Kriyojenik sıcaklıklara maruz bırakılmış kendiliğinden yerleşen betonların fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physical and mechanical properties of self-consolidating concrete exposed to Cryogenic temperatures
Yazar: MEHMETCAN YÜKSEK
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET EMİROĞLU
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kendiliğinden yerleşen betonlar = Self compacting concretes ; Kriyojenik yöntem = Cryogenic method

Özet:
Kendiliğinden yerleşen beton, inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılan teknolojik bir yapı malzemesidir. Yüksek mukavemet ve durabilite özellikleri, bu malzemenin önemli yapılarda kullanılmasının başlıca sebepleridir. Normal koşullarda betonun çok düşük sıcaklıklara maruz kalması beklenmezken, kriyojen sıvıların muhafazası için tasarlanan daha ekonomik ve daha emniyetli bir muhafaza yöntemi olan kriyojenik beton tanklar bu sıcaklıklara maruz kalabilmektedirler. Literatürde düşük sıcaklıkta beton davranışı ile ilgili çalışmalara rastlanmakla birlikte bu sıcaklıkların tekrarlı etkisi altında betonun fiziksel ve mekanik özellikleri hakkında yeterli çalışma bulunmamaktadır.  Bu çalışmada, beton muhafaza tanklarında kullanımı tercih edilen, durabilite ve mukavemet performansları yüksek olan kendiliğinden yerleşen betonların (KYB) kriyojenik sıcaklık etkisi altında fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda numuneler 28, 56 ve 90. günlerde yaklaşık -196 ℃'deki sıvı nitrojen içerisinde 1 saat süreyle donma ve +20 ℃' deki su içerisinde 24 saat süreyle çözme olacak şekilde 5 çevrim donma-çözülme etkisine maruz bırakıldıktan sonra fiziksel ve mekanik özelliklerindeki değişimler belirlenmiştir. Çalışma sonucunda, laboratuvar koşullarında elde edilen beton karakteristikleri ile kriyojenik sıcaklıkta elde edilen deneysel sonuçlar ilişkilendirilmiştir. Böylece, yüksek fırın cürufu (YFC) ve silis dumanı (SD) takviyeli, yüksek mukavemetli KYB tasarımlarının kriyojenik sıcaklıklar etkisi altında uygun fiziksel ve mekanik özellikler sergilediği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Self-consolidating concrete is a technological construction material widely used in the construction industry. High strength and durability properties of this material are the most important reasons for the use of it in critical structures. While concrete is not expected to be subjected to very low temperatures in normal conditions, the concrete cryogenic liquid tank - which is a more economical and safer method of storage for cryogenic liquids - can be exposed to these temperatures. Although there are limited studies about low temperature concrete behaviour in technical literature, these studies do not present information about physical and mechanical properties of concrete under repeated effects of low temperatures. Purpose of this study is to investigate the physical and mechanical properties of self- consolidating concrete, which has high strength and durability performances, preferred in concrete storage tanks under the effect of cryogenic temperatures. Accordingly, the samples were subjected to 5 cycles of freeze-thawing on 28th, 56th and 90th days (For one cycle samples are kept within liquid nitrogen at -196 ℃ for 1 hour for freezing and within water at +20 ℃ for 24 hours for thawing), afterwards changes in physical and mechanical properties were determined. At the end of the study, experimental results obtained at cryogenic temperature were correlated with concrete characteristics obtained in laboratory conditions. Thus, high strength self-consolidating concrete designs having blast furnace slag and silica fume during its production is concluded to have suitable physical and mechanical properties under the influence of cryogenic temperatures.