High early strength ductile cementitious composites with characteristics of low early age shrinkage

Abstract

Beton altyapılarının performansındaki düşüşler genellikle servis ömrü boyunca çeşitli bozulma mekanizmaları sebebiyle ortaya çıkabilecek çatlak oluşumlarıyla ilişkilendirilmektedir. Çoğu zaman, performans düşüklüğüne sebep olan yıpranmış bölümlerin hızlı bir şekilde onarılması gerekli olmaktadır. Bu sebeple, kısa sürede yeterli oranda dayanım kazanabilen, çevresel ve mekanik yüklemeler sonucu oluşan deformasyonlara karşı dayanıklı ve erken yaş rötre çatlaklarını engelleyebilen boyutsal kararlılığa sahip, sünek tamir malzemelerinin geliştirilmesi oldukça önem arz etmektedir. Bu çalışmada, bahsedilen tarzda bir malzemenin (erken dayanımı yüksek, tasarlanmış çimento esaslı kompozit ? HES-ECC) performansı mekanik ve boyutsal kararlılık özellikleri incelenerek araştırılmıştır. Bunun için, farklı su - bağlayıcı malzeme ve cüruf - Portland çimentosu oranlarına sahip kompozit malzemeler üretilmiştir. Kompozit özelliklerinin süneklik ve erken yaş rötresi bakımından iyileştirilebilmesi için suya doygun hafif agregalar (LWA) karışımlarda kullanılan kum ile değiştirilmiştir. Deney sonuçları, bu çalışmada geliştirilen HES-ECC karışımlarının büyük çoğunluğunun altı saat sonunda 20 MPa?dan fazla basınç dayanımı ve minimum 6 MPa eğilme dayanımına ulaştığını göstermektedir. Ayrıca, HES-ECC karışımları önemli ölçüde düşüş gösteren otojen rötre şekil değiştirme kapasiteleriyle beraber, normal dayanıma sahip ECC numunelerine yakın seviyelerde şekil değiştirme sertleşmesi göstermiştir. Elde edilen bu özellikler erken yaş çatlaklarının oluşumunda tehlike arz etmemektedir. Tüm bu çelişkili parametrelerin biraraya getirilmesi HES-ECC?nin hızlı ve sağlam bir onarım için gerekli şartları sağladığını göstermektedir.

Reduced performance in concrete infrastructures is mainly caused by the formation of cracks, which may arise due to deteriorating mechanisms during service life. In most cases, reduced performance calls for urgent repairs to the degraded section. Therefore, it is highly desirable to develop dimensionally stable, ductile repair materials that can attain adequately high strength in a limited amount of time, compensate for significant deformation due to mechanical and environmental loadings, and prevent early-age shrinkage cracks. In this paper, the performance of such a material (High Early Strength Engineered Cementitious Composites ? HES-ECC with very low early-age shrinkage capacity) was investigated by studying mechanical properties and dimensional stability. Composites were produced with different water to cementitious materials and slag to Portland cement ratios. In order to rehabilitate composite properties in terms of ductility and early age shrinkage characteristics, saturated lightweight aggregates replaced sand in the mixtures. The experimental results show that the majority of HES-ECC mixtures developed in this study attained compressive strength values of more than 20.0 MPa and minimum flexural strength of 6.0 MPa within six hours. Moreover, the HES-ECC mixtures exhibited strain-hardening behavior with strain capacities comparable to normal strength ECC, as well as substantially reduced autogenous shrinkage strain capacity, both which are unlikely to trigger the formation of cracks in tension at early ages. The integration of these conflicting parameters suggests that HES-ECC can easily meet the need for fast and durable repairs.