Numerical modeling and experimental evaluation of shrinkage of concretes incorporating fly ash and silica fume

Abstract

Rötre genellikle sertleşmiş betonun önemli bir özelliği olarak ele alınır. Kuruma sürecinde boşluk yapısında bulunan serbest ve emilmiş su kaybedilir. Betonun rötresi kısıtlandığı zaman betonda olşan gerilmelere bağlı olarak çatlak oluşumu gözlenir. Bu çatlaklardan zararlı maddelerin geçmesiyle betonun dayanım ve dayanıklılıgında azalma olur. Bu çalışman ilk aşamasinda genetik programlama ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılarak rötre tahmin modelleri geliştirilmiştir. Modellerin eğitimi ve test edilmesi için literatürden veri toplanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise uçucu kül ve silis dumanı içeren betonlar hazırlanarak kırk günlük kuruma sürecinde rötreleri ölçülmüştür. En yüksek rötre değerleri en çok mineral katkı içeren betonlarda gözlenmiştir. Bunların yanı sıra deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar tahmin modellerinin verdikleriyle karşılaştırılmışlardır. YSA ile elde edilen değerlerin GP ile elde edilenlere göre gerçeğe daha yakın oldukları görülmüştür.Anahtar kelimeler: Rötre, Modelleme, Tahmin deneysel doğrulama, Mineral katkılar

Shrinkage is generally considered as an important hardened concrete property. During the drying process, free and absorbed water is lost from the concrete. When the drying shrinkage is restrained, cracks can occur, depending on the internal stresses in the concrete. The ingress of deleterious materials through these cracks can cause decrease in the compressive strength and the durability of concrete. In the first stage of the study, prediction models through gene expression programming (GEP) and neural network (NN) were derived. The data set used for training and testing covers the experimental data presented in the literature. In the second stage of the study presented herein, the findings of an experimental study on drying shrinkage behavior of concretes incorporated with silica fume (SF) and fly ash (FA) were reported. Free shrinkage strain measurements as well as corresponding weight loss were measured over 40 days of drying. The obtained experimental results were also used for the validation of the proposed prediction models. The highest amount of mineral admixture resulted in high shrinkage strain development. Moreover, the proposed NN model also accurately predicted the values obtained from experimental study. The errors obtained from GEP model were very high, especially for SF incorporated concrete Keywords: Shrinkage, modeling, Prediction, Experimental validation, Mineral admixtures