Effect of internal curing caused by saturated lightweight aggregate on the properties of engineered cementitious composites

Abstract

Bu çalışmada, suya doygun hafif agrega olarak kullanılan genleştirilmiş perlitin tasarlanmış çimento esaslı kompozitlerin (ECC) mekanik ve rötre özellikleri ve kendiliğinden iyileşme davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Genleştirilmiş perlit doygun yüzey kuru (DYK) durumuna getirilmiş ve ECC üretiminde kullanılan agrega ile %10, %20 ve %30 (ağırlıkça) oranlarında yer değiştirilmiştir. Karşılaştırma yapabilmek amacıyla, uçucu kül kullanarak, su-bağlayıcı malzeme oranının 0.27, agrega-çimento oranının 0.36, uçucu kül-çimento oranının 1.2 ve maksimum agrega boyutunun 400 µm olduğu ECC karışımı kontrol karışımı olarak üretilmiştir. Hazırlanan ECC karışımlarında basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı, matris kırılma tokluğu, kuruma rötresi, otojen rötre, kısıtlanmış rötre ve klorür iyonu geçirimliliği özellikleri karşılaştırılmıştır. Suya doygun hafif agreganın ECC karışımında kullanılan agreganın bir kısmı ile yer değiştirildiğinde karışımın basınç ve eğilmede çekme dayanımlarını olumsuz etkilemiştir. ECC üretiminde suya doygun hafif agrega kullanımıyla, matris kırılma tokluğu değeri azalırken, şekil değiştirme kapasitesi kısmen iyileşmiştir. Diğer taraftan, düşük matris kırılma tokluğu, ECC'de meydana gelen çoklu mikro-çatlak oluşumunda önemli bir etkendir. Kontrol karışımı ile karşılaştırıldığında Suya doygun hafif agreganın kullanımının, numunelerin kuruma rötresini arttırdığı fakat otojen ve kısıtlanmış rötre değerlerinde iyileşmeye sebep olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, suya doygun hafif agreganın değişim oranının artmasıyla oluşan kendiliğinden iyileşmeler sonucunda numunelerin klorür iyon geçirimliliği değerlerinde zamanla düşüşler görülmüştür.

This study investigates the effects of pre-soaked expanded perlite used as saturated lightweight aggregate (LWA), on mechanical and shrinkage properties, and self-healing behavior of Engineered Cemetitious Composites (ECC). Expanded perlite was brought to saturated surface dry condition (SSD) and replaced with 10, 20 and 30 % (by weight) of the aggregate used in ECC production. A control ECC mixture was prepared to compare the results, by using (FA) as mineral admixture, with water to cementitious material ratio of 0.27, aggregate to cement ratio of 0.36, (FA) to cement ratio of 1.2 and maximum aggregate size of 400 µm. The compared properties of the specimens prepared with these mixtures were compressive strength, flexural strength, deflection capacity, matrix fracture toughness, drying shrinkage, autogenous shrinkage, restrained shrinkage and chloride ion permeability. Test results showed that compressive strength and flexural strength of the specimens prepared with replaced saturated LWA was affected negatively. Deflections are partially improved while matrix fracture toughness values were all decreased by the saturated LWA replacement. On the other hand low matrix fracture toughness is beneficial for multiple cracking behavior of ECC. Saturated LWA replacement was shown to increase the drying shrinkage with respect to control mixture. However both autogenous and restrained shrinkage performance were improved. Moreover, self-healing behavior in terms of chloride ion penetration was triggered upon increasing LWA replacement level.