Makrosentetik ve çelik lif donatılı betonların mekanik davranışı
Mechanical behavior of macrosynthetic and steel fiber reinforced concrete
Yazar: CİHAT ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. YILMAZ AKKAYA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Lif takviyeli beton = Fiber reinforce concrete ; Yüksek dayanımlı beton = High strength concrete ; Yüksek performanslı beton = High performance concrete

Özet:
Yüksek performanslı beton üretiminde çelik lifler, sentetik lifler, polimer esaslı lifler ve cam lifleri gibi lifler kullanılmaktadır. Bu liflerin eklenmesiyle betonun mekanik özellikler önemli ölçüde artmaktadır. Lifli betonda lifsiz betona göre oluşan en önemli performans artışı, kırılma esnasında enerji yutma kapasitesinin artmasından kaynaklanmaktadır. 
Bu tez çalışmasında farklı su/çimento oranlarındaki betonlara birbirlerinden farklı özellikteki naylon, makrosentetik ve çelik lifler farklı miktarlarda katılarak deney numuneleri üretilmiştir.Bütün karışımlar için standart basınç ve elastisite modulü deneyleri için 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde silindir beton numuneleri üretildi. Yarmada çekme deneyleri için 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde silindir numuneler 2?ye bölünerek ve kırılma enerjisi ve eğilme dayanımlarını belirlemek için üç noktalı eğilme deneyi uygulanmak üzere ise 600 mm uzunluğunda 150x150 mm kesitinde kiriş numuneler hazırlandı. 
Deneyler sonucunda elde edilen değerler Alman Beton Birliği Yönteminde belirtilen kullanılabilirlik ve taşıma gücü sınır durumu değerlerine göre hesaplandı. 
Değişik oran ve özellikte lif içeren ve farklı su/çimento oranına sahip betonların basınç dayanımları, elastisite modülleri, yarmada çekme dayanımları, kırılma enerjileri, eğilme dayanımları lif içermeyen betonlarla karşılaştırılarak Alman Beton Birliği Yöntemine göre mekanik davranış ve özelikleri değerlendirildi.	
Çelik lif kullanılarak üretilen betonların kırılma enerjileri ve eğilme dayanımlarının naylon ve makrosentetik lifler kullanılarak üretilen betonlara kıyasla çok daha fazla oldukları belirlenmiştir. Çelik lifli betonlarda lifin dayanımının artmasından çok lif içeriğinin artmasının sünekliği daha fazla arttırdığı gözlemlenmiştir. Naylon ve makrosentetik liflerin aynı oranda S/Ç oranı 0,60 olan numunelere katılmasının kırılma enerjisini aynı miktarda etkilediği belirlenmiştir.

Abstract:
Steel fibres provide some reinforcement to the outer part of the concrete, tying it into the main body of the member and again limiting spalling. In addition, the behaviour of high strength concrete in fire is particularly influenced by the choice of aggregate.
The uniform distribution of short fibers can increase the strength and ductility of the composite. Long fibers are needed to bridge discrete macrocracks at higher loads; however the volume fraction of long fibers can be much smaller than the volume fraction of short fibers. The presence of long fibers significantly reduces the workability of the mix.
Fiber reinforced concretes can be used for thin sheets, shingles, roof tiles, pipes, prefabricated shapes, shotcrete, curtain walls, slabs, vaults, impact resisting structures.
Polypropylene and nylon fibers can improve; mix cohesion, pumpability over long distances freeze-thaw resistance, resistance to explosive spalling, impact resistance, resistance to plastic shrinkage. Steel fibers can improve; structural strength, ductility, impact and abrasion resistance, freze-thaw resistance, durability. At the higher dosage levels the macro synthetic fibers are designed to perform post-first crack relative to externally applied loads. Macro synthetic fibres can be used to provide the concrete with significant post-cracking capacity and hence can be used in some designs based on plastic analysis, such as for ground supported slabs and for rock support using sprayed concrete. When subjected to fire, macro fibres will soften as the temperature rises. They will lose their mechanical properties and will no longer provide structural capacity. It is important to avoid the use of macro synthetic fibres to provide structural capacity which may be lost in the event of fire.For both the modulus of elastisity and the standard compressive tests cylinders of 150 mm in diameter and 300 mm height were produced for all mixtures. Also cylinder specimens were used for the splitting tensile test. Disc specimens sizes are 150 mm in diameter and 300 mm in height were produced and the beams prepared for the  
for the fracture energy tests were 600 mm in length and 150 mm x 150 mm in cross section. 
The main objective of the research is to find out the meachanical behavior of concretes containing steel, nylon and macrosynthetic fibres with different volume fraction and two different water/cement ratio. Compressive strength, modulus of elasticity, splitting tensile strength, fracture energy and net bending strength of concretes with steel, nylon and macrosynthetic fibre are compared to plain concrete. 
The fracture energy and bending strength are also compared with the fiber reinforced concrete method for steel of German Concrete Institute. Fracture energy of plain concrete (matrix) with the water/cement ratio of 0,38 increased up to 20 times owing to the addition of steel fibres. Fracture energy of concrete with nylon and macrosynthetic fibres also increased but at low levels according to steel reinforced concrete.
Thus, the steel reinforced conrete shows a behavior of enhanced toughness and ductility when compared to the matrix however the net bending strength does not effects notably. Compressive strength and elasticity modulus of the specimens do not effect with the addition of fibers. Splitting tensile strength increased with the addition of steel fibers to specimens which have W/C ratio of 0,38.