Fracture behavior of high strength concretes containing silica fume and metakaolin

Abstract

Bu tezde metakaolin (MK) ve silis dumanı (SD) içeren yüksek dayanımlı betonların kırılma davranışlarının deneysel olarak incelendiği bir çalışma sunulmuştur. Deneysel çalışma için su-bağlayıcı oranı (s/b) 0.28 ve toplam bağlayıcı miktarı 570 kg/m3 alınarak beton karışımları tasarlanmıştır. MK ve SD'nin beton üzerindeki etkisini görmek amacıyla, bu mineral katkı malzemeleri %5 ve %15 oranlarında toplam bağlayıcı miktarına göre çimentoyla ağırlıkça yerdeğiştirilerek kullanılmışlardır. Ayrıca, karşılaştırma amaçlı olarak MK ve SD içermeyen yalın bir beton karışımı da kontrol beton olarak üretilmiştir. MK ve SD'nin etkilerini incelemek amacıyla 28 günlük kür süresi sonunda betonların basınç dayanımı, yarma ve eğilmede çekme dayanımları, elastisite modülleri, kırılma enerjileri ve karakteristik boylarındaki değişimler incelenmiştir. Sonuçlara göre mineral katkı malzemesi kullanılarak üretilen betonlarda daha yüksek kırılma enerjisi elde edilmistir. Bunun yanısıra MK içeren betonlar SD içerenlere göre benzer davranış göstermişlerdir. Mineral katkı içeren betonlarda değişim düzeyinin %5'ten %15'e çıkarılması beton performansının daha da iyileşmesine yol açmıştır.

The study presented in this thesis reports the findings of an experimental study conducted on fracture behavior of high strength concretes incorporating metakaolin (MK) and silica fume (SF). The concrete mixtures with water-to-binder (w/b) ratio of 0.28 and 570 kg/m3 binder content were designed for the experimental study. MK or SF modification was achieved through replacing Portland cement (PC) with mineral admixture by 5% and 15% of the total binder content. Moreover, a plain concrete mixture was produced as control for comparison. The effectiveness of MK and SF incorporation on the compressive strength, splitting and flexural strengths, modulus of elasticity, fracture energy, and characteristic length of concrete were monitored at the end of 28 days of water curing. The results have revealed that the utilization of mineral admixtures provided improvement in fracture properties such as increased fracture energy. Moreover, the results obtained for SF concretes demonstrated a similar trend to the ones incorporating MK. Increasing the replacement level from 5% to 15% resulted in relatively better performance for the concretes including mineral admixture.