Improving the ductility properties of lightweight concrete by steel fiber addition

Abstract

Bu çalışmada, çelik lifsiz ve çelik lifli soğuk bağlama yöntemi ile üretilmiş uçucu kül hafif agregası içeren betonların mekanik ve kırılma özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Hafif agregalı betonlar, iki farklı yapay hafif agrega hacimsel oranı ile 0.40 su çimento oranı ve 400 kg/m3 çimento dozajında üretilmiştir. Üç farklı narinlik oranına sahip (L/d); 55, 65 ve 80, kanca uçlu çelik lifler beton hacminin yüzdece 0.35, 0.70, 1.0 ve 1.5?i olmak üzere dört farklı hacimsel oranda betonlara katılmıştır. 28 günlük su kürü sonrası, hafif agrega hacim oranının, çelik lif narinlik ve hacim oranlarının betonun basınç, yarmada çekme, eğilmede çekme ve beton ile donatı arasındaki aderans dayanımları, elastisite modülü, kırılma enerjisi ve karakteristik boyu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sonuçlar çelik lif kullanımının betonun yarmada çekme, eğilmede çekme ve beton ile donatı arasındaki aderans dayanımlarını iyileştirdiğini göstermiştir. Ancak basınç dayanımı çelik lif kullanımından çok fazla etkilenmemiştir. Karakteristik boy ve kırılma enerjisi çelik lif kullanımından önemli bir şekilde etkilenmiştir. Ayrıca, basınç, yarmada çekme, eğilmede çekme, ve beton ile donatı arasındaki aderans dayanımları, kırılma enerjisi ve karakteristik boy hafif agrega hacimsel oranından önemli bir ölçüde etkilenmiştir.Anahtar Kelimeler: Beton; Kırılma özellikleri; Soğuk bağlanmış hafif uçucu kül agregası; Mekanik özellikler; Çelik lif.

In this study, the mechanical and fracture properties of the cold bonded fly ash lightweight aggregate concretes (LWACs) with and without steel fiber were experimentally investigated. The LWAC with a constant water-to-cement ratio of 0.40 and 400 kg/m3 cement content were produced with two different volume fraction of artificial fly ash lightweight aggregates. Three types of hooked-end steel fibers with the aspect ratios of 55, 65, and 80 were utilized with four different volume fractions of 0.35, 0.70, 1.00, and 1.50% of concrete volume. The effectiveness of aspect ratio, steel fiber volume fraction, and lightweight aggregate volume fraction on the compressive, splitting tensile, flexural and bond strengths, modulus of elasticity, fracture energy and characteristic length of concrete were investigated at the end of 28-days of water curing. The results have revealed that utilization of steel fiber enhanced splitting tensile, flexural, bond strengths of LWACs. The compressive strength, however, were not affected significantly by the steel fiber addition. The utilization of steel fiber considerably increased the fracture energy and characteristic length. Moreover, the compressive, splitting tensile, flexural and bond strengths, fracture energy, and characteristic length were significantly influenced by the artificial fly ash lightweight aggregate content.Keywords: Concrete; Fracture properties; Lightweight cold-bonded fly ash aggregate; Mechanical properties; Steel fiber.