GFRP donatıların beton ile aderansına donatı yüzey özellikleri ve sıcaklık etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effect of the reinforcement surface properties and temperature on adhesion of GFRP with concrete
Yazar: MUHAMMET OĞUZHAN ÇAKIROĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ SARIBIYIK
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: FRP malzemeler = FRP materials

Özet:
Elyaf takviyeli polimer (FRP) donatıların yüksek çekme dayanımı, yüksek korozyon dayanımı, kimyasallara karşı dayanıklı olması, manyetik alan oluşturmaması vb. üstün özellikleri sayesinde betonda çelik donatıya alternatif olarak kullanımının yolları aranmaktadır. Çelik donatının betona aderansı donatı yüzeyinde üretim aşamasında oluşturulan nervür ve profiller sayesinde FRP donatıların betona aderansı üretim aşamasında donatı etrafına sarılan iplik ile oluşturulan nervürleme ve/veya donatı etrafına epoksili kum kaplama ile sağlanmaktadır. Ancak FRP ile beton arasındaki aderans nervürleme ve kumlamanın niteliğine bağlı olarak değişmektedir. Beton ve FRP donatıların aderansı lifin türü, donatının yüzey özellikleri, donatının çapı, betonda gömülme boyu, pas payı, beton dayanımı, reçine türü, donatının eleman içindeki konumu, sıcaklığın etkisi ve çevre koşulları gibi değişkene bağlıdır.  Bu tez çalışmasında nervürlü ve kumlu yüzeye sahip cam FRP (GFRP) donatıların betona aderansına sıcaklığın donatı çapı, donatı yüzey özelliği, beton dayanımı değişken parametreleri ile incelenmiştir.  Çalışmada 12 mm ve 14 mm nervürlü GFRP donatı, 14 mm ve 18 mm ince kumlanmış GFRP donatı kullanılarak 28,46 MPa (C20) ve 53,33 MPa (C40) küp basınç dayanımına sahip beton numuneleri farklı değişkenlere bağlı olarak her bir gruptan 3 adet olmak üzere toplamda 24 grup (72 adet) çekme test numuneleri (pull-out)  üretilmiştir. GFRP donatılar 150*150*110 mm kalıplara 60 mm kenetlenme boyunda, 35 mm pas payına denk gelecek şekilde eksenel olarak yerleştirilmiştir. Numuneler oda sıcaklığı 22 oC, geçiş sıcaklığı (Tg) 115 oC ve 285 oC yangın sıcaklığına maruz kaldıktan sonra sıcaklık değişiminin çekme (pull-out) testi yapılarak beton ve donatı aderansına etkisi araştırılmıştır. Yangın sıcaklığı fırın ortamında elde edilmeyip, dışarıdan gerçek bir ateş tutularak veriler gerçeğe yakın elde edilmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlara göre nervürlü GFRP donatılarda çap arttıkça ve beton dayanımı yükseldikçe GFRP-beton aderansının iyileştiği, kumlu GFRP donatılarda ise çap yükseldikçe aderansın azaldığı, beton dayanımı yükseldikçe aderansın arttığı tespit edilmiştir. 22 °C'de en iyi sonucu 53,33 MPa (C40) beton dayanımına sahip, 16,66 MPa aderans dayanımında 14 mm nervürlü GFRP donatıların verdiği görülmüştür. 115 oC sıcaklıklarına çıkıldığında en iyi sonucu 53,33 MPa (C40) beton dayanımında sahip, 13,76 MPa aderans dayanımında14 mm nervürlü GFRP donatıların verdiği görülmüştür. 285 oC'de ise 53,33 MPa (C40) beton dayanımına sahip, 5,18 MPa aderans dayanımında 14 mm nervürlü GFRP donatıların verdiği görülmüştür. Sonuç olarak 14 mm nervürlü GFRP donatılar çalışmada kullanılan diğer GFRP donatılara göre daha iyi performans gösterdiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcements have high tensile strength, high corrosion resistance, resistance to chemicals, not creating magnetic fields, etc. Thanks to its superior properties, ways of using it in concrete as an alternative to steel reinforcement are sought. The adherence of the steel reinforcement to the concrete is provided by the ribs and profiles formed on the reinforcement surface during the production phase, and the bonding of the FRP reinforcements to the concrete during the production phase by the ribs formed with the yarn wrapped around the reinforcement and/or by epoxy sand coating around the reinforcement. However, the adherence between FRP and concrete varies depending on the nature of the ribbing and sandblasting. The adherence of concrete and FRP reinforcement depends on variables such as fiber type, surface properties of reinforcement, diameter of reinforcement, length of embedment in concrete, rust margin, concrete strength, resin type, position of reinforcement in the element, effect of temperature and environmental conditions. In this thesis, the adherence of glass FRP (GFRP) reinforcements with ribbed and sandy surfaces to the concrete was investigated with the variable parameters of temperature, reinforcement diameter, reinforcement surface properties, and concrete strength. In the study, concrete samples with a cube compressive strength of 28.46 MPa (C20) and 53.33 MPa (C40) using 12 mm and 14 mm ribbed GFRP reinforcement, 14 mm and 18 mm fine sandblasted GFRP reinforcement were collected 3 pieces from each group depending on different variables. A total of 24 groups (72 pieces) tensile test specimens (pull-out) were produced. GFRP reinforcements are axially placed in 150*150*110 mm molds with 60 mm clamping length and 35 mm rust margin. After the samples were exposed to room temperature 22 oC, transition temperature (Tg) 115 oC and 285 oC fire temperature, the effect of temperature change on concrete and reinforcement adherence was investigated by performing pull-out test. The fire temperature was not obtained in the furnace environment, but a real fire was kept from the outside and the data was tried to be obtained close to reality. It has been observed that GFRP reinforcements with a concrete strength of 53.33 MPa (C40) and a bond strength of 16.66 MPa with 14 mm ribs give the best results at 22 °C. It has been observed that GFRP reinforcements with a concrete strength of 53.33 MPa (C40) and a bond strength of 13.76 MPa with 14 mm ribs give the best results when the temperatures are increased to 115 oC. At 285 oC, it was observed that GFRP reinforcements with a concrete strength of 53.33 MPa (C40) and a bond strength of 5.18 MPa with 14 mm ribs yielded. As a result, it was observed that GFRP reinforcements with 14 mm ribs performed better than other GFRP reinforcements used in the study.