Kendiliğinden Yerleşen Betonlarda Polipropilen ve Çelik Lif Kullanılmasının İşlenebilirliğe Etkisi Hasan Yıldırım İstanbul Teknik Üniversitesi -İST. Burcu Sertbaş Yüksel Yapı Elemanları A.Ş.-İST. Volkan Berbergil İstanbul Teknik Üniversitesi İST. Öz Kendiliğinden yerleşen beton (KYB) gerek işlenebilirlik özellikleri, gerek dayanım ve dayanıklılık özellikleri açısında özel bir beton türü olup yüksek performanslı beton sınıfına girmektedir. Özellikle rötre nedeniyle oluşan mikroçatlakların önlemek böylece ileriki yaşlarda betonun geçirimliliğini azaltıp durabiliteyi arttırmak amacıyla kullanılan polipropilen ve çelik liflerin KYB larda işlenebilirliğini olumsuz etkilemesi kaçınılmazdır. Bu çalışmada KYB larda polipropilen lif ve çelik lif kullanılmasının betonun işlenebilirliği üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla her iki lif için biri şahit olmak üzere lif oranı farklı dört seri beton üretilmiştir. Her seri için üç farklı firmadan temin edilen aynı kimyasal özelliğe sahip polikaroksilat esaslı yeni nesil süperakışkanlaştırıcı katkı kullanılmış olup bütün karışımlarda su /bağlayıcı oranı 0.47 olarak sabit tutulmuştur. Toplamda 21 karışım üzerinde taze beton deneyleri olarak serbest yayılma, V hunisi, L-kutusu ve U-kutusu deneyleri yapılarak betonun işlenebilirlik kaybı incelenmiş, alınan numuler üzerinde 28 gün kür uygulanarak basınç dayanımı,eğilme dayanımı,utrases geçiş hızı ve elastisite modülü deneyleri yapılarak da sertleşmiş beton özelikleri incelenmiştir. Anahtar Sözcükler: Kendiliğinden yerleşen beton, işlenebilirlik, polipropilen lif, çelik lif. 1. Giriş Kendiliğinden yerleşen betonlar yüksek işlenebilirlikleri sayesinde herhangibir vibrasyon gerektirmeksizin kendi ağırlığı ile istenilen yere boşluksuz yerleşebilen, bu işlem sırasında ve sonrasında terleme ve segregasyon gibi problemlere neden olmayan betonlardır. İlk olarak 1980 lerin sonuna doğru Japonya da H.Okamura tarafından geliştirilmiştir (Okamura, 1997). Vibrasyon gerektirmediği için gürültü kirliliğinin ortadan kaldırılması, işçiliğin azaltılması, daha hızlı üretime olanak sağlamasının yanında iri agrega hacminin sınırlandırılması, en büyük agrega dane boyutunun azaltılması ve etkin bir süperakışkanlaştırıcı kullanılmasıyla akıcılık kazanıp sık donatılar arasından geçerek dar kesitlerde çalışma imkanı ve istenilen kalıpta boşluksuz beton üretimi sağlamaktadır (Gaimsler ve Dixon, 2003). Sınırlandırılmış iri agrega miktarı, azaltılmış en büyük agrega dane çapı, mikrofiller kullanılarak arttırılmış toplam 65
ince malzeme miktarı, viskozite arttırıcı katkı kullanılarak arttırılmış segregasyon direnci KYB ların bileşim özellikleridir. Bileşimlerinde kullanılan süperakışkanlaştırıcı katkı ile düşük su/çimento oranında hem yüksek dayanıma hem de üstün durabiliteye sahip olması nedeniyle KYB lar yüksek performanslı betonlar sınıfına girebilmektedir (Özkul, 2002; Sağlam ve diğ., 2005). 1980 lerden itibaren polimer esaslı, 1990 lardan itibaren de polikarboksilat eter esaslı süperakışkanlaştırıcıların geliştirilmesi ile KYB özelliğinin temelini oluşturan düşük su/bağlayıcı oranında yüksek işlenebilirlikte beton üretmek mümkün olması ile KYB üretiminde büyük gelişme sağlanmıştır. Yeni nesil süperakışkanlaştırıcı olarak adlandırılan bu katkılar geleneksel süperakışkanlaştırıcıların elektrostatik etkisinin yanında uzun polimer zincirleri ile sterik etki de yaratarak çimento tanelerini birbirinden ayırıp betonda işlenebilirliği arttırmaktadır (Gaimsler ve Dixon, 2003). KYB larda yüksek işlenebilirlik süperakışkanlaştırıcılarla sağlanırken ayrışmaya (segregasyona) karşı direnç sağlamak ve betonun kararlılığını (stabilitesini) korumak amacıyla viskozite arttırıcı katkı kullanımı ve/veya ince malzeme miktarını arttırılması uygulanan yöntemlerdir. İnce malzeme 0,125 mm den küçük dane çaplı malzeme olarak tanımlanır ve çimento, kırma kum, tabii kum ve bunun yanında mikrofiller malzemeler bu tanıma girer. Mikrofiller malzeme olarak genelde uçucu kül, silis dumanı tercih edilir. Böylece iri agregalar arası mesafe doldurularak içsel sürtünmeler azaltılıp betonun akıcılığının artmasıyla reolojik özellikler olumlu yönde etkilenmektedir (Gaimsler ve Dixon, 2003; Özkul, 2002) Gevrek bir malzeme olan betona karışım sırasında lif ilave edilmesiyle daha sünek bir yapı oluşturularak betonun bazı mekanik özelliklerinde iyileşme beklenir. Lifler; tipi, boyutu, narinlik oranı (boy/çap), geometrisi, miktarı, çekme dayanımı, yüzey özellikleri ve lif-matris aderansı gibi birçok parametreye bağlı olarak betonda dayanımı, çatlak kontrolünü, şekil değiştirme kapasitesini, darbe dayanımını ve durabiliteyi arttırır. Sentetik lif çeşidi olan polipropilen lifler ise özellikle rötre çatlaklarının önlenip durabilitenin arttırılması amacıyla kullanılır. Betonun yangına karşı dayanımını da arttırdığı da bilinmektedir. Betonun mekanik özelliklerini iyileştirip yüksek deformasyon değerlerinde betonun taşıma kapazitesini koruyarak enerji yutma kapazitesini arttıran çelik liflerden ise beklenen performans lif boyu, narinlik oranına, lif geometrisine, dayanımına ve lif- matris aderansına büyük ölçüde bağlıdır (ACI 544.1R-96, 1996). KYB larda su/bağlayıcı oranının düşük olması, terlemeyi önleyici katkı kullanılması ve uçucu kül veya silis dumanı kullanılarak ince malzeme miktarının arttırılması ve böylece terlemenin neredeyse tamamen yok olması betonu plastik rötreye karşı hassas bir duruma getirmektedir. Bu nedenle oluşabilecek plastik rötre çatlaklarını önlemek amacıyla çok az miktarda da olsa polipropilen lif kullanılması çatlakları önlemede ve betonun durabilitesinin artması yönünde önemli yararlar sağlar (Alkan G., 2004 ). Lif takviyeli KYB ların işlenebilirliği lif uzunluğuna ve miktarına bağlı olmakla beraber kullanılan katkı miktarı ile kontrol edilerek istenilen düzeyde tutulabilir. Bu çalışma kapsamında sabit 0,47 su/bağlayıcı oranına sahip, farklı üç firmanın üretimi olan 3 farklı polikarboksilat eter esaslı yeni nesil süperakışkanlaştırıcısı kullanılarak 3 seri beton üretilmiştir. Her seride kullanılan polipropilen lif miktarları 3.5, 5, 7 kg/m³, çelik lif miktarı 30, 45 ve 60 kg/³ olarak belirlenerek biri şahit olmak üzere toplam 21 beton karışımı hazırlanmış; taze beton özellikleri olan yayılma, geçiş ve ayrışma direnci ölçülmüş her karışımdan numune alınarak sertleşmiş beton özelikleri incelenmiştir. 66
2. Deneysel Çalışmalar 2.1 Amaç Bu çalışmada KYB larda polipropilen ve çelik lif kullanılmasının KYB nin en önemli özelliği olan kendiliğinden yerleşme özelliğini ne yönde etkilediği ve kullanılan akışkanlaştırıcı miktarının lif miktarına bağlı olarak artmasıyla işlenebilirliğin ne ölçüde korunabildiği araştırılmıştır. 2.2 Kullanılan Malzemelerin Özellikleri 2.2.1 Çimento ve Uçucu Kül Deneysel çalışmalarda bağlayıcı olarak PÇ 42,5 (CEM I) tipinde çimento (SET Çimento) ile çimento miktarını azaltmak ve kohezyonu sağlamak amacıyla uçucu kül (Seyitömer) kullanılmıştır. Kullanılan çimentonun ve uçucu külün fiziksel ve kimyasal özellikleri Tablo 2.1 de verilmiştir. Tablo 2.1. Çimento ve Uçucu Külün Özellikleri. Fiziksel Özellikler ÇİMENTO UÇUCU KÜL Kimyasal Özellikler ÇİMENTO UÇUCU KÜL Blaine Özgül Yüzey cm²/gr 3504 4242,67 MgO % 1,25 4,67 μ200 elekte kalan % - 28,9 SO3 % 3,18 0,7 μ90 elekte kalan % 1,9 11,3 Cl % 0,01 - μ45 elekte kalan % 18,98 28,9 SiO2 % - 53,22 Priz Başlangıcı saat 3:51 Al2O3 % - 19,96 Priz Sonu saat 4:46 Fe2O3 % - 11,44 Hacim Genleşmesi mm 1 1 CaO % - 3,79 Özgül Ağırlık gr/cm³ 3,16 2,1 K2O % - 2,69 Na2O % - 0,37 Basınç Dayanımı SCaO % - 0,02 Kızdırma 2 Günlük Mpa 26,5-7 Günlük Mpa 41,4-28 Günlük Mpa 53,3-2.2.2 Agrega Kaybı % 2,47 1,92 Çözünmeyen Kalıntı % 0,25 - Deneylerde iri agrega olarak % 50 1 nolu kırmataş, ince agrega olarak da % 25 tabii kum ve % 25 kırma kum kullanılmış olup agregaların fiziksel özellikleri ve elek analizi Tablo 2.2 de verilmiştir. 67
Tablo 2.2: Agregaların Elek Analizi Sonuçları. Elekten Geçen (%) Su Emme Özgül Ağırlık Elek Göz Açıklığı 0.25 0.5 1 2 4 8 16 (%) (gr/cm³) Doğal Kum 16 99 100 100 100 100 100 1,2 2,64 Kırma Kum 19 30 42 70 98 100 100 1,4 2,70 Kırma Taş No:1 0 0 1 1 8 63 100 0,5 2,71 Karışım 9 32 36 43 54 82 100 2.2.3 Kimyasal Katkılar Akışkanlaştırıcı olarak üç farklı firmadan temin edilen aynı kimyasal özelliğe sahip üç farklı yeni nesil süperakışkanlaştıcı kullanılmıştır. Bununla beraber her karışımda terlemeyi ve segregasyonu önlemek amacıyla % 0,2 sabit oranda vizkozite arttırıcı katkı kullanılmıştır. Kimyasal katkıların teknik özellikleri Tablo 2.3 de verilmiştir. Tablo 2.3 : Kullanılan Kimyasal Katkıların Teknik Özellikleri. ÖZELLİK G W V Stravis 2006L Yoğunluk (gr/cm³) (20º) 1,08 1,07 1,07 1,011 Klor % (EN 480-10) < 0,1 < 0,1 < 0,1 Viskozite - - - 700 Görünüm Amber, sıvı Kahverengi, sıvı Açık kahve, sıvı Şeffaf, sıvı Homojenite Homojen Homojen Homojen Homojen Kimyasal içeriği Modifiye Karboksilat Esaslı Sentetik Polimer 2.2.4 Polipropilen Lif ve Çelik Lif Bu çalışmada bir sentetik lif çeşidi Polifer 635 cinsi polipropilen lif ile Dramix RC80 / 60 BN cinsi çelik lif kullanılmış olup teknik özellikleri Tablo 2.4 de verilmiştir. Tablo 2.4 Liflerin Teknik Özellikleri Teknik Özellikler Polifer 635 Dramix RC80/60 BN Tel uzunluğu (mm) 35 60 Tel genişliği (mm) < 2 0.75 Tel kalınlığı (mm) 0,2 0.75 Özgül ağırlık (gr/cm³) 0,95 7,48 Çekme dayanımı (N/mm²) 700 1050 Elastisite (Kn/mm²) 3,8 - Esneklik (%) 10 - Erime Noktası (ºC) 180 - Renk Gri - 68
2.3 Beton Üretimi Beton karışımlarında 350 kg/m³ çimentoya ilave olarak 150 kg/m³ uçucu kül kullanılmış ve bütün karışımlarda su/bağlayıcı oranı 0.47 olarak sabit tutulmuştur. Yapılan deneme üretimlerinde şahit numuneler üzerinde her 3 katkı için 60-70 cm arası serbest yayılma değeri verebilecek optimum katkı oranları tespit edilmiştir. Kullanılan lif miktarları polipropilen lif için bağlayıcı miktarına göre %0.7 (3.5 kg/m³), % 1.0 (5.0 kg/m³) ve %1.4 (7.0 kg/m³) ; çelik lif için ise 30, 45 ve 60 kg/m³ olarak belirlenmiştir. Her karışımda min. 60 cm serbest yayılma değeri elde edilmesi amaçlanmış ve bu amaçla artan lif miktarına bağlı olarak kullanılan katkı oranı arttırılmıştır. Kendiliğinden yerleşen betonun doldurma yeteneğini belirlemek için serbest yayılma ; geçiş yeteneği için v-hunisi deneyleri yapılmış ; donatılar arasından betonun akıcılığının ve geçiş yeteneğinin incelenmesi amacıyla da L-kutusu ve U-Kutusu deneyleri yapılmıştır. Her karışımdan silindir ve prizma numuneler alınarak basınç dayanımı, eğilme dayanımı, ultrases geçiş hızı ve elastisite modülü deneyleri yapılarak polipropilen ve çelik lifin kendiliğinden yerleşen betonun sertleşmiş haldeki özelliklerine etkisi incelenmiştir. Üretilen betonların teorik bileşimleri Tablo 3.1 de verilmiştir. Tablo 2.5 : Teorik Beton Bileşimleri. Kırma Taş No:1 Akışkan -laştırıcı Katkı Viskozite Arttırıcı Katkı Polipropilen Lif NUMUNE Çimento U. Kül Su Tabii Kum Kırma Kum Çelik Lif KOD (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (%) (%) (kg) (kg) G0 350 150 235 369 377 757 0,7 0,2 - - GP0.7 350 150 235 367 374 751 0,9 0,2 3,5 - GP1 350 150 235 364 372 747 1,1 0,2 5 - GP1.4 350 150 235 362 370 743 1,3 0,2 7 - GÇ30 350 150 235 362 370 751 0,8 0,2-30 GÇ45 350 150 235 361 371 747 0,85 0,2-45 GÇ60 350 150 235 360 372 745 1 0,2-60 W0 350 150 235 369 377 757 0,6 0,2 - - WP0.7 350 150 235 366 375 752 0,7 0,2 3,5 - WP1 350 150 235 365 373 750 0,75 0,2 5 - WP1.4 350 150 235 363 372 746 0,8 0,2 7 - WÇ30 350 150 235 364 372 752 0,7 0,2-30 WÇ45 350 150 235 362 370 749 0,7 0,2-45 WÇ60 350 150 235 364 372 752 0,8 0,2-60 V0 350 150 235 367 375 754 1,2 0,2 - - VP0.7 350 150 235 364 373 748 1,3 0,2 3,5 - VP1 350 150 235 363 371 746 1,35 0,2 5 - VP1.4 350 150 235 361 370 742 1,4 0,2 7 - VÇ30 350 150 235 364 372 752 1,25 0,2-30 VÇ45 350 150 235 363 371 749 1,3 0,2-45 VÇ60 350 150 235 362 369 747 1,4 0,2-60 69
3.1 Taze Beton Deney Sonuçları 3. Deney Sonuçlarının İncelenmesi Taze beton üzerinde gerçekleştirilen deneylerin sonuçları her beton karışımı için tablo 3.1 de verilmiştir. Tablo 3.1 : Taze Beton Deney Sonuçları. NUMUNE Katkı Oranı V FUNNEL L BOX T1 T2 U BOX H1-H2 KOD % (sn) H2/H1 sn sn (cm) G0 0,7 3,17 0,98 1 1,8 0 GP0.7 0,9 4,39 0,82 1,6 2,2 4 GP1 1,1 4,32 0,8 2,68 4,01 X GP1.4 1,3 4,93 0,45 3,5 5,2 X GÇ30 0,8 6,5 0,04 1,5 2,5 62 GÇ45 0,85 6,85 X X X X GÇ60 1 X X X X X W0 0,6 5,98 0,63 0,58 2,05 4 WP0.7 0,7 5,15 0,8 1,78 5,33 4 WP1 0,75 12,47 0,15 2,38 11,48 X WP1.4 0,8 12,82 0 0 0 X WÇ30 0,7 5,39 0,12 2,6 6,54 X WÇ45 0,7 7,51 0,06 3,49 7,65 X WÇ60 0,8 12,3 X X X X V0 1,2 4,57 0,8 1,59 3,73 3 VP0.7 1,3 5,84 0,61 1,68 3,7 11,5 VP1 1,35 9,86 0,24 3,48 10,39 X VP1.4 1,45 10,1 0 0 0 X VÇ30 1,25 5,57 0,2 X X X VÇ45 1,3 5,09 X X X X VÇ60 1,4 6,21 X X X X 3.1.1. Serbest Yayılma Deney Sonuçları Yapılan çalışmalarda çökme-yayılma değeri 60-70 cm arasında olan numuneler kendiliğinden yerleşen beton olarak kabul edilmiş olup bu yayılma değerini elde edebilmek için şahit numunelerde kullanılan katkı oranı W serisinde %0,6 ile en düşük değerde iken, %5,6 ile V serisi en yüksek değeri vermiştir. Polipropilen lifli numunelerde ise lif miktarına bağlı olark katkı %sindeki artış G serisinde %85, W serisinde %33, V serisinde ise %20 ye ulaşmıştır. Çelik lifli numunelerde ise bu artış sırasıyla %42, %33 ve %16 dır. 70
3.1.2 V-Hunisi Akış Süresi Ölçümü 14 14 12 12 AKIŞ SÜRESİ (sn) 10 8 6 4 AKIŞ SÜRESİ (sn) 10 8 6 4 2 2 0 G W V 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 POLİPROPİLEN LİF MİKTARI (%) 0 G W V 0 10 20 30 40 50 60 70 ÇELİK LİF MİKTARI (kg) Şekil 3.1: Lif Miktarı - V- Hunisi Akış Süresi Değişimi. Şekil 3.1 deki V hunisi akış süresi deney sonuçları incelendiğinde şahit numunelerde en düşük akış süresi değerinin G0 numunesinde olduğu ve bütün serilerde lif oranı arttıkça akış süresinin de arttığı görülmektedir. Bu artış polipropilen lif için G serisinde %55 ile en az seviyede iken W ve V serilerinde sırasıyla %114, %121 olarak çok farklı değerlere ulaşmıştır. Çelik lif için ise G serisinde %46, W serisinde %48, V serisinde %73 dür. Çelik telin max dozajda kullanıldığı GÇ60 numunesinde ise lif uzunluğu betonun dar kesitten geçebilmesini engellediğinden tıkanma oluşmuş ve deneyden sonuç alınamamıştır. Bu değerler incelendiğinde görülmektedir ki G serisi numunelerde lif oranının artması, buna bağlı olarak da katkı miktarının artması akış süresinin artışını diğer iki seri numunelere göre minimum düzeyde etkilemektedir. 3.1.3 L-Kutusu Deney Sonuçları 1 0,9 0,8 0,7 H2/H1 Oranı 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 2 4 6 8 Lif Oranı (kg) G Kodlu Numuneler W Kodlu Numuneler V Kodlu Numuneler Şekil 3.2: Polipropilen Lif Miktarı - L-Kutusu Deneyi H2/H1 Oranı Değişimi. 71
L Kutusu deneyi KYB nun donatılar arasından geçip akış yeteneğinin ölçülmesi amacıyla uygulanmakta olup deney sonunda iki haznedeki beton seviyelerinin oranı 0,8-1 arasında olması kriteri aranmaktadır. Deney sonuçları incelendiğinde bütün serilerde lif miktarı arttıkça donatılar arasından geçemeyip tıkanma oluşturan lifler betonun homojenliğini ve akış sürekliliğini bozduğu, böylece de akış oranını düşürdüğü görülmektedir. Lifsiz numunelerde G0 numunesinin diğer numunelere göre daha homojen bir yapı oluşturup yatay hazne boyunca akışının sürekli olduğu, böylece de akış oranının %98 ile en yüksek değerde olduğu görülmektedir W ve V serisinde ise %1,4 oranında lif kullanılan WP1,4 ve VP 1,4 numuneleri deney sırasında donatılar arasından geçemeyerek tıkanma yaratmış bu nedenle de bu numunelerden sonuç alınamamıştır. Çelik lifli numunelerde ise min dozajda lif kullanılması durumunda bile lif geometrisinin betonun akışını ve geçiş yeteneğini azaltarak donatılar arasında tıkanma oluşturmasıyla deneyden sonuç alınamamıştır. T20, T40 süreleri incelendiğinde akış süresinin en düşük G serisinde görüldüğü, lif oranı arttıkça da diğer numuneler göre rölatif olarak daha az bir artış gösterdiği görülmüştür. Şekil 3.3: VP1,4 ve GP1,4 Numunelerinde L-Kutusu Deneyi Sırasında Betonun Donatılar Arasından Geçemeyip Tıkanma Oluşması. 3.1.4 U-Kutusu Deneyi KYB nin doldurma kapazitesini ve donatılar arasından geçiş yeteneğini ölçmek amacıyla uygulanan U-kutusu deneyinde betonun donatılar arasından geçerek ikinci hazneyi doldurması sonrası ölçülen beton seviye farkının 0-30 mm arasında olması beklenen deney sonunda elde edilen veriler incelendiğinde lifsiz numunelerde G0 numunesinin homojen bir yapı oluşturup donatılar arasından tamamen geçerek ikinci hazneyi tamamen doldurduğu, böylece iki hazne arasındaki beton seviye farkının 0 olduğu görülmektedir. W0 ve V0 numuneleri için de benzer özellik gösterdiği söylenebilir. Lif oranının artmasıyla betonun donatı çubukları arasından rahat geçiş sağlayamayıp yığılma oluşturması ile hazneler arasındaki beton seviye farkının arttığı görülmektedir.. V serisinde ise V0 kodlu lifsiz numune ile VP 0,7 kodlu %0,7 lif içeren numunede deney sonucunda aynı değerler elde edilmiş fakat lif oranının arttırılmasıyla diğer VP1 ve VP1,4 numunelerinde donatılar arasında tıkanma meydana gelmiş ve deneyden sonuç alınamamıştır. W serisi betonların da V serisi ile benzer özellik gösterdiği ve hacimce %3,68 den daha fazla oranda lif içeren numunelerde U kutusu deneyinden sonuç alınamayacağı görülmüştür. 72
U-Kutusu deneyinde genel olarak G serisi betonların akış özeliği diğer iki seriye kıyasla daha iyi olduğu tesbit edilmiştir. Çelik lifli numunelerde ise bütün numunelerde donatılar arasında tıkanma oluşmuş ve deneyden sonuç alınamamıştır. Şekil 3.4: Polipropilen ve çelik lifli numunelerde U-Kutusu Deneyi Sırasında Liflerden Dolayı Donatılar Arasında Tıkanma Oluşması. 3.2 Sertleşmiş Beton Deneyleri Uygulanan bütün sertleşmiş beton deney sonuçları Tablo 3.2 de verilmiştir. Tablo 3.2: Sertleşmiş Beton Deney Sonuçları Küp Basınç Mukavemeti (Mpa) Silindir Basınç Eğilme Ultrases Geçiş Elastisite Mukavemeti Dayanımı Hızı Modülü (Mpa) (Mpa) (km/sn) (Gpa) Numune Kodu G 0 51,5 49,5 4,6 4,93 30,07 GP 0,7 50,8 46,8 5,1 4,81 30,53 GP 1 52,8 43,5 5,3 4,8 29,2 GP 1,4 53,9 44,5 5,2 4,64 30,59 GÇ30 54,11 49,07 6,7 4,64 27,9 GÇ45 53,8 48,95 8,9 4,61 28,1 GÇ60 55,6 48,6 10,5 4,56 28,8 W 0 52,8 48,4 6 4,61 26,26 WP 0,7 64,7 52,6 7 4,92 30,38 WP 1 64,9 58,8 7,1 4,88 30,49 WP 1,4 59,5 51,1 7,8 4,59 30,25 WÇ30 49,22 49,02 6,96 4,45 25,67 WÇ45 53,22 51,71 8,56 4,62 28,58 WÇ60 51,23 46,76 10,9 4,56 26,28 V 0 60,5 47,2 7,7 4,74 30,42 VP 0,7 63,9 51,6 8,6 4,76 29,86 VP 1 62,1 52,9 8,8 4,82 29,45 VP 1,4 68,2 51,3 8,9 4,81 29,03 VÇ30 50,05 43,47 8,54 4,56 25,66 VÇ45 50,55 42,34 9,29 4,54 23,77 VÇ60 53,6 47,75 9,43 4,54 27,05 73
Su/bağlayıcı oranı eşit olan bütün numunelerde C40-50 arasında basınç dayanımları elde edilmiştir. Su/çimento oranı bütün numuneler için eşit olduğundan betona katılan lif miktarının artmasının Tablo 3.2 de görüldüğü gibi basınç dayanımı üzerinde fazla bir etkisi olmamıştır. EĞİLME DAYANIMI (MPa) 10 8 6 4 2 0 G SERİSİ W SERİSİ V SERİSİ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 POLİPROPİLEN LİF MİKTARI (kg) EĞİLME DAYANIMI (MPa) 12 10 8 6 4 2 0 G SERİSİ W SERİSİ V SERİSİ 0 10 20 30 40 50 60 70 ÇELİK LİF MİKTARI (kg) Şekil 3.5: Lif Oranı- Eğilme Dayanımı Değişimi. Tablo 3.2 de kendiliğinden yerleşen beton numunelerinde lif miktarına bağlı olarak eğilme dayanımlarındaki değişim görülmektedir. Lifsiz numuneler incelendiğinde G0 numunesinin 4,6 MPa ile en düşük eğilme dayanımına sahip olduğu, bunun yanında V0 numunesinin ise 7,7 MPa ile en yüksek değerde olduğu görülmektedir. Şekil 3.2 deki grafik incelendiğinde bütün serilerdeki polipropilen lifli numunelerde max 7 kg kadar lif ilave edilmesinin eğilme dayanımını ortalama %20 kadar arttırdığı, çelik lifli numunelerde ise bu artışın G serisinde %130 iken W serisinde %80, V serisinde ise %20 de kalmıştır. Yapılan eğilme deneyinde lifsiz numunelerin kırılmalarının ani ve erken olduğu, lifli numunelerde ise betonun daha sünek bir yapı kazanması sonucu kırılmanın daha geç ve sünek bir kırılma özelliğinde olduğu deney sırasında gözlemlenmiştir. Silindir numunelere basınç deneyi uygulanmadan önce numunelerin düşey yer değiştirmelerini ölçmek amacıyla her bir silindir numuneye çerçeve takıldı. Çerçeve üzerinde bulunan kompratör yardımıyla her 25 kn luk yüke karşılık gelen düşey yer değiştirme değeri okunarak elastisite modülleri hesaplandı. Tablo 3.2 ye bakıldığında elastisite modülünün polipropilen lifli numunelerde ortalama 29-30 GPa, çelik lifli numunelerde ise 25-29 GPa arasında olduğu görülmektedir. 74
4. Genel Sonuçlar KYB da sabit su/çimento oranında lif ilave edilmesiyle işlenebilirliği arttırmak kullanılan süperakışkanlaştırıcının miktarını arttırılmasıyla sağlanacağı ve lif miktarının artmasıyla da katkının kullanım miktarının da artacağı görülmüştür. Bunun yanında betonda fazla miktarda lif ve buna bağlı olarak katkı kullanımı segregasyon problemini ortaya çıkarmaktadır. Yapılan deneysel çalışmada serbest ortamda %1,4 ( 7 kg/m³) polipropilen lif, 60 kg/m³ çelik lif kullanılması durumunda işlenebilirliğin katkı miktarını uygun sınırlarda arttırılarak korunabildiği bu değerden daha yüksek miktarda lif kullanılması durumunda işlenebilirliğin bozulduğu görülmüştür. Donatılı bir ortamda ise polipropilen lifin 3,5 kg/³ e kadar kullanılması işlenebilirliği olumsuz anlamda fazla etkilemediği ancak bu değerden daha fazla kullanılmasında betonda ciddi yerleşme problemi yaratacağı düşülmekte olup betonun kendiliğinden yerleşme özelliği söz konusu olmamaktadır. Çelik lifte ise kullanılacak lif boyutu bu noktada önem kazanmakta olup donatı aralığına uygun boyutta lif seçilmesi halinde daha farklı sonuçlar elde edilebilineceği düşünülmektedir. Sabit 0,47 su/bağlayıcı oranına sahip betonlarda polipropilen lif miktarının değişimi basınç dayanımı ve elastisite modülü üzerinde önemli bir etkisi olmadığı, 235 kg/m³ su ve 350 kg/m³ çimentoya ilave 150 kg/m³ uçucu kül kullanılarak C40-C50 değerinde betonlar üretmek mümkün olduğu görülmüştür. Eğilme dayanımlarında üç farklı süperakışkanlaştırıcı katkı ile üretilen betonlarda lif miktarının artmasıyla artmasıyla G ve V serisinde %15, W serisinde ise %30 luk bir artış görülmüştür. Gevrek bir malzeme olan betonun lif katılmasıyla sünek bir yapı kazandığı bilinmektedir. Yapılan üç noktalı eğilme deneyinde lifsiz numunelerin ani kırılma gözterdiği lifli numunelerin ise daha sünek bir kırılma oluşturduğu görülmüştür. Daha somut bir veri elde edilebilmesi açısından enerji deneyi yapılarak betonun kırılma enerjisinin belirlenmesi şekil değiştirme kapasitesinin incelenmesi gerekir. Kaynaklar ACI 544.1R-96, 1996. State of the Art Report On Fibre Reinforced Concrete. Alkan G., 2004. Polipropilen Lifli Betonun Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Gaimster, R. and Dixon, N., 2003. Self-Compacting Concrete, in Advanced Concrete Technology. Okamura, H., 1997. Self Compacting High Performance Concrete, Concrete International, V.19, No:7, 50-54. Özkul, M.,H., 2002. Beton Teknolojisinde Bir Devrim: Kendiliğinden Yerleşen-Sıkışan Beton, 52, 64-71. Sağlam, R.,A., Parlak, N., Doğan, A., Ü. ve Özkul, M.,H., 2005. Kendiliğinden Yerleşen Betonda Çimento Katkı Uyumu, 6.Ulusan Beton Kongresi, İTÜ, İstanbul, 16-18 Kasım 2005, s. 213-224. 75
76