THE EFFECT OF HIGH TEMPERATURE ON THE POROSITY AND COMPRESSiVE STRENGTH ON THE CARBON FIBER REINFORCED LIGHTWEIGHT CONCRETE

Abstract

In this study, the effect of high temperature on the mechanical properties of the carbon fiber reinforced lightweight concrete with silica fume was investigated. With this aim, lightweight concrete samples were produced by using basaltic pumice (scoria) obtained from Elazig region. In addition, the samples produced with and without silica fume and carbon fiber. Silica fume was replaced 10 % by weight of cement and carbon fiber was added 0.5 % by weight of cement. Four different series of samples were prepared in order to observe the effect of high temperature on the physical and mechanical properties of both the lightweight concrete with and without silica fume and the lightweight concrete with and without carbon fiber. The specimens completed the 365 days curing period were exposed to 250, 500, 750 and 1000 °C for 1 hour. Porosity and compressive strength were determined and recorded after the specimens were cooled at the room temperature. In conclusion, it is determined that the losing of compressive strength in the specimens with silica fume is higher than the others. Relation of compressive strength-porosity is high out of 500-750 °C.

Keywords

• High temperature, Carbon Fiber, Lightweight Concrete, Silica Fume, Pumice.

YÜKSEK SICAKLIGIN KARBON LiF TAKViYELi HAFiF BETONDA BASINÇ DAYANIMI VE POROZiTEYE ETKiSi

Öz

Bu çalısmada, silis dumanı katkılı karbon lif takviyeli hafif betonun mekanik özellikleri üzerine yüksek sıcaklıgın etkisi incelenmistir. Bu amaçla, çimento agırlıgının % 10'u oranında silis dumanı, CEM I 42,5 N tipi çimento, Elazıg yöresi bazik karakterli pomza agregası ve çimento agırlıgının % 0,5 oranında karbon lif kullanılarak hafif beton numuneler hazırlanmıstır. Yüksek sıcaklıgın hem silis dumanlı hem de karbon lifli hafif betonun fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine yaptıgı etkileri gözlemek için, silis dumansız hafif beton, silis dumansız karbon lifli hafif beton, silis dumanlı hafif beton ve silis dumanlı lifli hafif beton olmak üzere 4 farklı seri hazırlanmıstır. 365 günlük yasa erisen numuneler 1saat süreyle 250, 500, 750 ve 1000 °C sıcaklıklara maruz bırakılmıslardır. Numuneler oda sıcaklıgında sogutulduktan sonra, porozite ve basınç dayanımı degerleri kaydedilmistir. Sonuç olarak, silis dumanı içeren serilerde basınç dayanımı kayıpları silis dumansız serilere göre daha yüksek çıkmıstır. Basınç dayanımı ve porozite arasındaki iliski 500 ve 750 °C dısında yüksektir.

Anahtar Kelimeler

• Yüksek sıcaklık, Karbon lif, Hafif beton, Silis dumanı, Pomza.

Kaynakça

1. Akman, S. 1990. Yapı Malzemeleri, İTÜ, İstanbul.
2. Aköz, F., Yüzer, N. and Koral, S. 1995. Portland çimentolu ve silis dumanı katkılı harçların fiziksel ve mekanik özelliklerine yüksek sıcaklığın etkileri. İMO Teknik Dergi 6, 919-931.
3. Arslan, A. ve Ulucan, Z. Ç. 1997. Çelik liflerin erken yaştaki betonarme kirişlerin göçmesine etkisi. İMO Teknik Dergi 8, 507-1515.
4. Aruntaş, H.Y. 2006. Uçucu küllerin inşaat sektöründe kullanım potansiyeli. Gazi Üniv., Müh. Mim. Fak. Der., 21, 193-203.
5. Baradan, B., Yazıcı, H. ve Ün, H. 2002. Betonarme Yapılarda Kalıcılık (Durabilite), DEÜ., Mühendislik Fak. Yayınları, İzmir.
6. Chen, P. and Chung, D.D.L. 1993a. Carbon fiber reinforced concrete as an electrical contact material for smart structures. Smart Mater. Struct., 2, 181-188.
7. Chen, P. and Chung, D.D.L. 1993b. Concrete reinforced with up to 0.2 vol % of short carbon fibres. Composites 24, 33-52.
8. Chung, D.D.L. and Chen, P. 1993. Carbon fiber reinforced concrete for smart structures capable of Non-Destructive flaw detection. Smart Mater. Struct., 2, 22-30.

9. Çankıran, O. 1998. Pomza agregalı hafif betonun mekanik özellikleri ve kimyasal katkılarla dayanımının arttırılması. SDÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 82 s. Isparta
10. Demirel, B., Yazıcıoğlu, S. and Orhan, N. 2006. Electrical behaviour of carbon-fibre reinforced concrete with ıncreasing loading in varying and constant frequencies. Magazine of Concrete Research 58, 691-697.
11. Lin, W. M., Lin, T. D. and Powers-Couche, L. J. 1996. Microstructures of fire-damaged concrete. ACI Materials Journal 93, 199-205.
12. Mingqing, S., Zhuoqiu, L., Qizhao, M. and Darong, S. 1999. A study on thermal self-monitoring of carbon fiber reinforced concrete. Cem. Concr. Res., 29, 769-771.
13. Sancak, E. ve Şimşek, O. 2006. Yüksek sıcaklığın silis dumanı ve süperakışkanlaştırıcı katkılı hafif betona etkileri. Gazi Üniv., Müh. Mim. Fak. Der. 21, 443-450.
14. Şimşek O. 2004. Beton ve beton teknolojisi. 242s. Seçkin Yay. San. ve Tic. A.Ş, Ankara.
15. TS EN 197-1. 2002. Çimento- Bölüm 1: Genel çimentolar- bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri, 25 s., Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
16. TS EN 206-1. 2002. Beton- Bölüm 1: Özellik, performans, imalat ve uygunluk, 68s. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
17. TS 1114. 1986. Hafif Agregalar-Beton İçin, 11s., Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
18. Türkmen, İ. 2003. Influence of different curing conditions on the physical and mechanical properties of concretes with admixtures of silica fume and blast furnace slag. Materials Letters 57, 4560-4569.
19. Yeğinobalı, A. 1997. Hafif beton ve yüksek dayanımlı hafif beton. Çimento ve Beton Dünyası 2, 20-30.
20. Mazloom, M., Ramezanianpour, A.A. and Brooks, J.J. 2004. Effect of silica fume on mechanical properties of high-strength concrete. Cement and Concrete Composites, 26, 347-357 .
21. Öztürk, A. U. and Baradan, B. 2008. A comparison study of porosity and compressive strength mathematical models with ımage analysis. Computational Materials Science, In Press.