Çelik Tel İçeriğinin Ve Dayanımının Sıfcon’un Mekanik Davranışına Etkileri

Abstract

Yarı gevrek bir malzeme olarak tanımlanan betonun kırılması sırasında yutulan enerji düşüktür. Gevrek kırılmayı önlemek ve sünek davranış elde etmek için kısa kesilmiş çelik lifler bu malzemelere eklenir. Böylece; son yirmi yıl içerisinde yüksek çekme dayanımına, yüksek enerji yutma kapasitesine ve yüksek basınç dayanımına sahip yeni çimento esaslı kompozitler geliştirildi. Sunulan bu çalışma, hamur enjekte edilmiş lifli beton (SIFCON)’un mekanik özelliklerini incelemektedir. SIFCON’da en belirgin performans artışı, kırılma sırasındaki enerji yutma kapasitesinden ileri gelmektedir. Mükemmel darbe dayanımı özelliklerine sahip olmaları nedeniyle betonarme köprülerin onarımında, stratejik yapılarda kullanılabilirler. Bu çalışmanın amacı; SIFCON’un elastisite modülü, yarma-çekme dayanımı, net eğilme dayanımı ve kırılma enerjisi gibi mekanik özelliklerinin çelik lif içeriği ve dayanımıyla değişiminin incelenmesidir. Yapılan çalışma kapsamında beş beton karışımı farklı metalik lifler katılarak üretildi. Çelik lifler karışım içindeki hacimsel yüzdeleri toplamı % 5 ve % 10 olacak şekilde karışıma farklı miktarlarda katıldı. SIFCON, çimento, silis dumanı, çok ince kum, süper akışkanlaştırıcı ve çelik liflerin kullanılmasıyla üretildi. Bütün karışımlarda, kullanılan bağlayıcı ve karma suyu miktarı aynı oldu. Silis dumanı, çimento ağırlığının % 20’si oranında olmak üzere karışıma bulamaç şeklinde katıldı. İşlenebilirliği artırmak amacıyla polikarboksilik eter esaslı süper akışkanlaştırıcı kullanıldı. Su/bağlayıcı oranı da 0,25’de sabit tutuldu. Standart basınç ve elastisite modülü deneyleri için 100 mm çapında ve 200 mm yüksekliğinde silindirler bütün karışımlar için hazırlandı. Yarmada çekme deneyleri için disk numuneler ve kırılma enerjisi deneyleri için de 280 mm uzunluğunda ve 70x70 mm kesitinde kirişler hazırlandı. Kirişlerde açıklığın ortasındaki etkin kesit alanı testere ile kesilerek 35x70 mm’ye düşürüldü. Net eğilme dayanımı ve kırılma enerjisi bu çentikli kirişlerden elde edildi. Yapılan deneylere dayanarak çelik lif içeriğinin ve dayanımının hamur enjekte edilmiş lifli betonun tepe noktası sonrası davranışını önemli ölçüde etkilediği sonucuna varıldı. Kırılma enerjisindeki ve mekanik özelliklerdeki artışlar çelik lif dayanımına ve miktarına bağlıdır. Çelik lif miktarına ve dayanımına bağlı olarak kırılma enerjisinde ve net eğilme dayanımında artışlar elde edildi. Üretilen numunelerin kırılma enerjilerinde lifsiz numunelerin 2000 katına varan değerler elde edildi. SIFCON’un basınç ve yarma dayanımları, SIFCON matrisininkilere kıyasla yaklaşık 2 kat arttı.

Quasi-brittle materials such as concrete requires low relative fracture energy during the fracturing. To prevent the brittle failure and to attain a ductile behavior, short steel fibers are added into these materials. By the fact of this, within the past twenty years, new cement based materials with high tensile strength, high energy adsorption capacity and high compressive srength have been developed. In this research the mechanical behavior of SIFCON (Slurry Infiltrated Fibered Concrete) is investigated. The enhanced performance of SIFCON deals with its improved capacity of absorbed fracture energy. Since this materials has excellent impact resistance properties, this can be employed for repairing of reinforced concrete bridges and also for constructing of stratejic structures. The main objective of this work is to study the mechanical behavior of SIFCON with different amount of steel fibers and tensile strengths. Modulus of elasticity, splitting tensile strength, bending strength and fracture energy of these concretes are observed in this research. In this research, five different concrete mixtures with different steel fibers were produced. The volume fraction of each steel fibers was varied from % 0 to % 10 in steps of % 5. SIFCON is produced by using cement, silica fume, very fine sand, superplasticizers and steel fibers. The strength of steel fiber was also variable. In all mixtures, the amount of binder and mixing water were the same. The silica fume used in the form of slurry was 20 % by weight of cement. Polycarboxylate ether based superplasticizer was used for all mixtures. In all mixtures the water-binder ratio was kept constant at 0,25. For both the modulus of elasticity and the standard compressive tests, cylinders of 100 mm in diameter and 200 mm in height were prepared for all mixtures. Disc specimens were used for the splitting tensile tests. The beams prepared for the fracture energy tests were 280 mm in length and 70x70 mm in cross section. The effective cross-section at the mid-span was reduced to 35x70 mm. Thus, the net bending strength and the fracture energy were obtained using these specimens. It can be examined that both tensile strength and amount of steel fibers affect the postpeak response of the SIFCON. The increase in fracture energy and mechanical properties depends on the type and amouth of steel fibre used. The fracture energy of these materials are reached up to 2000 times of plain concretes. Compressive and splitting tensile strength of SIFCON increased up to about two times of those of the matrix of SIFCON.