The Effect of Fiber Type and Ratio on the Physical and Mechanical Properties of Marble Powder Added Fiber Concrete

Year 2022, Volume: 25 Issue: 3, 1143 - 1155, 01.10.2022

Osman Şimşek Şükrü Demir

https://doi.org/10.2339/politeknik.857756

Cited By: 2

Abstract

In this study, it is aimed to determine the effect of steel and macro synthetic fibers used in different ratios and types on the physical and mechanical properties of concrete. For this purpose; Macro synthetic fiber was used at 0.25%, 0.30% and 0.35% by volum4, steel fiber at 0.50%, 0.75% and 1.00% by volume. Chemical additives and marble powder were used in fixed proportions. In the study, the water / cement ratio was taken as 0.54 constant according to the fiber concrete TS 802 mixture. In this research, beams of 10 × 10 × 40 cm and 15 cm cube samples were produced for fresh and hardened concrete properties. The effect of fiber type and ratio was investigated by performing physical and mechanical tests on the produced samples. As a result of the study, as the fiber ratio of fiber mixes in fresh concrete increased, workability and unit volume weights decreased. As a result, as the fiber ratio in fresh concrete increases, the fiber ratio has negatively affected the workability and the unit volume weights decreased. In hardened concrete; In hardened concrete; As the fiber ratio increased, the initial crack stress and bending stress increased. The highest mechanical and physical properties were given by 1.00% steel fiber and 0.35% macro synthetic fiber concretes.

Keywords

Fiber concrete, flexural strength, abrasion resistance

Mermer Tozu Katkılı Lifli Betonun Fiziksel ve Mekanik Özeliklerine Lif Tipi ve Oranının Etkisi

Abstract

Yapılan bu çalışmada farklı oran ve tiplerde kullanılan çelik ve makro sentetik liflerin betonun fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla; Makro sentetik lif hacimce %0.25, %0.30 ve %0.35 oranında, çelik lif hacimce % 0.50, % 0.75 ve % 1.00 oranında kullanılmıştır. Çalışmada lifli betonların karışım hesabı TS 802’ esas alınarak yapılmış ve su/çimento oranı 0.54 sabit alınmıştır. Bu araştırmada taze ve sertleşmiş beton özellikleri için 10 × 10 × 40 cm boyutlarında kiriş ve 15 cm’lik küp numuneler üretilmiştir. Üretilen numuneleri üzerinde fiziksel ve mekanik deneyler yapılarak lif tipi ve oranını etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonucunda taze betonda lifli karışımlar da lif oranı artıkça, işlenebilirlik ve birim hacim ağırlıklarını da azalmıştır. Sonuç olarak taze betonda lifli karışımlar da lif oranı artıkça, işlenebilirliği olumsuz olarak etkilerken birim hacim ağırlıklarını da düşürmüştür. Sertleşmiş betonda ise; Lif oranı arttıkça ilk çatlak gerilmesi ve eğilme gerilmesi arttırmıştır. En yüksek mekanik ve fiziksel özellikleri %1.00 çelik lifli, %0.35 makro sentetik lifli betonlar vermiştir.

Keywords

Lifli beton, eğilme dayanımı, aşınma dayanımı

References

• [1] Rossi,P., “Steel fiber reinforced concrete an example of french research’’, Materials Janural, 91, 3, (1994).
• [2] Barr,B.I.G., Evans, G.,J., ‘’Fracture characteristics of fibre reinforced lightweight concrete’’, Rilem Technical Committee 49 TFR 17, 401-407, (1986).
• [3] Hasan, M.J., Afroz, M., And Mahmud, H.M.I., “An experimental investigation on mechanical behavior of macro synthetic fiber reinforced concrete”, International Journal of Civil Environmental Engineering, 11, 121-12, (2011).
• [4] Falkner, H.,Huang, Z., Teutsch, M., “Comparative study of plain and steel fibre reinforced concrete graund slabs’’, Concrete International, 45-51, (1995).
• [5] Follıard, K., Sutfın, D., Turner, R., Whıtney, D.P., “Fiber in continuously reinforced concrete pavements”, Final Report Submitted to the Texas Department of Transportation, Report No.0-4392-2, (2006).
• [6] Yılmaz, Ü.S., “Eksenel yük etkisindeki çelik tel fiber takviyeli etriyeli betonarme kolonların davranışı”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2001). [7] Rıchardson, A.E., Coventry, K. Landless, S., “Synthetic and steel fibers in concrete with regard to equal toughness”, Structural Survey, 28, 355-369, (2010).
• [8] Yehıa, S., Douba, A., Abdullahı, O., Farrag, S., “Mechanical and durability evaluation of fiber-reinforced self-compacting concrete”, Construction and Building Materials, 121, 120-133, (2016).
• [9] Korkut, F., Türkmenoğlu, Z.F. Taymuş, R.B., Güler, S., “Çelik ve sentetik liflerin kendiliğinden yerleşen betonların taze ve mekanik özellikleri üzerine etkisi” ÖHÜ Müh. Bilim. Dergisi 6(2), 560-570, (2017).
• [10]Şimşek O., Toklu K. ve Ünal M.T, “Çelik liflerin geometrik şeklinin ve oranının beton özelliklerine etkisinin araştırılması ”, Politeknik Dergisi, (24), 409-415, (2021).
• [11]Şimşek O., “Lifli betonlarda optimum silis dumanı ikame oranının belirlenmesi”, Politeknik Dergisi, 23(3), 729-735, (2020).
• [12] Yıldırm, S.T.,Ekinci, C.E., “Çelik, cam ve polipropilen lifli betonlarda donma-çözülme etkilerinin araştırılması’’, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 18(3), 359-366, (2006).
• [13] Shah, S.P., Rangan, B.V., “Fiber reinforced concrete properties”, Journal Proceedings, 68(2), 126-137,(1971).
• [14] Barr, B.I.G., Liu, K., “Fracture of GRC materials”, International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, 4(3), 163-171, (1982).
• [15] Gökçe M. “Determining the physical properties of polymer in different admixtures used for self-compacting cement paste by ESEM”. Micron. Volume 139, Dec; (2020).
• [16] ACI Committee 544, “State-of-the-art report on fiber reinforced concrete”, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, (2009).
• [17] Şimşek, O., Erdal, M., Sancak, E., “Silis dumanının çelik lifli betonun eğilme dayanımına etkisi” GÜ. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 20(2), 211-216, (2005).
• [18] Tokyay, M., Ramyar, K. ve Turanlı, L., “Polipropilen ve çelik lifli yüksek dayanımlı betonların basınç ve çekme yükleri altındaki davranışları, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası 2. Ulusal Beton Kongresi Bildireler Kitabı, 303 – 311, (1991).
• [19] Qian, C., Stroven, P., Dalhuisen, D. H. and Moczko, A., “Fracture properties and acoustic emission response of hybrid polypropylene-steel fibre reinforced concrete”, Fifth RILEM Symposium on Fibre-Reinforced Concretes (FRC), 491-500, (2000).
• [20] Taşdemir, M.A., Bayramov, F. ve Yerlikaya, M., “Geleneksel ve yüksek performanslı çelik donatılı betonlar”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 426, 76-84, (2003).
• [21] Nelson, P.K., Li, V.C. ve Kamada, T., “Fracture toughness of microfiber reinforced cement composites”, Journal of Materials in Civil Engineering, 14, 5. 384-391, (2002).
• [22] Eyyubov, C., Köksal, F. ve Ünal, B., “Polipropilen ve çelik liflerin donma çözülme ve aşınma dirençlerine ortak etkisi”, 5. Ulusal Beton Kongresi. Betonun Dayanıklılığı Bildiriler Kitabı, 345–354, (2003).
• [23]Çivici, F., Eren, İ., “Lifli betonun direkt çekme dayanımının ölçülmesi üzerine deneysel bir çalışma’’, Türkiye Mühendislik Haberleri, 434, (2004).
• [24] Şimşek, O. “Beton ve Beton Teknolojisi”. 6. Baskı, Seçkin Yayınevi, Ankara, (2020).
• [25] TS 10514 “Lif takviyeli betonun karışım oranları ve imalatı için kurallar”, (2015).
• [26] Gökçe, M., Dalmış K., Şimşek, O., “Farklı tip akışkanlaştırıcı katkı ile değişik oranlarda mermer tozu taze ikame edilen betonların performansı ”, Uluslararası Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu, Ankara, (2008).
• [27]http://www.lamatassina.it/catalogo/macro-fibra-polimerica-strutturale-graminflex/ erişim tarihi 12.10.2020.
• [28] Dramix beton için çelik teller el kitabı”, Beksa Çelik Kord. San. ve Tic. AŞ.,İzmit, 1-21 (2008).
• [29]https://www.yumpu.com/en/document/read/39416940/sika-viscocrete-hi-tech-33. (2008) erişim tarihi 12.10.2020.
• [30] TS 802, “Beton karışım hesap esasları’’, (2016).
• [31] TS EN 12350 – 2 “Beton - Taze beton deneyleri - Bölüm 2: Çökme (slump) deneyi”, (2019).
• [32] TS 3261 “Taze betonda hava miktarının hacim yöntemi ile tayini”, (2019).
• [33] ASTM C 138 “Standard test method for density (unit weight),yield,and air content (gravimetric) of concrete”,(2017).
• [34] TS EN 12504-2 “Yapılarda beton deneyleri - Bölüm 2: Tahribatsız muayene - Geri sıçrama sayısının belirlenmesi”, (2013).
• [35] TS EN 12504-4 “Beton deneyleri - Bölüm 4: Ultrasonik atımlı dalga hızının tayini”, (2012).
• [36] TS EN 12390-5 “Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 5: Deney numunelerinin eğilme dayanımının tayini”, (2019).
• [37] TS EN 12390-3 “Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinin basınç dayanımının tayin”, ( 2019).
• [38] ASTM C944 “Standard test method for abrasion resistance of concrete or mortar surfaces by the rotating-cutter method”, (2019).