Balistik kalkan kabiliyeti arttırılmış yüksek performanslı lif donatılı betonlar
High performance fiber reinforced concrete with increased ballistic shield capability
Yazar: HASAN BASRİ BOZKURT
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton inşaat sektöründe en fazla kullanılan yapı malzemesidir. Geleneksel yöntemlerle üretilen betonun gevrek yapısından dolayı ateşli silah mühimmatlarının çarpma etkisine karşı mukavemeti konusunda çalışmalar sınırlı sayıdadır. Dünyada ve ülkemizde bu tarz çalışmalar artış göstersede betonun balistik kalkan kabiliyetine yönelik standart veya yönetmelik bulunmamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında betona eklenen lifler ve diğer katkı malzemeleri sayesinde betonun patlamalara ve silahlı saldırılara karşı dayanımının ve balistik kabiliyetinin artırılması hedeflemektedir. Bunun için üretilen yüksek dayanımlı lifli beton karışımlarının; güdümsüz patlayıcı türü olan RPG7 anti-tank mühimmatının etkisine karşı, mukavemeti araştırılmış ve bu sayede patlayıcı ve delici etkisi olan mühimmata karşı uygun kompozit tasarımı elde edilmiştir. Bu bağlamda farklı su – bağlayıcı malzeme oranları, silis dumanı, mikronize kalsit, naylon ve çelik liflerin yanı sıra en büyük agrega boyutu olarak 12 mm'lik agrega kullanılarak beş farklı lif donatılı beton tasarımı geliştirilmiştir. Bu tasarımlara ait numune dökümleri laboratuvar testleri ve atış testleri için ayrı olarak yapılmıştır. Tez kapsamında karışımların performans analizleri mekanik özellikler (basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı ve darbe dayanımı) ve atış testi sonuçlarına göre gerçekleşmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, farklı karışım tasarımlarına bağlı olarak kompozit malzeme karışımlarında naylon liflerin kullanılmasının referans karışımlarına kıyasla genel performansı önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Ayrıca, naylon lif ve çelik liflerin birlikte kullanımının kompozit malzeme performansına ve balistik kabiliyetin arttırılması yöününde olumlu etki sağladığı görülmüştür. Bu sonuçlar ışığında, belirli uygulamalar için çimento bağlayıcılı kompozit malzeme tasarımlarıda naylon liflerin çelik liflerle hibrit bir şekilde kullanımlarının performans bakımından daha uygun olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Concrete is the most widely used building material in the construction industry. Due to the brittle structure of concrete produced by conventional methods, studies on the resistance of firearm ammunition against impact impact are limited. Although such studies have increased in the world and in our country, there are no standards or regulations regarding the ballistic shield ability of concrete. With in the scope of this thesis, it is aimed to increase the resistance and ballistic ability of concrete against explosions and armed attacks thanks to the fibers and other additives added to the concrete. For this purpose, high strength fiber concrete mixtures produced; RPG7 anti-tank ammunition, which is an unguided explosive type, has been investigated for its strength and thus, composite design has been obtained against explosive and penetrating ammunition. In this context, five different fiber reinforced concrete designs were developed by using different water-binding material ratios, silica fume, micronized calcite, nylon and steel fibers as well as 12 mm aggregate as the largest aggregate size. Sample dumps of these designs were made separately for laboratory tests and fire tests. Performance analyzes of the mixtures were performed according to mechanical properties (compressive strength, bending tensile strength and impact strength) and firing test results. Experimental results have shown that the use of nylon fibers in composite material blends significantly improves overall performance compared to reference blends due to different blend designs. In addition, it has been found that the use of nylon and steel fibers together has a positive effect on composite material performance and increasing ballistic ability. In the light of these results, it is concluded that nylon fibers hybrid use with steel fibers in cement-based composite material designs for certain applications would be more suitable in terms of performance.