Agrega türünün normal ve yüksek dayanımlı betonların mekanik özelliklerine etkisi

Abstract

Mineralojik açıdan bakıldığında literatürde sınırlı sayıda deney sonucu vardır. Sunulan bu çalışmada, agreganın mineralojik kökeninin değişik sınıflardaki betonun mekanik davranışına etkisi araştırılmıştır. Bu araştırmada BS 18'den BS 90'a kadar değişen 6 farklı beton sınıfı incelendi. Bazalt, beyaz kalker, gri kalker ve kumtaşı olmak üzere mineralojik kökenleri farklı dört tür agrega kullanıldı. Üretilen tüm betonlarda granülometri, kullanılan kum ve çimento aynı ve her bir beton sınıfında efektif su/çimento oranları sabit tutuldu. Normal dayanımlı betonlarda beyaz kalkerle yapılanlar en yüksek basınç dayanımlarına ulaştı. Beyaz kalkerin bu davranışının sebebi, çimento hamuruyla elastik uyumunun daha iyi olmasına ve emdiği fazla suyun daha sonra arayüzeydeki çimentonun hidratasyonu için yardımcı olarak temas yüzeyinde daha iyi bir bağ oluşturmasına bağlandı. Agrega-çimento hamuru ara yüzeyi güçlendikçe agrega dayanımının etkisi de artar. Dayanımı en yüksek kayaç olan bazalt kullanılarak yapılan betonlar yüksek beton sınıflarında en iyi sonucu gösterdi. Beton sınıfının yükselmesiyle birlikte agrega türüne göre beton basınç dayanımları arasındaki oranlar da arttı. Yarma dayanımlarında, normal betonlarda kumtaşı, yüksek dayanımlı betonlarda ise bazalt en iyi sonuçları verdi. BS 90 sınıfında beyaz kalker içeren betonların yarma dayanımlarında görülen düşüş beyaz kalkerin dayanımının az olmasına bağlandı. Beton sınıfının yükselmesiyle birlikte elastisite modüllerinde artış görüldü. Elastisite modülü beyaz kalkerden yüksek olan kumtaşı, beton elastisite modüllerinde tüm sınıflarda en düşük değeri gösterdi. Beton basınç dayanımının yükselmesiyle birlikte poisson oranında da artış oldu. Agrega türüne göre beton poisson oranları değişiklik gösterdi. Beton dayanımı arttıkça süreksizlik ve çözülme sınırları da arttı. Beton sınıfının yükselmesiyle histerisis çevrimleri daraldı ve gevreklik indisi arttı. Yüksek dayanımlı betonlarda, gri ve beyaz kalker içeren betonların histerisis çevrimleri bazalt ve kumtaşına göre daha dardır.

In this work the effects of mineralogical characteristics of aggregate on the mechanical behaviour of concrete was investigated. From the mineralogical point of view, limited test results are available in the concrete literature. Six different concretes from CI 8 to C90 were investigated. Four different types of coarse aggregate was used. These are; basalt, sandstone, grey limestone and white limestone. Sand and cement were same in all concretes and effective water/cement ratio,grading and cement content were kept constant in all concrete class. In normal strength concretes, concretes made with white limestone reached the highest compressive strength. This behaviour of white limestone aggregate is due to better elastic compatibility and the water absorbed by the aggregate which helps for the hydration of cement at the interface to improve the bond. As the aggregate-cement paste interface becomes stronger, the effect of aggregate strength increases. Concrete made with basalt aggregate had the best compressive strength at high strength concretes. The differences between the concrete strengths containing different aggregates, becomes more significant as the strength of concrete increases. In normal strength concretes sandstone, in high strength concretes basalt concrete had the highest splitting strengths. In C90 concretes, the low value fo splitting strength of concretes with white limestone is attributed to the low strength of white limestone. As the concrete strength increases, modulus of elasticity of concretes also increases. Sandstone has a modulus of elasticity higher then white limestone, but in all concrete classes sandstone concrete reached the lowest elastic moduli. Poisson ratio of concrete increases with the increase in concrete compressive strength. The Poisson's ratio varies with the type of aggregate. Discontinuity limit and critical strength also increase with the concrete strength. The hysteresis loop becomes narrower and the brittleness index increases with an increase in compressive strength of concrete. This increase is significant in concretes with white and grey limestones. In high strength concretes, the hysteresis loops of grey and white limestone are generally narrower than those of basalt and sandstone concretes.