Yüksek Performanslı Çelik Tel Donatılı Betonların Mekanik Davranışına 200°c Sıcaklıkta Kür Etkisi

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 özeliklerine ve kırılma özeliklerine etkisini incelemek amacıyla, kanca uçlu olan veya olmayan üç farklı çelik lif karışımlara eklendi. 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. Tüm numunler, 48 saat sonra kalıptan çıkarılarak, 2 farklı kür rejimi uygulandı. Birinci kür rejimi, numunelerin 20ºC’de kirece doygun kür havuzunda deney tarihine kadar tutulmasını içeren standart su kürü idi. İkinci kür rejiminde ise numunelere 200ºC’de yüksek sıcaklık kürü ve daha sonra deney gününe kadar birinci kür rejimi uygulandı. 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 166 kata varan artış olurken, normal dayanımlı çelik lif içeren betonların kırılma enerjisinde yalın betonunkine kıyasla 94 kat artış oldu. Böylece, kür koşuluna bağlı olarak, karma lifli betonlar yalın betonlara göre artırılmış tokluk ve sünekliğe sahip bir davranış sergilemiştir.

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 mechanical and fracture properties of the composites. 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 two different curing regimes were used. The first curing regime involved standard water curing in a water tank saturated with lime at 20ºC prior to testing. The second curing was high temperature curing for 3 days at 200ºC further the same water curing until testing day. 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 94 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 166 times. Thus, depending on the high temperature curing, hybrid steel fiber concretes showed a behaviour of enhanced toughness and ductility when compared to plain concretes.