Donma/Çözülme ve Sıcaklığın BFRP Kompozitlerle Güçlendirilmiş Betonların Davranışlarına Etkisi

Öz

Bu çalışma kapsamında C16 ve C25 beton dayanım sınıflarında üretilmiş olan 100x200 mm ebatlarındaki silindir numuneler bazalt elyaf takviyeli polimerlerle yanal olarak güçlendirilmiş ve bu güçlendirilen numunelerin donma/çözülme ve sıcaklık etkisi altındaki davranışları incelenmiştir. Sıcaklık etkisinin inceleneceği silindir beton numuneler 25 °C, 60 °C, 100 °C ve 150 °C sıcaklıklara 12 saat süresince maruz bırakılmış ve daha sonra basınç dayanımları, bağıl kütleleri, rezonans frekansları ve dinamik elastisite modülleri üzerindeki değişimler referans numuneler ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Donma/çözülme etkisinin inceleneceği silindir beton numuneler ise 30, 60, 90 ve 120 çevrim donma/çözülme işlemine maruz bırakılmış ve numunelerin rezonans frekansları, dinamik elastisite modülleri, ultrases geçiş hızları ve basınç dayanımları üzerindeki değişimler referans numuneler ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sonuç olarak yanal güçlendirme uygulanmış her iki dayanım sınıfındaki numunelerin basınç dayanımlarında güçlendirme uygulanmamış numuneye oranla artış görülmüştür. Yanal güçlendirme uygulanmış numunelerin hem donma/çözülme çevrim sayısı arttıkça hem de maruz kaldıkları sıcaklık derecesi arttıkça performanslarında azalmalar gözlenmiştir. Bununla birlikte özellikle basınç dayanımı açısından kıyaslandığında, güçlendirme uygulanmış numunelerde 90 çevrim donma/çözülme veya 150 °C sıcaklık koşullarında dahi güçlendirilme uygulanmamış ve donma/çözülme ile sıcaklık etkisine maruz kalmamış numunelerin basınç dayanımı değerlerinden daha yüksek sonuçlar elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Bazalt elyaf
• Donma/çözülme
• Yanal güçlendirme
• Polimer esaslı kompozitler
• Sıcaklık etkisi.

Effect of Freezing/Thawing and Temperature on Behavior of Concretes Reinforced with BFRP Composites

Abstract

Within the scope of this study, 100x200 mm cylindrical samples produced in C16 and C25 concrete strength classes were laterally reinforced with Basalt Fiber Reinforced Polymers (BFRP), and their performance under the freeze/thaw cycles and the elevated temperature was investigated. The cylindrical concrete samples were exposed to 25 °C, 60 °C, 100 °C, and 150 °C for 12 hours. Then the changes in their compressive strength, relative masses, resonance frequencies, and dynamic modulus of elasticity values were compared with the reference samples. When the freezing/thawing effect is examined, specimens were subjected to 30, 60, 90, and 120 cycles of freezing/thawing, and the changes on the resonance frequencies, dynamic modulus of elasticity, ultrasound pulse velocity, and compressive strength values of the samples were compared with the reference samples. As a result, the compressive strength of the concrete samples laterally reinforced was increased compared to the sample without BFRP reinforcement. It was observed that the samples' performance with lateral reinforcement decreased while increasing the freeze/thaw cycles and temperature. However, the compressive strength values of the GFRP reinforced concrete samples, even under 90 cycle freezing/thawing or 150°C temperature conditions, were higher than those not reinforced with GFRP and not exposed to freezing/thawing and temperature.

Keywords

• Basalt fiber
• Freeze/thaw
• Lateral reinforcement
• Polymer-based composites
• Effect of temperature.

Kaynakça

1. Akbalık HH. Bazalt FRP şerit ile beton arasındaki arayüzey bağlantısını etkileyen parametrelerin deneysel olarak araştırılması ve iyileştirilmesi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, Türkiye, 2020.
2. Akın A. Nano silika kür uygulamasının çimento bağlayıcılı kompozitlerin donma-çözülme direnci üzerine etkisinin araştırılması. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2019; 8(2): 1032-1040.
3. ASTM C666/C666M-15. Standart Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing. 2015.
4. Baradan B., Yazıcı H., Aydın S. Beton. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları; 2012.
5. Baradan, B., Aydın, S., “Betonun Durabilitesi (Dayanıklılık, Kalıcılık)” Hazır Beton Dergisi, 2013, 54-68.
6. Bulut, E. FRP sargılı dikdörtgen kesitli betonarme kolonların yük taşıma kapasitelerinin farklı davranış modellerine göre irdelenmesi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, Türkiye, 2006.
7. Chen, X., Wu, S., Zhou, J. Influence of porosity on compressive and tensile strength of cement mortar. Construction and Building Materials 2013; 40: 869-874.
8. Çınar, E., Dündar, B., Uygunoğlu, T. Geri dönüştürülmüş beton agregası kullanılarak üretilen harçlarda sıcaklık etkisinin araştırılması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 2021; 9(1): 108-115.

9. Durmuş G., Kara İB. Yüksek sıcaklığın ve farklı soğutma koşulunun kalker agregalı betonlar üzerindeki etkilerinin araştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi 2010; 25(4): 741-748.
10. Dündar, B., Çınar, E. Farklı mineral katkılı harçların mekanik ve fiziksel özelliklerine yüksek sıcaklığın etkisi. Türk Doğa ve Fen Dergisi 2021; 9(2): 42-49.
11. Dvořák, R., Chobola, Z., Kusák, I. Acoustic non-destructive testing of high temperature degraded concrete with comparison of acoustic impedance. MATEC Web Conf. 2018; 219: 03003
12. Gönen, T., Yazıcıoğlu, S. Pomza agregalı kendiliğinden yerleşen hafif betonların donma çözülme direncine mineral katkıların etkisi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering 2021; 8(1): 94-101.
13. Güleryüz, E., Özen, S., Mardanı-Aghabaglou, A. Mineral katkı kullanımının hava sürükleyici katkılı çimentolu harçların taze ve sertleşmiş hal özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2020; 26(6): 1053-1061.
14. İlki, A., Peker, O., Karamuk, E., Demir, C., Kumbasar, N. FRP retrofit of low and medium strength circular and rectengular reinforced concrete columns. Journal of Materials in Civil Engineering 2008; 20(2):169-188
15. John, VJ., Dharmar, B. Influence of basalt fibers in the mechanical behavior of concrete – A review. Structural Concrete 2021; 22(1): 491-502
16. Kaya, T., Yazıcıoğlu, S., Çerçevik A. E. Kaplamalı beton basınç dayanımına donma-çözülme etkisi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 2016; 4(2): 59-65.
17. Khaloo, A., Tabatabaeian, M., Khaloo, H. The axial and lateral behaviour of low strength concrete confined by GFRP wraps: An experimental investigation. Structures 2020; 27:747-766
18. Lamond, JF., Pielert, JH., Significance of tests and properties of concrete and concrete-making materials. Philadelphia: ASTM STP169D-EB; 2006
19. Maras, MM. Betonarme yapıların güçlendirilmesinde kullanılan FRP kompozitin yapısal performansa etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 2021; 23:108-119.
20. Sarıbıyık, A. Effect of using FRP composites as hybrid in the strengthening of concretes. Sakarya University Journal of Science 2018; 22(2): 383-391.
21. Siddika, A.,Mamun, MAA., Alyousef, R., Amran YHM. Strengthening of reinforced concrete beams by using fiber-reinforced polymer composites: A review. Journal of Building Engineering 2019; 25:100798.
22. Siddika, A.,Mamun, MAA., Ferdous, W., Alyousef, R. Performances, challenges and opportunities in strengthening reinforced concrete structures by using FRPs – A state-of-the-art review. Engineering Failure Analysis 2020; 211: 104480
23. Şimşek O. Beton ve beton teknolojisi. 5. Baskı. Ankara: Seçkin Yayıncılık; 2016.
24. Ustabaş, İ., Gürbüz, A., Kurt, Z., Deşik, F. Betonda CFRP sargı uygulamasının deneysel ve analitik olarak karşılaştırılması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 2020; 8(3): 921-930.
25. Zongjin, L. Advanced Concrete Technology. New Jersey: John Wiley&Sons, Inc; 2011.