Yüksek sıcaklığa maruz kalmış çimento esaslı lifli kompozitlerde tasarım parametrelerinin sülfat direncine olan etkisi
Effect of design parameters on sulfate resistance in cement-based fibrous composites exposed to high temperatures
Yazar: MUHAMMET CÜNEYT ALĞAN
Danışman: DOÇ. DR. SERHAT DEMİRHAN
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yüksek sıcaklık ile birlikte sülfat hücumunun, çimento esaslı lifli kompozitlerin temel mühendislik özellikleri üzerinde oluşturduğu değişim, çalışmanın temel gayesini oluşturmaktadır. Bu maksatla; bünyesinde çelik ve polipropilen lif barındıran çimento esaslı lifli kompozitlerin yangın ve sülfat etkilerine maruz kaldığı bir senaryoda, temel mühendislik özelliklerinin incelenebilmesi maksadıyla basınç dayanımı ve UPV değerlerine ait ölçümler gerçekleştirilmiş olup mikroyapısal boyuttaki değişimin gözlemlenebilmesi için numunelere ait Taramalı Elektron Mikroskobu görüntülerinden yararlanılmıştır. Deney kapsamında 6 mm uzunluğa sahip 0.16 ve 0.35 mm çap değerlerindeki çelik lifler ile 0.30 mm çapında polipropilen lif kullanılmıştır. Numuneler 6 farklı karışım parametresi oluşturacak şekilde standart, %5 doygunlukta sodyum sülfat ve %5 doygunlukta potasyum sülfat kür koşullarına maruz bırakılmadan evvel üretimlerine müteakip üçüncü günün sonunda 600 °C sıcaklıkta iki saat bekletilmiştir. Tasarım parametreleri oluşturulurken uçucu kül ihtiva etmeyen karışımlarda su/çimento oranı 0.35 olarak seçilmiş iken uçucu kül barındıran karışımlarda ise uçucu kül/bağlayıcı oranı 0.30 olarak belirlenmiştir. Gerçekleştirilen deneyler neticesinde; uçucu külün beton matrisinde poroziteyi düşürerek geçirimsizlik sağladığı bununla birlikte betonda erken yaş dayanımını bir miktar düşürse de zamanla daha mukavemetli bir yapı oluşturduğu tespit edilmiştir. Farklı narinlik oranlarına sahip çelik liflerden, narinlik oranı yüksek olan 0.16 mm çap değerine sahip çelik lifin basınç dayanımına müspet şekilde daha fazla katkı sağladığı belirlenmiştir. Ayrıca sülfat hücumu öncesinde tatbik edilen yüksek sıcaklık nedeniyle eriyen polipropilen liflerin etrenjit gelişimine müsait boşluklar oluşturduğu SEM görüntüleri ile tespit edilmiştir.

Abstract:
The main purpose of the study is to examine the changes in the basic engineering properties of cement-based fiber composites caused by sulfate attack together with high temperature. For this purpose; in a scenario where cement-based fiber composites containing steel and polypropylene fibers are exposed to fire and sulfate effects, compressive strength and UPV values were measured in order to examine the basic engineering properties and Scanning Electron Microscope (SEM) images of the samples were used to observe the changes in microstructural dimensions. Within the scope of the experiment, steel fibers with a length of 6 mm and a diameter of 0.16 and 0.35 mm and a polypropylene fiber with a diameter of 0.30 mm were used. The samples were kept at 600 °C for two hours at the end of the third day after production before being exposed to standard, 5% saturated sodium sulfate and 5% saturated potassium sulfate curing conditions to create 6 different mixture parameters. While the design parameters were being created, the water/cement ratio was selected as 0.35 in mixtures that did not contain fly ash, while the fly ash/binder ratio was determined as 0.30 in mixtures that contained fly ash. As a result of the experiments carried out, it was determined that fly ash p1rovided impermeability by reducing porosity in the concrete matrix, and although it slightly reduced the early age strength in the concrete, it created a more durable structure over time. It was determined that, among the steel fibers with different slenderness ratios, the steel fiber with a diameter value of 0.16 mm, which has a high slenderness ratio, positively contributed more to the compressive strength. In addition, it was determined by SEM images that the polypropylene fibers melted due to the high temperature applied before the sulfate attack created voids that were suitable for the development of ettringite.