Kiremit kırığı agregalı betonlarda yüksek sıcaklık etkisinin incelenmesi
Research of high temperature effects on concrete with crushed tile aggregate
Yazar: ABDULLAH DEMİR
Danışman: PROF. DR. İLKER BEKİR TOPÇU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton = Concrete ; Dayanım = Strength ; Yüksek sıcaklık = High temperature

Özet:
Yüksek sıcaklık yapılarda dayanıklılık problemine yol açan başlıca fiziksel etkilerden biridir. Bu çalışmada yüksek sıcaklık etkisinde kalan betonun arta kalan dayanımını iyileştirmek amaçlanmış, betonda kaba agrega olarak endüstriyel bir atık olan kiremit kırıkları kullanılmasının etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışma, numune üretimi, kürü, sıcaklık etkisi, soğutma süreci, fiziksel ve mekanik deneyler olmak üzere beş aşamada gerçekleştirilmiştir. Üretimde CEM I 42.5 R Portland Çimentosu, tane boyutu 0-4 mm olan nehir kumu, 4-16, 16-31.5 mm olan kırmataşlar ve 16-31.5 mm tane boyutunda kiremit kırığı agregası kullanılmıştır. Kırmataş yerine % 0, 10, 25, 50, 75 ve 100 oranlarında kiremit kırığı agregası kullanılarak seri beton üretilmiştir. Yüksek sıcaklığın betonun fiziksel ve mekanik özeliklerine etkilerini araştırmak için beton numuneler, 28 günlük standart kür süresinin sonunda, TS EN 1363-1'e uygun olarak 3 saat süreyle 150, 300, 400, 600, 900 ve 1200 ºC olmak üzere altı farklı sıcaklıkta yüksüz olarak ısıtılmış, soğutma işlemi havada gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığına kadar soğuyan numunelerde, birim ağırlık, ultrases geçiş hızı, yüzey sertliği, statik ve dinamik elastisite modülü, yarmada çekme dayanımı, eğilme ve basınç dayanımı, ağırlık kaybı, tokluk değerleri belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık etkisinde kalan betonlardaki bozulmaların neden olduğu içyapı değişimleri taramalı elektron mikroskop çalışmaları ile araştırılmıştır. Deney sonuçları istatistik ve tahmin yöntemleri ile incelenmiş, sonuçların güvenilirliği ile yüksek sıcaklığın normal ve kiremit kırığı agregası katılmış betonlara etkisi tahmini olarak belirlenmiştir. Deney sonuçlarından normal ortam koşullarında kiremit kırıklı betonlar ile normal betonlar arasında mekanik özelikler açısından büyük farkların oluşmadığı, özellikle 600 ºC ve daha yüksek sıcaklıklarda betonun dayanımında çok büyük kayıpların meydana geldiği, kayıplarının kiremit kırıklı betonlarda daha az olduğu görülmüştür. Yapılan bu çalışmadan yüksek sıcaklık etkisinde kalacak betonlarda kiremit kırıklarının kaba agrega olarak kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Abstract:
High temperature is one of the main physical effects that lead to durability problems. In this study, the objective is to improve the residual strength of the concrete exposed to high temperature, the effects of usage of crushed tiles industrial waste, as coarse aggregate in concrete, are investigated experimentally. Experimental study comprises of five stages as specimen production, cure, high temperature process, cooling process, physical and mechanical tests. In the production, CEM I 42.5 R cement, river sand in the range of 0-4 mm size, crushed stone in the range of 4-16 and 16-31.5 mm sizes and crushed tile aggregates are used. Concrete series are produced with crushed tile aggregates replacing 16-31.5 mm crushed stone aggregate at the ratios of 0%, 10%, 25%, 50%, 75% and 100%. For investigating the effect of high temperature on physical and mechanical properties of concrete, concrete specimens after an initial 28 days standard curing period, are exposed to 150, 300, 400, 600, 900 and 1200 ºC for 3 hours without any load according to TS EN 1363-1. Cooling regime is applied slowly in air following the heating process. Unit weight, ultrasonic pulse velocity, surface hardness, dynamic and static?s modulus of elasticity, tensile splitting strength, flexural and compressive strength are determined and recorded after cooling the specimens to the room temperatures. Scanning electron microscopy studies are conducted to determine changes in micro structure corresponding to deterioration of concrete exposed to higher temperature. Experimental results are evaluated by using statistical and prediction methods, the precision of results and the effect of high temperatures on ordinary and crushed tile concretes are estimated. It is seen that there are no significant differences between the mechanical properties of ordinary and crushed tile concretes under normal circumstance, important strength losses in concrete were observed especially for 600 ºC and higher temperatures and these strength losses were reduced for concretes produced with crushed tile aggregates. As a conclusion of this study, it can be said that crushed tiles can be used as coarse aggregate in concretes which will be exposed to high temperatures.