Bazalt lif katkılı betonların mekanik ve geçirimlilik özelliklerinin araştırılması
Basalt fiber concrete investigation of mechanical properties and permeability
Yazar: GÖKHAN ERDOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET BEŞER KIZILKANAT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çimento esaslı malzemelerin çekme dayanımları ve toklukları düşüktür. Çimento matrisindeki çatlak gelişimini engellemek veya geciktirmek için kullanılan lifler, çatlağın hızlı ve kontrolsüz ilerleyişini yavaş ve kontrollü bir hale getirerek çimento esaslı malzemelerin bu özelliklerini iyileştirebilmektedir. Doğal kaynaklı bir lif türü olan bazalt lifler; beton içinde kullanıldığında, eğilme dayanımı ve kırılma enerjisini yalın betona kıyasla artırdığı, yarma dayanımında önemli bir gelişme sağladığı görülmektedir. Bazalt liflerin doğal kaynaklı lif türü olmasının yanında, üretimi esnasındaki işlemler göz önünde tutulduğunda daha ekonomik bir lif türü olduğu görülmektedir.
Bu çalışma kapsamında, bazalt lifli betonlar cam lif katkılı betonlarla kıyaslanarak lifsiz betonlara göre bazı mekanik ve fiziksel özelliklerin ne ölçüde değiştiği araştırılmıştır.
Bu amaç doğrultusunda, su/bağlayıcı oranı 0,45 olan, 400 dozlu, %10 uçucu kül ikameli lifli ve lifsiz beton numuneler üretilmiştir. Lif olarak, 12 mm çapında hacimce %0, %0,25, %0,50, %0,75 ve %1 olmak üzere farklı oranlarda bazalt ve cam lifler kullanılmıştır. Betonun işlenebilmesi, farklı oranlarda su azaltıcı kimyasal katkı malzemesi kullanılarak sağlanmıştır.
Bazalt lif kullanımı betonun basınç dayanımını olumsuz yönde etkilememiş, çekme dayanımı, tokluk ve kırılma enerjisini de lif katkısız numuneye göre önemli ölçüde artırmıştır. Bazalt lif kullanımının cam lif kullanımıyla kıyaslanması neticesinde betonun bahsi geçen özelliklerini iyileştirmede her iki malzemede de paralellik gösterdiği ancak bazalt liflerin üretim aşamasındaki ekonomikliği ve doğal kaynaklı oluşu bazalt lifi mühendislik alanında daha cazip kılmaktadır.
Lif kullanımı, betonun klor geçirimliliğini ve su geçirimliliğini belirli hacimlerde katılan lif oranları dışında olumsuz yönde etkilememiştir.
Yapılan bu çalışma sonucunda teknolojinin giderek geliştiği bu yüzyılda betonun yetersiz görünen mekanik özellikleri, doğal ve ekonomik bir lif türü olan bazalt liflerle de iyileştirilebileceği görülmüştür.

Abstract:
Toughness and tensile strength of cement based materials are low. Fiber that used to decrease or prevent cracking in the cement matrix can change the fast and uncontrolled development of the cracks into the slow and controlled cracks. When natural sourced basalt fibers are used in the concrete, bending strength and fracture energy increases with reference to plain concrete and splitting tensile strength of the concrete make progress in a significant way. Beside of the basalt fibers are natural, they are also economical when manufacturing process are considered.
In this study; concrete with basalt fibers and concrete with glass fibers are compared with each other to determine how mechanical and physical properties are developed with reference to plain concrete.
In accordance with this purpose, concrete samples with and without fibers are produced that have water cement ratio 0.45, 300 dosage and substituted with flying ash by % 10. Basalt and glass fibers with 12 mm diameter are used in this study with the percentage by volume %0, %0.25, %0.50, %0.75 and %1. Workability is kept constant by using the water reducer admixtures at different rates.
Using basalt fibers did not affect the compressive strength in a negative way but it increases the tensile strength, toughness and fracture energy. In comparison, usage of basalt and glass fibers have the almost similar effects on the concrete but basalt fibers may be preferred not only they're natural but also in an economical point of view.
Usage of fibers did not affect the chlorine permeability and water permeability in a negative way apart from percentage of fibers that used in particular volumes.
As a result of the study; while the technology is going further in this century, insufficient mechanical properties of concrete can be improved by using basalt fibers that are kind of economical and natural fibers.