Çimento Hamuru, Harç Ve Betonun Kırılma Parametrelerinin Mezomekanik Modellenmesi

Abstract

Geometrik olarak benzer fakat boyutları farklı normal beton, bunun harç ve sertleşmiş çimento hamuru fazlarında numuneler üretildi. Bütün karışımlarda su-çimento oranı 0.30’da sabit tutuldu. Fazların kırılma parametreleri ile gevrekliğinin saptanması için Boyut Etkisi Kuralı kullanıldı. RILEM 50-FMC Teknik Komitesinin önerilerine uygun olarak, sığ ve derin çentik kullanarak gerçek kırılma enerjisinin belirlenmesi için deneyler yapıldı. Sertleşmiş çimento hamurunda Lineer Elastik Kırılma Mekaniğinin geçerli olduğu kabul edildi. Kritik gerilme şiddet çarpanı, çentikli kiriş numuneler kullanılarak belirlendi. Betonun ve bunun harç fazının etkin gerilme şiddet çarpanı, mevcut mezo-mekanik bağıntılardaki uygun toklaşma mekanizmaları kullanılarak hesaplandı. Üretilen betonun ve bunun harç ve sertleşmiş çimento hamuru fazlarının elastisite modüllerinin deneysel değerleri ve hesaplanan teorik değerleri karşılaştırıldı. Ayrıca, farklı çentik türüne (sığ veya derin) sahip, aynı boyut ve biçimdeki çentikli kiriş numunelerden gerçek kırılma enerjisinin belirlenmesinde tatmin edici sonuçlar alındı. Gevrek bir malzeme olan sertleşmiş çimento hamurundan yarı gevrek davranış sergileyen betona nasıl dönüştüğünün daha iyi anlaşılması için bu çalışmada toklaşma mekanizmaları ve mezo-mekanik bağıntılar kullanıldı.

A normal concrete, its mortar and hardened cement paste (HCP) phase were prepared. In all mixtures, effective water-binder ratio was kept constant at 0.30. The test for determining the true fracture energy was performed according to recommendation of RILEM 50-FMC Technical Committee with the only exception of using very shallow (notch to depth ratio, a/W=0.1) and deep notches (a/W=0.5). The critical stress intensity factor of the HCP, for which linear elastic fracture mechanics (LEFM) is valid, was determined from the notched beam specimens. The effective stress intensity factor of concrete and its mortar phase were calculated using appropriate toughening mechanisms in the available meso-mechanical relationships. It can be concluded that there is a good agreement between experimental and predicted values of Modulus of Elasticity of concrete, and its mortar phase, and also its HCP phase. It is also concluded that by conducting tests on single size specimens that differ in their notch characteristics (shallow or deep) satisfactory results obtained in terms of determining the true fracture energy. The meso-mechanical relations and toughening mechanisms used in this work are very useful tools for gaining a better understanding of how a brittle hardened cement paste progressively transforms into a quasi-brittle concrete.