Eğilme yüklemesi altında şekil değiştirme sertleşmesi gösteren lif donatılı beton üretiminde iri agrega kullanım oranının etkisi
The effect of aggregate amount on the production of deflection-hardening fiber reinforced concrete
Yazar: ENDER BAYRAKTAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yüksek Performanslı Lif Donatılı Betonlar (YPLDB), karşılaşılan dayanım sorunlarının yanında, aşırı gerilme yükleri altında çatlak oluşumu ve söz konusu çatlakların giderek artması sorunlarına karşı geliştirilmiş üstün mekanik özelliklere sahip yeni nesil bir beton türüdür. Bu tür malzemelerin dezavantajı, kullanılan hibrit yapıdaki liflerin sınırlı boyutları ve karışım içeriğindeki kaba agrega içeriği olmaktadır. Söz konusu durumda bağlayıcı miktarının artırılması yoluna gidilmektedir. Bu durum sonuç olarak maliyetlerin artmasına ve daha fazla bağlayıcı malzeme kullanılmasına bağlı olarak özellikle erken yaşlarda çatlaklarla sonuçlanabilmektedir. Bu çalışmada, maksimum agrega tane çapı 12 mm agrega içeren yüksek performanslı lif donatılı beton karışımları şekil değiştirme sertleşmesi davranışından ödün vermeden maksimum kullanım oranlarında araştırılmıştır. Bu amaçla, tekil veya hibrit matrislerde maksimum hacmin %2'sini kapsayacak şekilde üç farklı lif kullanılmıştır. Bu lifler polivinil alkol (P), nervürlü çelik (S) ve naylon (N) lifler olarak tercih edilmiştir. Farklı lif türlerinin ve yüksek miktarlarda kaba agregaları miktarlarının yüksek performanslı lif donatılı betonlar üzerindeki etkisini araştırmak için, uçucu kül (UK) oranının Portland çimentosuna (PÇ) oranı 0.20, 0.45 ve 0.70 ve agregaların (A) bağlayıcı malzeme (B) ile yer değiştirme oranı 1.0, 1.5 ve 2.0 tercih edilerek deneysel araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, tek ya da hibrit lif içeren matrisler ile yüksek performanslı lif takviyeli beton karışımlarından UK/PÇ ve A/B oranları ve göz önüne alınan kür yaşından bağımsız olarak üzere, basınç ve eğilme dayanımı özelliklerinden ödün vermeden gerilme - şekil değiştirme performansının elde edilebildiğini göstermiştir. Yüksek oranlarda iri agrega ve endüstriyel yan ürünler muhteva eden hibrit lif donatılı kompozit karışımların üretilmesinin, üstün mekanik ve dayanıklılık performansı, daha sürdürülebilir bir beton üretimi ve aynı zamanda bu malzemelerin muadillerine göre uygulamada daha düşük maliyet ile kullanılmasında katkıda bulunacağı düşünülmektedir.

Abstract:
High Performance Fiber Reinforced Concretes (HPFRC) are emerging materials with superior mechanical properties accounting for crack occurrence and propagation under excessive tensile loads along with the many commonly encountered durability issues. One drawback of such materials is the restricted size and amount of coarse aggregates used in mixtures incorporating hybrid fibers. This, therefore, increases the amount of binder resulting in higher cost, dimensional instability and cracking potential, especially at early ages. In this study, HPFRC mixtures with a maximum aggregate size of 12 mm were developed with maximal variation in coarse aggregate contents without compromising deflection-hardening behavior. Three different fibers were used at a maximum of 2% of volume in single or hybrid systems.  These fibers were preferred as polyvinyl-alcohol (P), hooked-end steel (S) and nylon (N) fibers. To function synergistically with different fiber types and high amounts of coarse aggregates, matrix properties were optimized by varying the proportions of fly ash to Portland cement (FA/PC ratios of 0.20, 0.45, and 0.70, by weight) and aggregate to binder (A/B ratios of 1.0, 1.5, and 2.0, by weight). Experimental results showed that a deflection-hardening response can be obtained from HPFRC mixtures with single or hybrid fiber systems regardless of the FA/PC ratio, A/B ratio, and initial curing age selected without endangering the compressive and flexural strength results. It is believed that production of hybrid fiber composite mixtures with high concentrations of coarse aggregates and industrial by-products can contribute to superior mechanical and durability performance, enhanced sustainability, as well as the widespread usage of such materials in the field at a reasonable price compared to their counterparts.