Yüksek dayanımlı karma lifli betonların yüksek sıcaklık performansı üzerine çimento türü ve lif kombinasyonunun etkisi
Effect of cement type and fiber combination on high- temperature performance of hybrid fiber reinforced high strength concrete
Yazar: ZEYNEP ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. REMZİ ŞAHİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Basınç dayanımı = Compressive strength ; Dalga hızı = Wave velocity ; Yüksek dayanımlı beton = High strength concrete ; Yüksek sıcaklık = High temperature ; Çimento = Cement

Özet:
Amaç: Bu çalışma "çelik lif içeren yüksek dayanımlı betonlara bazalt ve polipropilen liflerin katılması ile karma lifli betonların yüksek sıcaklığa (YS) karşı direnci artar" hipotezini deneysel olarak test etmek amacıyla yapılmıştır.
Yöntem: Lif çeşidi ve çimento tipinden oluşan iki parametreli bu çalışmada çelik, bazalt ve mikrosentetik (polipropilen, pp) lifler ile CEM I 42,5 R ve CEM II/A-M (P-LL) 42,5 R çimentoları kullanılmıştır. İkili karışımlarda çelik lif %1, bazalt lif %0,25 ve pp lif %0,1 oranlarında kullanılmış iken üçlü karışımlarda liflerin ikisi sabit tutulmuş üçüncüsü belli ölçüde artırılmıştır. Toplam 80 adet 150×150×150 mm'lik küp numune üretilmiştir. Taze beton deneyleri olarak çökme, birim hacim ağırlık ve hava içeriği deneyleri; serleşmiş beton deneyleri olarak da ultrasonik atımlı dalga hızı (UPV), YS deneyi, eksenel basınç deneyleri yapılmıştır. Ön deneylerden sonra YS derecesi olarak 500oC seçilmiş ve tüm sertleşmiş beton deneyleri 56. günde yapılmıştır.
Bulgular ve Sonuç: YS etkisinde kalmamış örneklerin tamamının basınç dayanımı 65 MPa'ın üzerinde olup bütün gruplarda CEM I ile üretilmiş olan karışımların basınç dayanım ortalamaları CEM II ile üretilmiş olanlardan daha fazla çıkmıştır. YS sonrası tüm grupların basınç dayanımlarında düşüş gözlenmiştir. Düşüş oranları CEM I tipi çimento içerenlerde %9,4-%32,2 arasında CEM II tipi çimento içerenlerde ise %4,6-%20,2 arasında değişmiştir. YS maruz kalmayan karışımlarda her iki çimento tipi ile üretilen betonların UPV değerleri birbirine yakın olup UPV değerleri üzerinde karışıma lif katılmasının kayda değer etkisi olmamıştır. Her iki çimento türü için geçerli olmak üzere bütün karışımların YS'den sonraki UPV değerlerinde ciddi oranda düşmüş olmuştur. Her iki çimento tipi ile üretilmiş karışımlarda YS etkisiyle oluşan dayanım kaybı en az pp lif oranı artırılmış üçlü lif kombinasyonuna sahip olan betonlarda görülmüştür. Yüksek dayanımlı betonlara %1 oranında çelik lif eklenmesinin mekanik davranış açısından betona faydası olacağı ancak miktarının artırılmasının betonların YS etkisi karşındaki direncini düşüreceği sonucuna varılmıştır. CEM I çimentosu ile üretilen karışımlarda üçlü lif kombinasyonunun CEM II çimentosu ile üretilen karışımlarda ise çelik içeren iki karışımların betonların YS etkisine karşı direncini artıracağı belirlenmiştir. Sonuçlar, araştırma hipotezini çimento tipine bağlı olarak doğrulamıştır.

Abstract:
Purpose: This study was carried out to experimentally test the hypothesis of "incorporation of basalt and polypropylene fibers into high-strength concretes containing steel fibers increases the resistance of hybrid fiber concretes against high temperature (HT)".
Method: Steel, basalt and microsynthetic (polypropylene, pp) fibers, and CEM I 42.5 R and CEM II/A-M (P-LL) 42.5 R cements were used in this two-parameter study consisting of fiber type and cement type. While steel fiber was used at 1%, basalt fiber at 0.25% and pp fiber at 0.1% in binary mixes, two of the fibers were kept constant in triple mixes and the third was increased to a certain value. A total of 80 cube samples of 150×150×150 mm were produced. While slump, unit weight and air content tests were selected as fresh concrete tests; ultrasonic pulse velocity (UPV), HT test and axial compressive tests were carried out as hardened concrete tests. After the preliminary tests, 500oC was selected as the HT grade and all hardened concrete tests were carried out on the 56th day.
Results and Conclusion: The compressive strength of all samples that were not affected by HT was over 65 MPa, and the average compressive strengths of the mixtures produced with CEM I in all groups were higher than those produced with CEM II. A decrease was observed in the compressive strength of all groups after HT. The reduction rates ranged from 9.4% to 32.2% for those containing CEM I and between 4.6% and 20.2% for those containing CEM II. The UPV values of the concretes produced with both cement types in the mixtures not exposed to HT were close to each other, and the addition of fiber to the mixture did not have a significant effect on the UPV values. For both cement types, the UPV values of all mixtures after HT decreased significantly. In the mixtures produced with both cement types, the strength loss caused by the effect of HT was observed at least in the concretes with triple fiber combination with increased pp fiber ratio. It was concluded that adding 1% steel fiber to high-strength concrete would benefit the concrete in terms of mechanical behavior, but increasing the amount would decrease the resistance of the concretes against the HT effect. It has been determined that the triple fiber combination in the mixtures produced with CEM I and the binary mixes containing steel fiber in the mixtures produced with CEM II will increase the resistance of the concretes against the HT effect. The results confirmed the research hypothesis depending on the cement type.