YÜKSEK ORANDA UÇUCU KÜL KULLANIMI İLE ÜRETİLEN LİF TAKVİYELİ KENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN BETON ÜZERİNE TEKİL VE KARMA LİFLERİN ETKİSİ

Abstract

Bu makalenin amacı bir endüstriyel atık olan uçucu kül ile üretilen lif takviyeli kendiliğinden yerleşen betonun (LTKYB) taze beton ve mekanik özellikleri üzerine yürütülen bir çalışmanın sonuçlarını sunmaktır. Beton endüstrisi sürdürülebilirlik açısından endüstri kolları arasında önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmada, yüksek oranda uçucu kül kullanımı ile Portland çimentosu (PC) tüketimi ve de CO2 salımı düşürülmüştür. Bu amaçla, taze beton özelliklerini belirlemek için çökeme-yayılma, V-kutusu ve L-kutusu deneyleri uygulanarak bir adet kontrol kendiliğinden yerleşen beton (KYB) ve 10 adet LTKYB tasarlanmıştır. LTKYB tasarımında farklı uzunluk ve boy/çap oranlarında 3 makro ile 1 mikro çelik lif kullanarak tekil ve karma LTKYB karışımları üretildi. Karma LTKYB karışımları her makro lifin mikro lif ile birlikte ağırlıkça 2 farklı oranda (%50 ve %75) kullanımı ile hazırlandı. Tasarım süreci sonrasında, sertleşmiş beton özelliklerini belirlemek için kübik ve prizmatik beton numuneleri hazırlandı. Beton numuneler üzerinde 3, 7, 28 ve 90. günlerde eğilmede çekme ve basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirildi. Deney sonuçları makro fiber kullanımının daha düşük taze beton özellikleri vermesine rağmen daha yüksek eğilmede çekme dayanım özellikleri verdiğini göstermiştir.

Keywords

• Karma fiber, Fiber takviyesi, Kendiliğinden yerleşen beton

THE EFFECT OF SINGLE AND HYBRID FIBRES ON FIBRE REINFORCED SELF COMPACTING CONCRETE PRODUCED WITH HIGH LEVEL OF FLY ASH USAGE

Abstract

The aim of this paper is to present results of investigation carried out on fresh and mechanical properties of Fibre Reinforced Self Compacting Concrete (FRSCC) produced with fly ash which is an industrial waste material. Concrete industry is an important one between the industry branches for sustainability. In this study, high level of fly ash was used to reduce Portland Cement (PC) consumption as well as CO2 emission through the use of that waste material. For this purpose, a control Self Compacting Concrete (SCC) and 10 FRSCCs were designed applying slump flow, V-funnel and L-box tests to determine fresh concrete properties. In the design of FRSCC, both single and hybrid FRSCC mixes were produced using 3 macro and 1 micro steel fibres in different lengths and aspect ratios. Hybrid FRSCC mixes were prepared using each macro fibres together with micro fibre at two different percentages (50% and 75%) by weight. After design process, cubic and prismatic concrete specimens were produced to determine hardened properties. Flexural tensile and compressive strength tests were performed on the concrete specimens at the ages of 3, 7, 28 and 90-days. The test results showed concrete mixes including macro fibres gave the higher tensile strength properties, although they gave the lower fresh concrete properties.

Keywords

• Hybrid fibre, Fibre reinforcement, Self compacting concrete

References

1. Avar, D., 2006, Karma Lifli Betonların Mekanik Davranışına Buhar Kürü Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 89s.
2. Becchio, C., Corgnati, S.P., Kindinis, A., Pagliolico, S., 2009, Improving Environmental Sustainability of Concrete Products: Investigationon MWC Thermal and Mechanical Properties, Energy and Buildings, No 41, 1127-1134.
3. Byfors, J., 1999, SCC is an Important Step Towards Industrialisation of the Building Industry, 1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Editted by A. Skarendahl and Ö. Petersson, Stockholm, 15-22
4. Corinaldesi, V., Moriconi, G., 2004, Durable Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete, Cement and Concrete Research, 34, 249–254.
5. Doğru, D., 2006, Yüksek Performanslı Çelik Tel Donatılı Betonların Mekanik Davranışına 200°C Sıcaklıkta Kür Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 88s.
6. EFNARC, 2005, The European Guidelines for Self Compacting Concrete-Specification, production and use, The European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems (EFNARC), pp. 68.
7. Erdoğan, T .Y., 2003, Beton, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A.Ş. Yayını, Ankara.
8. Groth, P., 2000, Fibre reinforced concrete – Fracture Mechanics Methods Applied on Self- Compacting Concrete and Energetically Modified Binders, PhD. Thesis, Lulea University of Technology.

9. Grünewald, S., 2004, Performance-Based Design of Self-Compacting Fibre Reinforced Concrete, PhD Thesis, Delft University of Technology.
10. Komlos, K., Babal, B., Nürnbergerova, T., 1995, Hybrid Fibre-Reinforced Concrete under Repeated Loading, Nuclear Engineering and Design, 156, 195-200,
11. Köksal, F., Altun, F., Yiğit, İ., Şahin, Y., 2008, Combined Effect of Silica Fume and Steel Fibre on the Mechanical Properties of High Strength Concretes, Construction and Building Materials, Volume 22, Issue 8, pp 1874-1880.
12. Lim, D. H. and Nawy, E. G., 2005, Behaviour of Plain and Steel-Fibre-Reinforced High- Strength Concrete under Uniaxial and Biaxial Compression, Magazine of Concrete Research, 57, No. 10, 603–610
13. Miao, B., Chern, J.-C. and Yang, C.-A., 2003, Influences of Fiber Content on Properties of Self-Compacting Steel Fiber Reinforced Concrete, Journal of Chinese Institute of Engineers, Vol. 26, No 4, pp 523-530.
14. Nataraja, M.C., Dhang, N., Gupta, A.P., 1999, Stress-Strain Curves for Steel-Fibre Reinforced Concrete under Compression, Cement & Concrete Composites, 21, 383-390
15. Nehdi, M., Ladanchuk, J. D., 2004, Fiber Synergy in Fiber Reinforced Self-Consolidating Concrete, ACI Materials Journal,Vol. 101, No 6, pp 508-517.
16. Nunes, S., Figueiras, H., Milheiro Oliveira, P., Coutinho, J. S., Figueiras, J., 2006, A Methodology to Assess Robustness of SCC Mixtures, Cement and Concrete Research, 36, 2115-2122
17. Okamura, H. and Ouchi, M., 2003, Self-Compacting Concrete, Journal of Advanced Concrete Thnology, 1, No. 1, 5-15.
18. Özkul, M.H., Doğan Ü.A., Işık İ.E., Sağlam A.R., Parlak N., 2006, Kendiliğinden Yerleşen Beton: Temel İlkeler ve Özellikler, Hazır Beton, Yıl. 13, sayı 74, 54-61.
19. Qian, C.X., Stroeven, P., 2000, Development of Hybrid, Polypropylene-Steel Fibre- Reinforced Concrete, Cement and Concrete Research, 30, 63–69
20. Sahmaran, M., Yaman, I. O., 2007, Hybrid Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete with a High-Volume Coarse Fly Ash,Construction and Building Materials, 21,150-156
21. Sahmaran, M., Yurtseven, A., Yaman, I. O., 2005, Workability of Hybrid Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete, Building and Environment, 40, 1672–1677
22. Sika Ürün Bilgi Föyü, 2009, Sika ViscoCrete Hi-Tech 30, Sika Yapı Kimyasalları A.Ş., İstanbul.
23. TS EN 12390-3, 2003, Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 3: Deney Numunelerinde Basınç Dayanımının Tayini, TSE, Ankara.
24. Yao, W., Li, J., Wu, K., 2003, Mechanical Properties of Hybrid Fiber-Reinforced Concrete at Low Fiber Volume Fraction, Cement and Concrete Research, 33, 27–30.
25. Yardımcı, M.Y., 2007, Çelik Lifli Kendiliğinden Yerleşen Betonların Reolojik, Mekanik, Kırılma Parametrelerinin Araştırılması ve Optimum Tasarımı, Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 391s.
26. Yazıcı, Ş., İnan, G., Tabak, V., 2007, Effect of Aspect Ratio and Volume Fraction of Steel Fiber on The Mechanical Properties of SFRC, Construction and Building Materials, 21, 1250–1253