18 fiber is added to the concrete, 49.78 MPa compressive strength and 9.52 MPa bending strength were obtained. When these values are compared with the control concrete, the increase rates in compressive and flexural strength are %3.3 and %7.3, respectively. When both fibers are used as hybrids, a compressive strength of 51.77 MPa and a flexural strength of 11.51 MPa were obtained. According to these values, the compressive strength increased by approximately %7.4 and the bending strength by %42 compared to the control concrete. With the increase in fiber content, the energy absorption capacity increased by %174.818 compared to normal concrete.
Keywords: Polypropylene fiber concrete, Compressive Strength, Tensile Strength in Bending, Toughness, Taguchi method.
December 2021, 68 pages