Hava sürükleyici ve lif katkısı içeren çimento harçlarının donma-çözülme etkisi altında mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of mechanical behavior of cement mortars containing air entraining agent and fibers under freeze-thaw effect
Yazar: ZEKARİYA ATAŞ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÇAVDAR
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, betonun donma-çözülme döngüsüne maruz kalması halinde ortaya çıkan zararlı etkileri azaltmak için hava sürükleyici katkı maddeleri ile lif katkılarının kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla yapılan çalışma iki kısımdan oluşmaktadır. Çalışmanın birinci kısmında, üç farklı türdeki (HS1,HS2,HS3) hava sürükleyici katkı, dört farklı oranda (%0.00, %0.45, %0.55, %0.65)  çimento harcına katılarak beş farklı donma?çözülme döngüsüne (0, 7, 14, 28, 56) maruz bırakılmıştır. İkinci kısımda ise birinci kısımda belirlenen hava sürükleyici katkı türü ve oranı ile birlikte beş farklı lif türü (PP, CF, AR, GF ve PVA) dört farklı oranda (%0.0, %0.4, %0.8, %1.2) çimento harcına ilave edilerek hazırlanan numuneler, beş farklı donma ? çözülme döngüsüne (0, 25, 50, 75, 100) maruz bırakılmış ve donma-çözülme etkisi altında mekanik davranışları incelenmiştir.
Çalışmada hazırlanan ve donma-çözülme döngüsüne maruz bırakılan numuneler eğilme, basınç ve ultrasonik ses deneylere tabi tutulmuştur. Eğilme deneyleri yapılırken sehim değerleri ayrıca okunmuştur.  Bunlara ilave olarak kütle özellikleri de belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar kontrol numuneleri ile kıyaslanmıştır.
Çalışmadan elde edilen en önemli bulgular özetlenecek olursa; hava sürükleyici katkılar betonun donma-çözülme direncini artırırken mekanik özelliklerini de düşürebilmektedir. Donma çözülme etkisine karşı en iyi başarımı bu çalışmada kullanılan HS3 türü hava sürükleyici katkı, %0.65 ilave oranı ile sağlamıştır. Lif katkılar ise numunenin eğilme dayanımını ve sehim kabiliyetini artırırken basınç dayanımı, dinamik elastisite modülünü ve birim kütlesini düşürmüştür. En yüksek eğilme dayanımı CF lifinin %1.2 oranında ilave edilmesi ile elde edilmiştir. Tekrarlı donma çözülme döngülerine maruz kalan numunelerin mekanik özellikleri incelendiğinde ise; hava sürükleyici katkılı, lif katkılı ve katkısız bütün numunelerin basınç dayanımlarında, eğilme dayanımlarında ve dinamik elastisite modüllerinde belli oranlarda azalmalar görülmüştür. Ancak aynı anda hem hava sürükleyici hem de lif katkı içeren numuneler donma-çözülme hasarına karşı daha iyi performans göstermişlerdir. Donma-çözülme hasarına karşı basınç dayanımında en iyi başarıyı PVA lifi %1.2 oranında katılmasıyla gösterirken, eğilme dayanımında CF lifi %0.8 oranında katılmasıyla ve dinamik elastisite modülünde ise PP lifi %1.2 oranında katılması ile göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Çimento Harçları, Donma-Çözülme Direnci, Hava Sürükleyici 
Katkılar, Lifler, Mekanik Özellikler.

Abstract:
In this study, it is investigated usability of air entraining agents and fibers decreasing harmful effects occurred in case of the concrete subjected to freeze-thaw cycles. For this objective, the study consists of two parts. In the first part of the study, cement mortars having three different types of air agent (AE1, AE2, AE3) in four different ratios (%0.00, %0.45, %0.55, %0.65) are subjected to five different freeze-thaw cycles (0, 7, 14, 28, 56). In the second part of the study, five different types of fibers (PP, CF, AR, GF, PVA) in four different ratios (0.0%, 0.4%, 0.8%, 1.2%) are added to cement mortars with the air agent type and ratio that are determined in the first part of the study. Then, these samples are subjected to five different freeze-thaw cycles (0, 25, 50, 75, 100). Thus, mechanical behaviors are investigated under freeze-thaw effects. 
The samples prepared and subjected to freeze-thaw cycles in the study are applied flexural, compressive and ultrasonic tests. When applied flexural tests, deflections are also determined. In addition to this, mass properties are found. The results obtained are compared with control samples. 
If most important results found from the study are summarized; air entraining agents can decrease mechanical properties of concrete while they increase freeze-thaw resistance of it.  For this study, AE3 type air entraining agent with 0.65% addition ratio provides the best performance against freeze-thaw effects. The fibers decrease compressive strength, dynamic modulus of elasticity and specific mass while they increase flexural strength and deflection ability. The highest flexural strength is obtained with 1.2% addition of CF fiber. If it is investigated the mechanical properties of the samples subjected to repetitive freeze-thaw cycles; in some degree decrease in compressive strength, flexural strength and modulus of dynamic elasticity of the samples containing air agent or fiber or non-additive are seen. However, the samples containing both air agent and fiber show better performance against freeze-thaw damage.  The best performance against freeze-thaw damage is shown with 1.2% PVA addition. The best flexural strength provided with 0.8% CF addition and the highest modulus of dynamic elasticity obtained with 1.2% PP addition.

Keywords: Cement Mortars, Freeze-Thaw Resistance, Air Entraining Agents, Fibers, 
Mechanical Properties