Alkali Dayanımlı Cam Elyaf Kullanımının Beton Dayanımına Etkisi

Öz

Elyaf takviyeli beton (ETB), geleneksel betonun kırılgan doğasını, içine rastgele dağıtılmış kısa elyaflarla aşarak malzemenin performansını önemli ölçüde artıran bir yapı elemanıdır. Bu takviye, özellikle çekme, eğilme ve darbe dayanımında iyileşmeler sağlar ve çatlak oluşumunu kontrol altına alarak betonun sünekliğini ve enerji yutma kapasitesini artırır. Bu avantajlar sayesinde ETB, yol kaplamaları, endüstriyel zeminler, tünel kaplamaları ve depreme dayanıklı yapılar gibi yüksek performans gerektiren alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada iki ticari firmanın cam elyafı, 2 farklı uzunluk ve 4 farklı elyaf hacim oranında beton takviyesinde kullanılmıştır. Üretilen numunelere basınç ve eğilme dayanımı uygulanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Hacimce %0,3 elyaf kullanıldığında en iyi basınç ve eğilme dayanımı değerleri elde edilmiştir. Kırılma enerjisinde sehim etkisi nedeniyle en iyi değerler %0,2 ve %0,3 elyaf hacim oranlarında elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Cam elyaf
• Elyaf takviyeli beton
• Basınç dayanımı
• Eğilme dayanımı

Effect of Alkali-Resistant Glass Fiber Using on Concrete Strength

Öz

Fiber-reinforced concrete (FRC) is a structural element that overcomes the brittle nature of conventional concrete by incorporating randomly distributed short fibers, significantly enhancing the material's performance. This reinforcement provides improvements in tensile, flexural, and impact strengths, and controls crack formation, enhancing concrete's ductility and energy absorption capacity. Thanks to these advantages, FRC is widely used in high-performance applications such as road pavements, industrial floors, tunnel linings, and earthquake-resistant structures. In this study, fiberglass from two commercial companies was used in concrete reinforcement in two different lengths and four different fiber volume ratios. The produced samples were subjected to compressive and flexural strength tests, and the results were evaluated. The best compressive and flexural strength values were obtained when using 0.3% fiber by volume. Due to the deflection effect on fracture energy, the best values were obtained at 0.2% and 0.3% fiber volume ratios.

Anahtar Kelimeler

• Glass fiber
• Fiber reinforced concrete
• Compressive strength
• Flexural strength

Kaynakça

1. 1. Herzog, T., Krippner, R. & Lang, W. (2004). Facade construction manual. Basel; Boston: Birkhäuser-Publishers for Architecture.
2. 2. Ünsal, A. ve Şen, H. (2008). Beton ve beton malzemeleri laboratuar deneyleri. Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı Malzeme Lab. Şubesi Müdürlüğü, T.C. Ulaştırma Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara.
3. 3. Gemi, L. ve Köroğlu, M.A. (2018). Çekme bölgesi lifli beton olan cam fiber takviyeli polimer (GFRP) ve çelik donatılı etriyesiz kirişlerin eğilme etkisi altındaki davranışı ve hasar analizi. S.Ü. Müh. Bilim ve Tekn. Dergisi, 6(4), 654-667.
4. 4. Zollo, R.F. (1997). Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cement and Concrete Compositer, 19, 107-122.
5. 5. Bayasi, Z. & Soroushian, P. (1992). Effect of steel fiber reinforcement on fresh mix properties of concrete. Technical Paper ACI Materials Journal, 89, 369-374.
6. 6. Jorna, M.C., Flores, M.N. & Serna, P. (2023). Influence of short-term operating temperatures on compression and flexural behaviour of macro synthetic and steel fibre reinforced concretes. Journal of Building Engineering, 67, 1-13.
7. 7. Brameshuber, W. (2006). Textile reinforced concrete, in state-of the- art report of RILEM technical committee 201-TRC, RILEM publications S.A.R.L. Bagneux, France.
8. 8. Kohen, B. (2013). Yapı kabuğu olarak GRC. Mimarlıkta Malzeme, 24, 29-32.

9. 9. PCI, 2016. Designing with precast and prestressed concrete. Northampton, İngiltere, 4c-1.
10. 10. Majumdar, A.J. & Laws, V. (1991). Glass fiber reinforced cement. BSP professional boks. Oxford.
11. 11. Marikunte, S., Aldea, C. & Shah, S.P. (1997). Durability of glass fiber reinforced cement composites. Advanced Cement Based Materials, 5, 100-108.
12. 12. Purnell, P. Short, N.R. & Page, C.L. (2001). A static fatigue model for the durability of glass fiber reinforced cement. Journal of Materials Science, 36, 5385-5390.
13. 13. Ferreira, J.C. & Branco, F.A. (2007). Structural applications of GRC in telecommunications towers. Construction and Building Materials, 21, 19-28.
14. 14. Sanjeev J. & Sai Nitesh, K.J.N. (2020). Study on the effect of steel and glass fibers on fresh and hardened properties of vibrated concrete and self-compacting concrete. Materials Today: Proceedings, 27, 1559-1568.
15. 15. Akyüncü, V. (2021). Investigation of mechanical and permeability properties of fiber mortars. Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies, 6(1), 29-35.
16. 16. Yıldız, S., Bölükbaş, Y. ve Keleştemur, O. (2010). Cam elyaf katkısının betonun basınç ve çekme dayanımı üzerindeki etkisi. Politeknik Dergisi, 13, 239-243.
17. 17. Ali, B. & Qureshi, L.A. (2019). Influence of glass fibers on mechanical and durability performance of concrete with recycled aggregates. Construction and Building Materials, 228.
18. 18. Lv, Y., Cheng, H.M. & Ma, Z.G. (2012). Fatigue performances of glass fiber reinforced concrete in flexure. Procedia Engineering, 31, 551-556.
19. 19. TS EN 12390-3: (2019). Beton-sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 3: Deney numunelerinde basınç dayanımının tayini.
20. 20. TS EN 12390-5: (2019). Beton–sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 5: Deney numunelerinin eğilme dayanımının tayini.
21. 21. Daskiran, E.G., Daskiran, M.M. & Gencoglu, M. (2022). Experimental investigation on impact strength of AR Glass, Basalt and PVA textile reinforced cementitious composites. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 26(6), 2037-2056.
22. 22. Zhang, Q., Yang, Q.C., Li, W.J., Gu, X. L. & Dai, H.H. (2023). Study on model of flexure response of carbon fiber textile reinforced concrete (CTRC) sheets with short AR-glass fibers. Case Studies in Construction Materials, 18, e01791.
23. 23. Hu, Z., Wang, Q., Lv, H., Li, K., Zhang, J. & Ma, Y. (2023). Improved mechanical and macro-microscopic characteristics of shotcrete by incorporating hybrid alkali-resistant glass fibers. Construction and Building Materials, 403, 133131.
24. 24. Moawad, M.S. & El-Hanafy, A.M. (2023). Investigation of the effect of using geogrid, short glass, and steel fiber on the flexural failure of concrete beams. Alexandria Engineering Journal, 68, 479-489.
25. 25. Lee, M., Mata-Falcón, J. & Kaufmann, W. (2022). Influence of short glass fibres and spatial features on the mechanical behaviour of weft-knitted textile reinforced concrete elements in bending. Construction and Building Materials, 344, 128167.
26. 26. Yaltay, N., Yavuz, D. ve Güler, S. (2021). Çelik lif katkılı alüminyum tüp içine beton doldurulmuş kirişlerin eğilme dayanımlarının incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 36(1), 79-88.
27. 27. Ayyub, B.M. & McCuen, R.H. (2016). Numerical analysis for engineers (2nd Edition). CRC Press Taylor & Francis Group.
28. 28. Moin, P. (2010). Fundamentals of engineering numerical analysis (2nd Edition). New York, Cambridge University Press.
29. 29. Guler, S., Öker, B. & Akbulut, Z.F. (2021). Workability, strength and toughness properties of different types of fiber-reinforced wet-mix shotcrete. Structures, 31, 781-791.
30. 30. Kurban, M., Babaarslan, O. ve Çağatay, İ.H. (2022). Ham ve epoksi reçine kaplı teknik elyaf kullanımının yapı elemanı performansına etkisi. Çukurova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dergisi, 37(2), 577-588.