Beton yaplarda çok geniș uygulama alanna sahip bir malzemedir. Ancak
gevrekliği nedeniyle zaman zaman farkl malzemelerle desteklenmesi gereği
doğabilir. Daha sünek bir yap kazandrabilmek amacyla betona cam elyaf
katlmaktadr. Cam elyaf katks, betonda olușan çatlaklarn ani olarak
yaylmasn engelleyerek beton dayanmn artșn sağlamaktadr. Bu
çalșmada, farkl oranlardaki cam elyaf katksnn betonun dayanm üzerindeki
etkisini belirleyebilmek amacyla, sabit su/çimento oranna sahip 300 ve 350
dozlu beton numuneler hazrlanarak bu numunelerin mekanik dayanmlar
incelenmiștir. Yaplan deneysel çalșmalar neticesinde, cam lif oranndaki artșa
bağl olarak, farkl dozajlara sahip olan betonlarn çekme dayanmlarnda artș
meydana geldiği gözlenmiștir

Bölükbaş, Yakup

Keleştemur, Oğuzhan

Yıldız, Servet

Undetermined

Fırat Üniversitesi Kurumsal Açık Arşiv

INTERNATIONAL SUSTAINABLE BUILDINGS SYMPOSIUM26-28 May 2010 Ankara-TURKEY99CAM ELYAF LİF KATKISININ BETONUN MEKANİK ÖZELİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ  EFFECT OF THE FIBER GLASS ADDITION ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE   Yakup BÖLÜKBAȘ a, Servet YILDIZ b, Oğuzhan KELEȘTEMUR c  a Frat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yap Bölümü, Elazğ, Türkiye, bolukbasy@gmail.com  b Frat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yap Bölümü, Elazğ, Türkiye, syildiz@firat.edu.tr  c Frat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yap Eğitimi Bölümü, Elazğ, Türkiye, okelestemur@firat.edu.tr    Özet  Beton yaplarda çok geniș uygulama alanna sahip bir malzemedir.  Ancak gevrekliği nedeniyle zaman zaman farkl malzemelerle desteklenmesi gereği doğabilir. Daha sünek bir yap kazandrabilmek amacyla betona cam elyaf katlmaktadr. Cam elyaf katks, betonda olușan çatlaklarn ani olarak yaylmasn engelleyerek beton dayanmn artșn sağlamaktadr. Bu çalșmada, farkl oranlardaki cam elyaf katksnn betonun dayanm üzerindeki etkisini belirleyebilmek amacyla, sabit su/çimento oranna sahip 300 ve 350 dozlu beton numuneler hazrlanarak bu numunelerin mekanik dayanmlar incelenmiștir. Yaplan deneysel çalșmalar neticesinde, cam lif oranndaki artșa bağl olarak, farkl dozajlara sahip olan betonlarn çekme dayanmlarnda artș meydana geldiği gözlenmiștir.  Anahtar  Kelimeler:  Beton,  Cam Elyaf, Ultrases, Basnç Dayanm, Çekme Dayanm.  Abstract  Concrete is a material which has very wide application range in the structural application. However, because of its brittleness, sometimes it should be supported by different material. Fiber glass is added into concrete for can be obtained more ductile material. Fiber glass addition increases the resistance of concrete by preventing to spread of cracks occurred in concrete. In this study, 300 and 350 dosages concrete samples which have constant water/cement ratio have been prepared and mechanical properties of these samples have been investigated. As result of the experimental works, it was observed that the tensile strengths of the concretes with various dosages have increased depending on rise of the fiber glass ratio.  Keywords:  Concrete, fiber glass, ultrasonic pulse, compressive strength, tensile strength.  1. Giriș  Beton yap uygulamalarnda geniș uygulama alanna sahip bir malzemedir. Bu geniș kullanm sebebiyle betonun özelliklerini geliștirebilmek amacyla pek çok çalșma yaplmștr.  Betona ilave edilen farkl türdeki lifler ile elde edilen  “Lif Takviyeli Beton”’lar yaplan bu çalșmalardan biridir. Lif takviyeli beton; hidrolik çimento, agrega ve süreksiz dağlmș liflerin suyla karștrlmasyla elde edilen kompozit bir malzeme olarak tanmlanabilir. Lif takviyeli betonlarn bir çeșidi olan “Cam Lif Takviyeli Beton” ise cam lif, çimento, agrega ve su karșmndan olușan malzemedir [1]. Cam lif takviyesi, betonda erken dönemde olușacak mikro çatlaklarn gelișimini engelleyerek veya geciktirerek betonun çekme dayanmn ve tokluğunu arttrmak amacyla kullanlmaktadr [2,3].  Yldz cam lif katkl beton borular ile ilgili yaptğ çalșmada, cam lifli borularn krlma yüklerinin, lifsiz borularn krlma yüklerinden fazla olduğunu belirtmiștir [4]. Cam lifin, betonun mekanik özelliklerine olan etkisi beton içerisinde bulunan lif oranna, su/çimento oranna, boșluk oranna, lif dayanmna ve lif uzunluğuna bağldr. Burada dikkat edilmesi gereken diğer bir etken ise lif narinlik orandr. Bu oran lif boyunun, lif çapna oran olarak tanmladr. Soroushian ve Bayasi, yaptklar çalșmada karșma eklenen liflerin narinlik oranlarnn büyük olmas durumunda taze betonun ișlenebilirliğini azalttğn belirtmișlerdir [5].  Bu çalșma; farkl dozajlarda üretilen beton numunelerin mekanik dayanmlar üzerine cam lif katksnn etkisini belirleyerek, yapay sinir ağlaryla (YSA) modellenmesini amaçlayan bir projeye ait deney verilerinin bir bölümünü içermektedir.      2. Materyal ve Yöntem  2.1. Materyal  Beton numunelerin hazrlanmas amacyla, agrega olarak Elazğ Palu yöresine ait ykanmș dere agregas kullanlmștr. Kullanlan agregann en büyük dane boyutu 16 mm seçilmiș ve bu agregaya ait granülometri eğrisi Șekil 1’ de gösterilmiștir.    Șekil 1. Kullanlan agregann granülometri eğrisi.  Beton numunelerin karșmnda çimento olarak, Çimentaș Elazğ çimento fabrikasnda üretilen CEM I tipi PÇ 42,5 portland çimentosu kullanlmștr. Kullanlan çimentoya ait kimyasal ve fiziksel özellikler Çizelge 1’ de verilmiștir.   Çizelge 1. Kullanlan çimentonun özellikleri.  Kimyasal Kompozisyon (%) SO3 2,69 MgO 2,1 CI 0,005 Serbest Kireç 0,5 Çözünmeyen Kalnt 0,26 Kzdrma Kayb 1,58 Eșdeğer Alkali (Na2O+0,658K2O) - Fiziksel Özellikler Özgül Ağrlk (mg/m3) 3,12 Özgül Yüzey (cm2/gr) 3749 Priz Bașlangc (Dakika) 161 Priz Sonu (Saat) 04,20 Su İhtiyac (Vicat Suyu) (%) 29,6 Hacim Sabitliği (mm) 0,4 2 Günlük Basnç Dayanm (MPa) 22,4 7 Günlük Basnç Dayanm (MPa) 39,4 100 28 Günlük Basnç Dayanm (MPa) 51   Beton numunelerin mekanik özellikleri üzerine lif katksnn etkisini belirleyebilmek amacyla yaplan bu çalșmada, lif katks olarak Cam Elyaf Sanayii A.Ș. tarafndan üretilen EMAT(1) cam lif keçeleri kullanlmștr. Kullanlan cam life ait özellikler Çizelge 2’ de verilmiștir.  Beton numunelerin üretimi esnasnda, lif takviyesi ile birlikte artan su ihtiyacn karșlayabilmek amacyla, Sika yap kimyasallar A.Ș. tarafndan üretilen, Sikament 98R ürün kodlu süper akșkanlaștrc ve priz geciktirici katk maddesi kullanlmștr. Süper akșkanlaștrc katk maddesi deneylerde, üretici firma talimatlarna uygun olarak çimento ağrlğnn %1 orannda kullanlmștr.   Çizelge 2. Kullanlan cam lifin özellikleri.  Lif Çeșidi Lif Boyu (mm) Lif Çap (μm) Özgül Ağrlk (mg/m3) Elastisite Modülü (MPa) Çekme Mukavemeti (MPa) Cam 12 14 2,68 72000 1700   2.2. Yöntem  Deneylerde kullanlan 150 mm’lik küp beton numuneler, TS 802 [6]’ de belirtilen beton karșm esaslarna göre hazrlanmștr. Karșm hesabnda beton dayanm snf C30 olarak alnmș, su-çimento oran tüm karșmlarda sabit olarak 0,55 belirlenmiștir. 300 ve 350 doz olarak hazrlanan beton numunelerin üretimi srasnda, karșma 5, 10, 15, 20 kg/m3 oranlarnda krplmș cam lif ilave edilerek, cam lif katlmamș kontrol numunelerini de içeren toplam 10 seri beton elde edilmiștir. Hazrlanan numunelerin karșm oranlar ve numune kodlar Çizelge 3’ de verilmiștir. Deneylerde kullanlan 300 dozlu referans numune R-D30-SÇ55-A16, 300 dozlu ve 5 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D30-SÇ55-A16-G5, 300 dozlu ve 10 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D30-SÇ55-A16-G10, 300 dozlu ve 15 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D30-SÇ55-A16-G15, 300 dozlu ve 20 kg/ m3 cam lif içeren numune ise L-D30-SÇ55-A16-G20 șeklinde isimlendirilmiștir. Deneylerde kullanlan 350 dozlu referans numune R-D35-SÇ55-A16, 350 dozlu ve 5 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D35-SÇ55-A16-G5, 350 dozlu ve 10 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D35-SÇ55-A16-G10, 350 dozlu ve 15 kg/ m3 cam lif içeren numune L-D35-SÇ55-A16-G15, 350 dozlu ve 20 kg/ m3 cam lif içeren numune ise L-D35-SÇ55-A16-G20 șeklinde isimlendirilmiștir. 24 saat sonunda kalptan çkarlan beton numuneler 28 gün boyunca 20±2 oC kirece doygun suda kür edilmiștir. Kür süresini tamamlayan numuneler üzerinde ASTM C 597 [7]’ ye göre ultrases geçiș hz deneyi yapldktan sonra, TS EN 12390-3 [8]’ ye uygun șekilde basnç dayanm ve TS EN 12390-6 [9]’ ya uygun olarak da yarmada çekme dayanm deneyleri gerçekleștirilmiștir.   3. Bulgular ve Tartșma  3.1. Basnç Dayanm  Beton numunelere ait basnç dayanm değerleri Șekil 2’ de gösterilmiștir. Șekilden görüldüğü gibi, 5 kg/m3 ve 10 kg/m3 cam lifi içeren 300 ve 350 çimento dozlu beton numunelerin basnç dayanmlarnda referans numunesine göre bir artș meydana gelmiștir. 300 dozlu betonlarn  Çizelge 3.  Deney için üretilen numunelere ait karșm oranlar (1m3 beton için)Numune No Çimento (kg) Su (kg) Agrega (kg) Cam Lif (kg) Süper Akșkanlaștrc (kg) 0-4 4-8 8-16 R-D30-SÇ55-A16 300 165 820,788 615,591 566,896 - 3,0 L-D30-SÇ55-A16-G5 300 165 820,788 615,591 566,896 5 3,0 L-D30-SÇ55-A16-G10 300 165 820,788 615,591 566,896 10 3,0 L-D30-SÇ55-A16-G15 300 165 820,788 615,591 566,896 15 3,0 L-D30-SÇ55-A16-G20 300 165 820,788 615,591 566,896 20 3,0 R-D35-SÇ55-A16 350 192,5 770,929 578,197 532,459 - 3,5 L-D35-SÇ55-A16-G5 350 192,5 770,929 578,197 532,459 5 3,5 L-D35-SÇ55-A16-G10 350 192,5 770,929 578,197 532,459 10 3,5 L-D35-SÇ55-A16-G15 350 192,5 770,929 578,197 532,459 15 3,5 L-D35-SÇ55-A16-G20 350 192,5 770,929 578,197 532,459 20 3,5      Șekil 2. Numunelerin basnç dayanm değișimleri  basnç dayanmlar incelendiğinde, 5 kg/m3 cam lif içeren numunenin basnç dayanm değeri referans numunesine göre %2,29 orannda daha büyüktür.  Ayn șekilde, 10 kg/m3 cam lif içeren beton numunenin basnç dayanm kontrol numunesine göre % 5,85 lik bir artș göstermiștir. Ancak, 15 kg/m3 cam lif içeren numunenin basnç dayanmndaki artș miktar düșüș gösterse de, bu numunede de referans numunesine göre %0,79’ luk küçük bir artș elde edilmiștir. Lif oran 20 kg/m3 olan numunenin basnç dayanm kontrol numunesine göre %15,26 orannda düșmüștür. Lif orannn yükselmesi ile olușan topaklanma sebebiyle homojenliğin bozulmas bu düșüșe sebep olan etken olarak gösterilebilir.  350 dozlu betonlarn basnç dayanmlar incelendiğinde ise, 5 kg/m3 cam lif içeren numunenin basnç dayanm değeri referans numunesine göre %2,29 daha büyüktür. Ayn șekilde, 10 kg/m3 cam lif içeren beton numunenin basnç dayanm kontrol numunesine göre  % 4,10 luk bir artș göstermiștir. Ancak, 350 dozlu numunelerde 15 ve 20 kg/m3 cam lif içeren numunelerin basnç dayanm değerleri kontrol serisine göre düșük çkmștr. Kontrol numunesine göre bu numunelerin basnç dayanmlarnda meydana gelen düșüșler srasyla %0,39 ve %17,71’dir.   Yaplan basnç deneyleri sonucunda cam lif katksnn betonun basnç dayanm üzerindeki olumlu katksnn fazla olmadğ ve özellikle yüksek cam lif oranlarnda basnç dayanmn düșürdüğü görülmüștür. Benzer șekilde Kurt [1] yaptğ çalșmada, beton karșmna hacimce %2, %4 ve %6 orannda ilave ettiği cam liflerin, beton basnç dayanm üzerinde çok fazla etki göstermediğini ayrca baz lif oranlarnda basnç dayanmnn düștüğünü belirtmiștir.  Șekil 2’den görüleceği gibi, 300 dozlu beton numunelerin basnç dayanmlar 350 dozlu beton numunelerin basnç dayanmlarndan büyük çkmștr. Bu durum, 300 dozlu beton numunelerin iri agrega miktarnn daha fazla olmasndan kaynaklanmștr.  3.2. Yarmada-Çekme Dayanm  Beton numunelere ait yarmada-çekme dayanm değerleri Șekil 3’ de gösterilmiștir. Șekilden görüldüğü gibi, 5 kg/m3,  10 kg/m3 ve 15 kg/m3 cam lifi içeren 300 ve 350 dozlu beton numunelerin yarmada-çekme dayanmlarnda referans numunesine göre bir artș meydana gelmiștir. 300 dozlu betonlarn yarmada çekme dayanmlar incelendiğinde, 5 kg/m3 cam lif içeren numunenin yarmada-çekme dayanm değeri referans numunesine göre %8,77 orannda daha büyüktür. Ayn șekilde, 10 kg/m3 ve 15 kg/m3 cam lif içeren beton numunelerin yarmada-çekme dayanmlar kontrol numunesine göre srasyla % 16,14 ve %21,75’ lik artș göstermiștir. Ancak, 20 kg/m3 cam lif 101 içeren numunede yarmada-çekme dayanmndaki artș miktar düșüș gösterse de, bu numunede de referans numunesine göre %15,78’ lik bir artș elde edilmiștir.  350 dozlu betonlarn yarmada-çekme dayanm değerleri incelendiğinde ise, 5 kg/m3, 10 kg/m3 ve 15 kg/m3 cam lif içeren numunelerin yarmada-çekme dayanm değerleri referans numunesine göre srasyla  %8,97, %11,62 ve %15,94 oranlarnda artș göstermiștir. Ancak, 20 kg/m3 cam lif içeren numunede yarmada-çekme dayanmndaki artș miktar düșüș gösterse de, bu numunede de referans numunesine göre %9,30’luk bir artș elde edilmiștir.  Deney sonuçlarna göre cam lif katksnn betonun yarmada-çekme dayanm üzerine olumlu etki sağladğ söylenebilir. Benzer șekilde Bahadr [10] yaptğ çalșmada, cam lif orannn artmas ile beton numunelerin tokluk değerlerinin arttğn belirtmiștir. Bir bașka çalșmada Avc ve diğerleri [11], beton karșmna giren lif katks orannn artmas ile betonun eğilme dayanmnn arttğn belirtmișlerdir.     Șekil 3. Numunelerin çekme dayanm değișimleri  3.3. Ultrases Geçiș Hz  Beton numunelere ait ultrases geçiș hz değerleri Șekil 4’ de gösterilmiștir. Șekilden görüldüğü gibi, cam lifi katkl betonlarn tamamnda ultrases geçiș hz referans numunesine göre düșüktür. Lif oranndaki artșa bağl olarak ultrases geçiș hz değerleri düșmüștür. 300 dozlu betonlarn ultrases geçiș hz değerleri incelendiğinde, 5 kg/m3 cam lif içeren numunenin ultrases geçiș hz değeri referans numunesine göre %1,17 orannda düșüktür. Ayn șekilde, 10 kg/m3, 15 kg/m3 ve 20 kg/m3 cam lif içeren beton numunelerin ultrases geçiș hz değerleri kontrol numunesine göre srasyla %0,42, %1,91 ve %5,55 orannda düșüș göstermiștir.  350 çimento dozlu betonlarn ultrases geçiș hz değerleri incelendiğinde ise, 5 kg/m3, 10 kg/m3, 15 kg/m3 ve 20 kg/m3 cam lif içeren numunelerin ultrases geçiș hz değerleri referans numunesine göre srasyla  %9,07, %12, %12,64 ve %15,12 oranlarnda düșüș göstermiștir. Lif miktarndaki artșa bağl olarak ultrases geçiș hznda meydana gelen azalma numunelerdeki boșluk miktar artșnn bir göstergesidir.      Șekil 4. Numunelerin ultrases geçiș hz değișimleri  3. Sonuçlar  Yaplan deney çalșmalar sonucunda așağdaki neticeler elde edilmiștir.   1. Cam lif miktarndaki artșa bağl olarak taze betonun ișlenebilirliği düșmüștür. Özellikle 15 kg/m3 lif oranndan sonra taze betonun ișlenebilirliği önemli ölçüde azalmștr.  2. Cam lif katksnn betonun basnç dayanm üzerindeki olumlu etkisinin fazla olmadğ ve 15 kg/m3 den sonraki cam lifi katk oranlarnda betonun basnç dayanmnda düșüș meydana geldiği belirlenmiștir.  59,84 MPa lk maksimum basnç dayanm, 300 dozlu ve 10 kg/m3 cam lif içeren (L-D30-SÇ55-A16-G10) numunesinden elde edilmiștir. 3. Yaplan deneyler, cam lif katksnn betonun yarmada-çekme dayanm üzerine olumlu etkisinin olduğunu göstermiștir. Beton numunelerin yarmada-çekme dayanmlar, cam lifi oranndaki artșa bağl olarak %8 ile %15 arasnda artș göstermiștir. 3,49 MPa lk maksimum yarmada-çekme dayanm, 350 dozlu ve 15 kg/m3 cam elyaf içeren (L-D35-SÇ55-A16-G15) numunesinden elde edilmiștir. 4. Cam elyaf oranndaki artșa bağl olarak beton numunelerin ultrases geçiș hzlarnda düșüș meydana gelmiștir. 4,45 km/sn lik en düșük ultrases geçiș hz, 350 dozlu ve 20 kg/m3 cam lif katkl       (L-D35-SÇ55-A16-G20) numunesinde meydana gelmiștir.  Deney çalșmalar neticesinde elde etmiș olduğumuz veriler literatürdeki bulgular ile uyum içerisindedir. Ancak, devam etmekte olan bu projenin deney çalșmalar tamamlandktan sonra, elde edilecek olan verilerin tamam yapay snr ağlar ile modellenerek literatüre bu yönüyle olumlu bir katk sağlamas hedeflenmektedir.   Teșekkür  Bu çalșma, 1871 proje numaras ile Frat Üniversitesi Bilimsel Araștrma Projeleri Koordinasyon Birimi (FÜBAP) tarafndan desteklenmiștir.   Kaynaklar  [1]. Kurt, G., “Lif İçeriğini ve Su/Çimento Orannn Fibrobetonun Mekanik Davranșna Etkileri”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İnșaat Mühendisliği Anabilim Dal, İstanbul, Türkiye, (2006), (Danșman: M. A. Tașdemir).  [2]. Ekincioğlu, Ö., “Karma lif içeren çimento esasl kompozitlerin mekanik davranșnn incelenmesi”, Sika Teknik Bülten, 10-11, (2003).  [3]. Balaguru, P. N. and Shah, S. P., “Fiber-Reinforced Cement Composites”, ISBN-13: 978-0070564008, McGraw-Hill, 523 p, (1992).   [4]. Yldz, S., “Lifli Beton Borularn Durabilitesi Krlma Performans ve Kullanlabilirliğinin Araștrlmas”, Doktora Tezi, Frat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İnșaat Mühendisliği Anabilim Dal, Elazğ, Türkiye, (1998), (Z. Ç. Ulucan).  [5]. Soroushian, P. And Bayasi, Z., “Fiber-Type Effects on the Performance of Steel Fiber Reinforced Concrete”, ACI Materials Journal, V.88, No.2, (2001).  [6]. Türk Standard Enstitüsü (TSE), “Beton Karșm Tasarm Hesap Esaslar”, TS 802, Ankara, Türkiye, 1-29 (2009).  [7]. American Society for Testing and Materials (ASTM), “Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete”, ASTM C597, ICS Number Code 91.100.30 (2002).  [8]. Türk Standard Enstitüsü (TSE), “Beton - Sertleșmiș beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinde basnç dayanmnn tayini”, TS EN 12390-3, Ankara, Türkiye, 1-21 (2010).  [9]. Türk Standard Enstitüsü (TSE), “Beton - Sertleșmiș Beton Deneyleri - Bölüm 6: Deney Numunelerinin Yarmada Çekme Dayanmnn Tayini”, TS EN 12390-6, Ankara, Türkiye, 1-6 (2002).  [10]. Bahadr, B., “Liflerin Beton Krlma Tokluğuna Etkileri”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yap Eğitimi Anabilim Dal, Sakarya, Türkiye, (2007), (Danșman: M. Sarbyk).  [11]. Avc, A., Arkan, H. and Akdemir, A., “Fracture Behavior of Glass Fiber Reinforced Polymer Composite”, Cement and Concrete Research, 34, 429–434, (2004). 

EFFECT OF THE FIBER GLASS ADDITION ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE

Firat University Open Archive

https://openaccess.firat.edu.tr/xmlui/bitstream/11508/8317/1/B5.pdf

EFFECT OF THE FIBER GLASS ADDITION ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Fırat Üniversitesi Kurumsal Açık Arşiv

Firat University Open Archive