Karma Lif İçeren Çimento Esaslı Kompozitlerin Mekanik Davranışı Bir Optimum Tasarım

Abstract

Bu çalışmada, çelik liflerin mekanik özellikleri ve kompozitlerin özelliklerini incelemek için kancalı ve/veya kancasız 3 farklı çelik tel kullanıldı. Her çelik lif hacim oranı değişkendi fakat toplam hacim % 2’de sabit tutuldu. Kısa kancasız düz çelik lifler,yüksek dayanımlı tunç kaplı olup, 6 mm. boyunda ve 0,16 mm. çapındadır. Normal dayanımlı çelik liflerin narinlikleri 55 ve 65 dir ve dayanımları aynıdır (1150 MPa). Düz kesimli çelik liflerin çekme dayanımları 2250 MPa dır. Farklı lifli toplam lifli ve lifsiz 12 beton karışımı üretildi. Karma lifli ve/veya lifsiz çelik tel içeren betonların basınç dayanımları, elastisite modülleri, net eğilme dayanımları, yarmada çekme dayanımları ve kırılma enerjileri yalın betonunkilerle karşılaştırıldı. Kısa liflerin,mikro çatlakların önlemesinde köprü görevi gördüğü ve bunun sonucunda kompozitin çekme dayanımının arttığı ve mikro çatlakların oluşmasından sonra sıyrıldıkları sonucuna varıldı. Böylece, kısa liflerin, kiriş ortasında yük-sehim eğrisinin tepe noktası sonrası inen kısmında, etkileri azdır. Uzun liflerin, mikro çatlakların önlenmesinde önemli etkileri yoktur, fakat kirişlerden elde edilen yük-sehim eğrilerinin maksimum yük sonrası kısmında süneklik bakımından önemli etkileri vardır. Yalın betonla ve polipropilen lifli betonla karşılaştırıldığında, çelik tel donatılı kompozitlerin net eğilme dayanımları, yarmada çekme dayanımları ve özellikle kırılma enerjisi ve süneklikleri önemli derecede geliştirildi. Yalın betonun kırılma enerjisi narinliği 65 olan uzun çelik teller kullanarak yaklaşık 100 kat kadar artırıldı.

In this study, three different steel fibres with and/or without hooked ends were added to the mixtures to investigate the effect of steel fibres on the mechanical behavior and fracture properities of the composites. The volume fraction of each steel fibre was variable, but their total volume fractions were kept constant at 2 %. The short ones without hook ends were straight high strength steel fibres coated with brass, 6mm. in length and 0,16 mm in diameter. The aspect ratios of conventional normal strength steel fibres were 55 and 65, and their strengths were identical (1150 MPa).The tensile strength of straight strength steel fibres was 2250 MPa. Totally twelve concrete mixtures with or without different fibres were produced. The compressive strengths, elastic moduli, net bending strengths, splitting tensile strengths and fracture energies of concretes with and/or without hybrid steel fibres were compared to those of plain concrete. Short fibres function as a bridge to eliminate the micro-cracks, as a result the tensile strength of composite increases, and they pulled out after the micro cracks are formed. Thus, the short fibres have a little effect on the post-peak response of load versus displacements at the midspan of the beam. The long fibres have no significant effect on preventing microcracking, however, from the ductility point of view there is a substantial effect of longest fibres on the post peak response part of load versus displacement curve of the beams. The net bending strength, splitting tensile strength and especially fracture energy and ductility of steel fibre reinforced cconcrete mixtures were significantly enhanced compared to those of plain concrete and also concrete with polypropylene fibres. Fracture energy of plain concrete increased up to 100 times owing in concretes with long steel fibres having the aspect ratio of 65.