Yüksek performanslı hafif betonlarda aderans özelliklerinin belirlenmesi
Determination of bond properties in high performance lightweight concrete
Yazar: ESRA TUĞRUL TUNÇ
Danışman: PROF. DR. ZÜLFÜ ÇINAR ULUCAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton = Concrete ; Beton basınç dayanımı = Concrete compressive strength ; Beton kalitesi = Concrete quality ; Beton karışımları = Concrete admixtures ; Beton katkı maddeleri = Concrete additives ; Beton özellikleri = Concrete properties ; Beton üretimi = Concrete production ; Betonarme = Reinforced concrete ; Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam

Özet:
Geleneksel beton yerine Yüksek Performanslı Hafif Beton (YPHB) kullanılması ile yapılardaki öz (zati) ağırlık miktarının azaltılması mümkündür. Türkiye'nin birçok ilinin tehlikeli deprem kuşaklarında olduğu bilinmektedir. Bu kapsamda, deprem zararlarını en aza indirmek açısından yapıların zati ağırlığını azaltmanın en uygun yollarından biri yapılarda hafif beton kullanılmasıdır. Günümüzde artan yüksek performanslı hafif beton ihtiyacından dolayı ilgili çalışma bu yönü ile dikkat çekmektedir. Mevcut doktora tezinde pomza agregaları ile imal edilmiş olan yüksek performanslı hafif betonların taze ve sertleşmiş beton özellikleri ve aderans özelliklerinin deneysel ve sayısal olarak araştırılması amaçlanmıştır. 
Söz konusu doktora tezinin, ikisi deneysel biri teorik olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmesi planlanmaktadır. Birinci aşamada; farklı karışım oranları ve faklı beton bileşenlerine sahip YPHB'ler üretilmiştir. Oldukça geniş tutulan deneysel çalışma sayısı ile elde edilen YPHB'lerin çökme, birim ağırlık, basınç dayanımı, yarmada çekme dayanımı, su emme (kılcallık), aşınma, ultra ses geçiş hızı (UGH), Schmidt yüzey sertliği (R), ısıl geçirgenlik, dinamik ve statik elastisite modülü gibi taze ve sertleşmiş beton özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca farklı beton reçeteleri ile üretilen beton numuneler ile kür süresinin (7, 28, 56, 90 ve 180 gün) beton dayanımına etkisi incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda her bir beton reçetesi için tüm sonuçlar karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve en iyi beton reçeteleri tespit edilmiştir. Daha sonra ikinci aşamada ise, seçilen beton reçeteleri kullanılarak 100180800 mm boyutlarında Belçika Mafsallı Kiriş (BMK) numuneleri hazırlanmıştır. Elde edilecek YPHB kirişler ile beton-donatı aderansına farklı donatı çapları (Ø=8, 10, 12 ve 14 mm) ve farklı kenetlenme boylarının (10Ø, 20Ø, 25Ø ve 30Ø) etkisi incelenmiştir. Son olarak üçüncü aşamada ise deneyler tamamlandıktan sonra YPHB'lerin çökme, basınç - yarmada çekme dayanımı ve donatının sıyrılma miktarı Tepki Yüzey Metodu kullanılarak istatistik olarak analiz edilmiştir. Geliştirilen bu denklemler ile farklı test parametreleri için YPHB'lerin işlenebilirlik, dayanım ve aderans özelliklerinin yüksek bir doğruluk ile tahmin edildiği görülmüştür. Böylece, YPHB'lerin beton reçetelerinin deney yapılmadan bu şekilde hazırlanması ile iş gücü, zaman tasarrufu ve ekonomik kazanç sağlanacağı düşünülmektedir.
Mevcut çalışmada YPHB'lerin imal edilmesinde agrega olarak pomza kullanılması ile ülkemizdeki rezervinin fazla olması sebebiyle ülke ekonomisine katkı sağlanacağı düşünülmektedir. Eğilme elemanlarının ayrılma davranışını daha doğru bir şekilde inceleyebilmek için kiriş testlerinden literatüre göre en doğru sonucu veren ve güncelliğini koruyan Standart BMK deneyidir. Bu kapsamda farklı çaplarda çelik donatı çubukları ve farklı kenetlenme boyları kullanılarak beton-donatı aderansının Standart Belçika Mafsallı Kiriş deneyi ile incelenecek olmasının literatüre özgünlük katacağı düşünülmektedir. Sayısal çalışma kapsamında geliştirilen metot ile elde edilen denklemlerin prototipte güvenle kullanılabilmesi ümit edilmektedir.

Abstract:
It is possible to reduce the amount of self-weight in buildings by using High Performance Light Concrete (HPLC) instead of conventional concrete. It is known that in in dangerous earthquake zones of many provinces in Turkey. In this context, one of the most appropriate ways to reduce the weight of the buildings in terms of minimizing earthquake damages is to use lightweight concrete in the buildings. Due to the increasing need for high performance lightweight concrete today, the related study draws attention with this aspect. In the present doctoral thesis study, it was aimed to investigate experimentally and numerically the fresh and hardened concrete properties and bond properties of high performance lightweight concretes to be produced using pumice aggregates.
The doctoral thesis is planned to be carried out in three stages, two of which are experimental and one theoretical. In the first stage; HPLCs with different mix ratios and different concrete contents have been produced. The number of tests is quite high. HPLCs fresh and hardened concrete properties have been determined such as slump, unit weight, compressive strength, splitting tensile strength, water absorption (capillarity), abrasion, ultrasonic pulse velocity (UPV), Schmidt surface hardness (R), thermal permeability, dynamic and static elasticity module. In addition, the effect of curing time (7, 28, 56, 90 and 180 days) on concrete strength was investigated with concrete specimens produced with different concrete mixtures. As a result of the experiments, all results for each concrete mixture were analyzed comparatively and the best concrete mixtures were determined. Then, in the second stage, Belgium Hinged Beam (BHB) specimens of 100180800 mm were prepared using the selected concrete mixtures. The effects of different reinforcement diameters (Ø=8, 10, 12 and 14 mm) and different embedded lengths (10Ø, 20Ø, 25Ø and 30Ø) on concrete-reinforcement bond were investigated with HPLC beams. Finally, in the third stage, after the tests were completed, the slump value, compressive - splitting tensile strength of HPLCs and the amount of peeling of the reinforcement were statistically analyzed using the Responce Surface Method. With these developed equations, it has been observed that the workability, strength and bond properties of HPLCs for different test parameters are predicted with high accuracy, which is an important result. Thus, it is thought that by preparing the concrete mixtures of HPLCs without experiment in this way, labor force, time saving and economic gain will be provided.
In the present study, it is thought that using pumice as aggregate in the production of HPLCs will contribute to the country's economy due to the high reserves in Turkey. In order to examine the separation behavior of bending elements more accurately, it is the Standard BHB test that gives the most accurate result according to the literature among the beam tests. In this context, using steel reinforcement bars of different diameters and different embedded lengths, it is thought that the concrete-reinforcement bond will be examined with the Standard BHB test, which will add originality to the literature. It is hoped that the equations obtained with the method developed within the scope of numerical study can be used safely in the prototype.