Ultra Yüksek Performanslı Betonların Mekanik Davranışı

Abstract

Bu çalışmada, 200 MPa’a varan yüksek basınç dayanımı, yüksek süneklik ve tokluk değerlerine olanak sağlayan optimum bir çözümün elde edilmesi için, yüksek performanslı karma lifli çimento esaslı kompozitler üretildi. Lif dayanımının ve karma lif kullanımının kompozitlerin mekanik ve kırılma özeliklerine etkisini incelemek amacıyla, kanca uçlu olan veya olmayan üç farklı çelik lif karışımlara eklendi. Kanca uçlu olmayan kısa lifler; düz, yüksek dayanımlı, pirinç kaplı, 6 mm uzunlığunda ve 0,16 mm çapındadırlar. Kanca uçlu normal ve yüksek dayanımlı liflerin çekme dayanımları sırasıyla 1150 MPa ve 2250 MPa olup, narinlikleri aynıdır (l/d = 55). Çelik lif hacmi her lif tipi için değişken olmakla birlikte, toplam lif hacmi %3 olarak sabit tutuldu. Matrisin karışım oranları şu şekildedir; çimento: silis dumanı: su: silis kumu (0,5-2 mm): silis unu (0-0,5 mm): süperakışkanlaştırıcı = 1: 0,250: 0,114: 0,325: 0,493: 0,120. Su/bağlayıcı oranı 0,17’de sabit tutuldu. Bütün numuneler, 48 saat sonra kalıptan çıkarıldı, sonra normal su kürü rejimi uygulandı. Bu kür rejimi, numunelerin 20ºC’de kirece doygun kür havuzunda deney tarihine kadar tutulmasını öngörür. Yalın betonla karşılaştırıldığında, çelik tel donatılı kompozitlerin net eğilme dayanımları, yarmada çekme dayanımları ve özellikle kırılma enerjisi ve süneklikleri önemli derecede geliştirildi. Yüksek dayanımlı çelik tel içeren betonların kırılma enerjisinde yalın betonunkine kıyasla 119 kata varan artış olurken, normal dayanımlı çelik lif içeren betonların kırılma enerjisinde yalın betonunkine kıyasla 79 kat artış oldu.

In this study, high performance cement based composites with hybrid fibers were produced to achieve an optimum solution which enables high values of compressive strength up to 200 MPa, ductility and toughness. Three different steel fibers with and/or without hooked ends were added to mixtures to investigate the effect of hybrid steel fibers and their strengths on the mechanical and fracture properties of the composites. The short ones without hooked ends were straight high strength steel fibers coated with brass, 6 mm in length and 0.16 mm in diameter. The tensile strength of normal and high strengths of steel fibers were 1150 MPa and 2250 MPa, respectively, but their aspect ratios were the same (l/d=55) in the mixtures. The volume fraction of each steel fiber was variable, but the total volume fraction of fibers were kept constant at 3%. The mixture proportions of the matrix were as follows; cement: silica fume: water: silicious sand (0,5-2 mm): silicious powder (0-0.5 mm): superplacticizer = 1: 0.250: 0.114: 0.325: 0.493: 0.120. Water-binder ratio was kept constant at 0.17. All specimens were demolded after 48 hours, then the normal water regime was used. This curing regime involved standard water curing in a water tank saturated with lime at 20ºC prior to testing. The net bending strength, splitting tensile strength and especially fracture energy and ductility of steel fiber reinforced composite mixtures were significantly enhanced compared to those of plain concrete. Fracture energy of plain concrete increased up to 79 times owing in concretes with normal strength steel fiber; while in concretes with high strength steel fibers the increase in fracture energy due to steel fibers was 119 times.