Kendiliğinden yerleşen betonun lineer olmayan kırılma mekaniği prensipleriyle incelenmesi
Investigation of self-compacting concrete by using non-linear fracture mechanics methods
Yazar: KÜRŞAT ESAT ALYAMAÇ
Danışman: DOÇ. DR. RAGIP İNCE
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Boyut etkisi = Size effect ; Kendiliğinden yerleşen betonlar = Self compacting concretes ; Kırılma mekaniği = Fracture mechanics

Özet:
Beton yüzyılı aşkın süredir tüm dünyada yapı malzemesi olarak kullanılmakta ve her geçen gün kullanım alanları artmakta ve yaygınlaşmaktadır. Bununla beraber betondan, kullanım alanı veya kullanılan yapıya göre farklı performanslar beklenmektedir. Bu beklentiler ancak özel betonlarla karşılanabilmektedir. Günümüzde en çok kullanılan özel beton çeşitlerinden biri kendiliğinden yerleşen betondur (KYB).KYB, sık donatılı dar ve derin kesitlere kendi ağırlığı ile yerleşen, herhangi bir vibrasyona gerek kalmadan sıkışan, dayanım veya dayanıklılık özellikleri ve performansları yüksek, çok akıcı kıvamlı özel bir beton türüdür. Geleneksel betondan en önemli farkı, karışımında toz malzeme ve süper akışkanlaştırıcı kullanılmasıdır. KYB, geleneksel betondan daha yoğun olmasına rağmen, onun gibi boşluk ve çatlak gibi kusurlar içermektedir.Kırılma Mekaniği Bilimi malzemede var olan çentik, çatlak ve boşluk gibi gerilme yığılmasını artıran kusurları ve bunlara bağlı olarak meydana gelen hasarları inceler. Bu hasarlar beton ve betonarme yapılar içinde geçerlidir. Beton heterojen bir yapıya sahip olduğu için Lineer Elastik Kırılma Mekaniği (LEKM) Prensipleriyle incelenemeyeceği belirlenmiştir. Bu nedenle araştırmacılar, kırılma süreci bölgesini dikkate alan lineer olmayan kırılma mekaniği modelleri geliştirmişlerdir. Bu modelleri, Kohezif Çatlak Modelleri (Kırılma İşi Enerjisi, Boyut Etkisi Modeli ve Değişken-Çentikli Tek-Boyutlu Deney Metodu) ve Efektif Çatlak Modelleri (İki Parametreli Model, Pik Yük Metodu ve Efektif Çatlak Modeli) olmak üzere gruplandırmak mümkündür.Bu tez çalışmasında, mermer tozu, silis dumanı ve uçucu kül kullanılarak, farklı karışımlara sahip KYB'ler elde edilmiştir. Çentikli ve çentiksiz üretilen KYB kirişler, üç noktalı eğilme deneylerine tabi tutulmuşlardır. Elde edilen numune kırılma yükleri yardımıyla, Boyut Etkisi Modeli ve Değişken-Çentikli Tek-Boyutlu Deney Metodu kullanılarak Gf ve cf, Pik Yük Metodu ve İki Parametreli Model kullanılarak Kıc ve CTODc kırılma parametreleri belirlenmiştir. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, toz malzeme çeşidinin (puzolanik veya inert) KYB'nin kırılma parametreleri üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, farklı toz malzemelere aynı karışım oranına sahip KYB'lerin, kırılma parametrelerinin beton yaşına göre değiştiği belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden Yerleşen Beton, Kırılma Mekaniği, İki Parametreli Model, Pik Yük Metodu, Boyut Etkisi Metodu.

Abstract:
Over a century, concrete has been used as a construction material all over the world, and its application areas increases and becomes commonplace each day. Moreover, concrete is expected to have distinct performances according to application area or the construction used. These expectations could be met only by special concretes. Today, one of the mostly used special concrete types is self-compacting concrete (SCC).SCC is a special concrete type which places itself in densely-equipped narrow and deep sections with its own weight, tightens without any vibrations, has high resistance or durability characteristics and performances, and has a very fluid- consistency. Its most important difference from conventional concrete is that powder materials and super plasticizer are used in its compound. Although SCC is denser than the conventional concrete, it includes such defects as cavity and fracture as it has.Fracture Mechanics Science searches for defects like notch, fracture and cavity available in the material increases strain mass and the damage caused by these. These damages are also valid for concrete and reinforced concrete constructions. As concrete has a heterogenic structure, it has been determined that it could not be analyzed by Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) Principles. Therefore, researchers have developed nonlinear fracture mechanics models that attend to fracture process zone. It is possible to classify these models as Cohesive Crack Models (Work-of-fracture Method, Size Effect Model and Variable-Notch One-Size Specimen Method) and Effective Crack Models (Two-Parameter Model, Peak-load Method and Effective Crack Model).In this thesis, self-compacting concretes which have different compounds has been obtained by using marble powder, silica fume, fly ash. Self-compacting concrete beams produced as notched or unnotched were subjected to three-point bending tests. With the aid of sample maximum loads obtained, by using Size Effect Model Gf ve cf; by using Variable-Notch One-Size Specimen Method Gf ve cf, by using Peak-load Method Kıc ve CTODc fracture parameters were determined. When the results of the tests were evaluated, it was seen that powder material types (puzolanik or inert) are effective on SCC?s fracture parameters. In addition, it was determined that fracture parameters of SCCs that have the same compound level as different powder materials vary according the age of the concrete.Keywords: Self-Compacting Concrete, Fracture Mechanics, Two-Parameter Model, Peak-Load Method, Size Effect Method.