EFFECT OF STEEL AND SYNTHETIC FIBERS ON FRESH AND HARDENED PROPERTIES OF SELF COMPACTING CONCRETE

Abstract

   Self-compacting concrete (SCC) is a special kind of concrete that can fill the mold with its own weight without any segregation and requiring any vibration. In this study, the effects of steel and synthetic fibers on fresh and hardened concrete properties of self-compacting concretes were investigated. To this end, one control mix, a total of 13 different concrete mixes were prepared. The water/binder ratio was taken as 0.40 for all mixes. The steel and synthetic fibers were added to the concrete mixes as 0.25, 0.50 and 0.75% by volume. The target compressive strength of the control concrete was determined as 40 MPa. In order to investigate the fresh concrete characteristics, slump flow, V funnel and L box tests were performed. To determine hardened concrete properties, the compressive, splitting tensile and flexural strength tests were performed. It was determined that as the fiber ratio increased, the workability properties of the SCC were adversely affected. In addition to this, although there was a limited increase in the compressive strength of the concrete, significant increases in the tensile and bending strengths of the concrete were obtained.

Keywords

• Self compacting concrete,steel fiber,synthetic fiber

ÇELİK VE SENTETİK LİFLERİN KENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN BETONLARIN TAZE VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİ

Öz

   Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), kendi ağırlığı ile herhangi bir vibrasyon gerektirmeksizin, ayrışmaya uğramadan kalıbı doldurabilen özel bir beton türüdür. Bu çalışmada, beton içerisine katılan çelik ve sentetik liflerin kendiliğinden yerleşen betonların taze ve sertleşmiş özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, biri kontrol olmak üzere toplam 13 farklı beton karışımı hazırlanmıştır. Beton karışımlarının tamamında su/bağlayıcı oranı 0,40 olarak alınmıştır. Çelik ve sentetik lifler beton karışımına hacimce %0,25, 0,50 ve 0,75 oranlarında katılmışlardır. Kontrol betonunun hedef basınç dayanımı 40 MPa olarak belirlenmiştir. Lif katkısının taze beton özelliklerine etkisini belirlemek amacıyla çökme yayılma, V hunisi ve L kutusu deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton özelliklerini belirlemek için ise, basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, lif oranı arttıkça KYB’lerin işlenebilme özelliklerinin oldukça olumsuz yönde etkilendiği belirlenmiştir. Buna ilave olarak, betonun basınç dayanımında sınırlı artışlar olmasına rağmen, betonun yarmada çekme ve eğilme dayanımlarında önemli artışlar meydana gelmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kendiliğinden yerleşen beton,çelik lif,sentetik lif

Kaynakça

1. [1] GENCEL, O., BROSTOW, W., DATASHVILI, T., THEDFORD, M., “Workability and Mechanical Performance of Steel Fiber Reinforced Self Compacting Concrete with Fly Ash”, Composite Interfaces 18, 169-184, 2011.
2. [2] ŞAHMARAN, M., YURTSEVEN, A., YAMAN, O., “Workability of Hybrid Fiber Reinforced Self Compacting Concrete”, Building and Environment, 40, 1672-1677, 2005.
3. [3] EFNARC, The European Guidelines for Self-Compacting Concrete, Specification, Production and Use The Self Compacting Concrete European Project Group, Warrington, 68, 2005.
4. [4] AYDIN, A.C., “Self Compactibility of High Volume Hybrid Fiber Reinforced Concrete”, Construction and Building Materials, 21, 1149-1154, 2007.
5. [5] MEHDIPOUR, I., LIBRE, N.I., SHEKARCHI, M., “Development of Fiber Reinforced SCM for Sustainable Construction”, Journal of Structural Engineering and Geotechnics, 1, 19,2011.
6. [6] ACI Committee 544, State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, 2009.
7. [7] FOLLIARD, K., SUTFIN, D., TURNER, R., WHITNEY, D.P., Fiber in Continuously Reinforced Concrete Pavements, Final Report Submitted to the Texas Department of Transportation, Report No.0-4392-2, 2006.
8. [8] 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.

9. [9] JÓZSA Z., FENYVESI, O., “Early Age Shrinkage Cracking of Fibre Reinforced Concrete,” Concrete Structures, 11, 61-66, 2010.
10. [10] RICHARDSON, A.E., COVENTRY, K. LANDLESS, S., “Synthetic and Steel Fibers in Concrete with Regard to Equal Toughness”, Structural Survey, 28, 355-369, 2010.
11. [11] ROESLER, J.R., ALTOUBAT, S.A., LANGE, D. A., RIEDER, K.-A., ULREICH, G.R., “Effect of Synthetic Fibers on Structural Behavior of Concrete Slabs on Ground”, ACI Materials Journal, 103, 3-10, 2006.
12. [12] YEHIA, S., DOUBA, A., ABDULLAHI, O., FARRAG, S., “Mechanical and Durability Evaluation of Fiber-Reinforced Self-Compacting Concrete”, Construction and Building Materials, 121, 120-133, 2016.
13. [13] GENCEL, O., OZEL, C., BROSTOW, C., MARTÍNEZ-BARRERA, G., “Mechanical Properties of Self-Compacting Concrete Reinforced with Polypropylene Fibres”, Materials Research Innovations, 15, 216–225, 2011.
14. [14] AKCAY, B., TASDEMİR, M.A., “Mechanical Behaviour and Fibre Dispersion of Hybrid Steel Fibre Reinforced Self-Compacting Concrete”, Construction and Building Materials, 28, 287–293,2012.
15. [15] HOSSAIN, K., LACHEMI, M., SAMMOUR, M., SONEBI, M., “Influence of Polyvinyl Alcohol, Steel, and Hybrid Fibers on Fresh and Rheological Properties of Self Consolidating Concrete”, ASCE Journal of Civil Engineering, 24, 1211–122, 2012.
16. [16] AL-AMEERI, A., “The Effect of Steel Fiber on Some Mechanichal Properties of Self Compacting Concrete”, American Journal of Civil Engineering, 1, 102-110, 2013.
17. [17] ANAND, S., KHAN, M.A., KUMAR, A., “Effect of Steel Fiber on Self Compacting Concrete: A Review”, International Research Journal of Engineering and Technology, 3, 507-510, 2016.
18. [18] KHALOO, A., RAISI, E.M., HOSSEINI, P., TAHSIRI, H., “Mechanichal Performance of Self Compacting Concrete Reinforced with Steel Fibers”, Construction and Building Materials, 51, 179-186, 2014.
19. [19] EL-DIEB, AS., “Mechanichal, Durability and Microstructural Characteristiccs of Ultra High Strength Self Compacting Concrete Incorporating Steel Fiber”, Materials and Design, 30, 4286-4292, 2009.
20. [20] EDUARDO, N.B.P., JOAQUIM, A.O.B., CAMOES, A., “Steel Fiber-Reinforced Self-Compacting Concrete: Experimental Research and Numerical Simulation”, Journal of Structural Engineering, ASCE, 134, 1310-1315, 2008.
21. [21] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 197-1 Çimento- Bölüm 1: Genel Çimentolar- Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri, TSE, Ankara, Türkiye, 2002.
22. [22] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 450-1 Uçucu Kül - Betonda Kullanılan - Bölüm 1: Tarif, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri, TSE, Ankara, Türkiye, 2013
23. [23] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 1097-6 Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler, Bölüm 6: Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini, TSE, Ankara, Türkiye, 2013.
24. [24] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS 706 EN 12620+A1 Beton Agregaları, TSE, Ankara, Türkiye, 2009.
25. [25] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS 10514 Lif Takviyeli Betonun Karışım Oranları ve İmalatı İçin Kuralları, TSE, Ankara, Türkiye, 2015.
26. [26] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 12390-3 Sertleşmiş Beton Deneyleri. Bölüm 3:Deney Numunelerinin Basınç Dayanımının Tayini, TSE, Ankara, Türkiye, 2010.
27. [27] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 12390-6 Beton, Sertleşmiş Beton Deneyleri Bölüm 6: Deney Numunelerinin Yarmada Çekme Dayanımı Tayini, TSE, Ankara, Türkiye, 2010.
28. [28] TÜRK STANDARTLARI ENSTİTÜSÜ., TS EN 12390-4 Beton, Sertleşmiş Beton Deneyleri Bölüm 5: Deney Numunelerinde Eğilme Dayanımının Tayini, TSE, Ankara, Türkiye, 2010.