Ultra-thin engineered cementitious composites overlay systems for rehabilitation of rigid concrete pavements

Abstract

Son yıllarda, köprü tabliyeleri, otoyollar, havaalanı kaplamaları ve endüstriyel zeminlerin onarımında rijit beton kaplamaların kullanımı hızla artmaktadır. Bir kaplamanın temel amacı, zararlı maddelerin ve suyun girişini engelleyerek yapının servis ömrünü uzatmak ve dayanıklı aşınma yüzeyi sağlamaktır. Ayrıca, kaplama, döşeme ve köprü tabliyelerinin yüklenme durumlarına uyumlu olarak yeterli yük taşıma kapasitesi sağlar. Tasarlanmış Çimento Bağlayıcılı Kompozitlerin (ECC) üstün süneklilik ve dayanıklılık özelliklerinden dolayı, bu malzemeleri geleneksel kaplama malzemelerinin yerine kullanılabilecek önemli bir alternatif kaplama malzemesi olmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, kaplama malzemesi olarak kullanılan farklı kalınlıklara sahip ECC'nin performansı incelenmiştir. İki farklı ECC-kaplama karışımı incelenmiştir: birinci karışım, yüksek dayanım ve orta derecede süneklilik, ikinci karışım ise orta dayanım ve yüksek süneklilik özelliklerine sahiptir. Ayrıca, kontrol karışımı olarak genel kaplama malzemesi olarak kullanılan mikro-silis betonu (MSB) üretilmiştir. Performans kriterleri olarak, monolitik numunelerde basınç ve eğilmede çekme dayanımı, kuruma ve kısıtlanmış rötre ve tabakalı numunelerde ise eğilmede çekme dayanımı ve yansıma çatlağı özellikleri araştırılmıştır. Test sonuçları, aynı geometrik ölçüler ve yükleme koşulları altında, tabakalı ECC kirişlerinin kompozit MSB numunelerine kıyasla yük taşıma kapasitesini ve maksimum yükleme altındaki şekil değiştirme özelliğini önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Döşeme kaplaması, Tasarlanmış Çimento Bağlayıcılı Kompozitler (ECC), Yansıma çatlağı, Eğilmede çekme dayanımı performansı.

In recent years, the use of rigid concrete overlay has become increasingly popular in bridge deck, highway and airport pavements and industrial floor rehabilitation. The main purpose of an overlay is to extend the service life of the structure by providing protection from the penetration of aggressive agents and water and a durable wearing surface. Moreover the overlay provides adequate load bearing capacity, which is compatible with the loading of the pavement and bridge deck. The superior ductility and improved durability characteristics of Engineered Cementitious Composites (ECC) suggest that they could be used as an attractive alternative to conventional overlay materials. In this study, the performance of ECC as pavement overlay material with different thicknesses is investigated. Two different ECC-overlay mixture designs are investigated: one with high strength and moderate ductility, and the other with moderate strength and high ductility. Micro-silica concrete (MSC), generally used as overlay material, is also prepared as a control mixture. For monolithic specimens, compressive strength, flexural strength, drying shrinkage and restrained shrinkage, and for layered specimens flexural strength and reflective cracking characteristics are investigated as performance criterias, respectively. The test results show that, for the same geometry and loading conditions, layered ECC beams have a significantly increase of both load carrying capacity and deformability by deflection at ultimate load, and shows better crack width control in comparison with MSC composite beam.Keywords: Pavement overlay, Engineered Cementitious Composites (ECC), Reflective cracking, Flexural performance.