Pratikte kullanılabilir polimerik lif katkılı ve çimento esaslı kompozitlerin geliştirilmesi
Development of practical polymeric fiber reinforced cementitious composites
Yazar: EREN GÖDEK
Danışman: DOÇ. DR. BURAK FELEKOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geleneksel beton sahip olduğu yarı gevrek özelliği nedeniyle dış kuvvetler etkisinde fazla şekil değiştiremeden çatlamakta, oluşan çatlağın çok hızlı ilerlemesi nedeniyle yük taşıma potansiyelini kolayca kaybetmektedir. Günümüzde, beton içerisine yerleştirilen donatılar ya da makro ve mikro boyuttaki lifler sayesinde betonun yük taşıma kapasitesi arttırılabilmektedir. Son zamanlarda geliştirilen "Mühendislik özellikleri geliştirilmiş çimento esaslı kompozitler", çekme ve eğilme yüklemesi altında çoklu çatlak oluşturarak deformasyon sertleşmesi davranışı gösterebilen, geleneksel betona kıyasla daha fazla enerji yutma kapasitesine sahip yeni nesil bir yapı malzemesidir.
Bu tez kapsamında, iki farklı uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve kalsine kaolin kullanılarak üç farklı su çimento ve üç farklı toz malzeme çimento oranına sahip matrisler tasarlanmıştır. Bu tasarımlar kullanılarak polimerik lif katkılı kompozitler üretilmiştir. Kompozitlerin boşluk yapısı modifiye edilerek olası kusur oluşumundaki çoklu çatlak davranışları değerlendirilmiştir. Matrislerin taze haldeki akış özellikleri ve üretilen kompozitlerin dört noktalı eğilme deneyi altında mekanik performansları incelenmiştir. Kompozitlerin çatlak sayıları ve genişlikleri ile göçme kesitlerindeki lif dağılım özelliklerinin belirlenmesine yönelik mikroyapı çalışmaları yapılmıştır. Sonuç olarak pratikte kullanılabilir akıcılığa sahip, lif topaklaşma problemi giderilmiş, yüksek sehim kapasitesine, tokluğa ve eğilme dayanımına sahip, çoklu çatlak davranışı gösteren kompozitlerin üretiminin uygun bir matris seçimi ile mümkün olacağı görülmüştür.

Abstract:
Conventional concrete, owing to its quasi-brittle behavior, cracks under exterior loads at low strain capacities and easily loses its load bearing capacity due to rapid progress of initial crack. Recently, load bearing capacity of concrete can be improved by placing bar reinforcement or macro and micro size fiber reinforcements. "Engineered Cementitious Composites" are new generation construction materials that show strain hardening behavior by multiple cracking under uniaxial or flexural loading conditions with an improved energy absorption capacity compared to conventional concrete.
In this study, matrices at three different Water to Cement and three different Fine Materials to Cement have been desined by using two distinct types of fly ashes, blast furnance slag and calcined kaolin. Polymeric fiber reinforced composites were produced by using these designs. The effect of possible defect formation in composite structure on the mechanical behavior of composites have been evaluated by modifying their flaw structure. Fresh state properties of matrices and mechanical performances of composites under four point flexural loading conditions have been investigated. Micro-structural studies were performed to measure the crack numbers and widths of composites and determine the fiber distribution properties at failure crack section. Finally, it was concluded that it is possible to produce composites exhibiting practicable flowability, eliminated fiber clumping problems, high deflection capacity, toughness and flexural strength with multiple cracking behavior by selecting proper fiber matrix combination.