Rheological propeties of engineered cementitious composites containing fly ash

Abstract

Bu araştırmada, tasarlanmış çimento bağlayıcılı kompozitlerin (ECC) taze, reolojik ve mekanik özelliklerini etkileme ihtimali olan parametreler incelenmiştir. Mikromekanik tasarım yönetemleri ile opimizasyonu gerçekleştirilmiş olan ECC'nin mekanik özelliklerinin daha verimli bir biçimde belirlenebilmesi için su/bağlayıcı oranı (S/B), kum/bağlayıcı oranı (K/B), süperakışkanlaştırıcı/bağlayıcı oranı (SA/B) ve en büyük agrega tane boyutu (Dmak) parametrelerinin toplu etkilerinin araştırılması amacı ile 36 farklı ECC karışımı hazırlanmıştır. Mini-yayılma testi, Marsh hunisi ve rotasyonel viskozimetre deneyleri ile ECC karışımlarının taze ve reolojik özellikleri belirlenmiştir. Basınç dayanımı ve dört noktada eğilmede çekme dayanımı deneyleri 28 günlük sertleşmiş ECC numunelerinin mekanik özelliklerini belirlemek için kullanıldı. Deney sonuçları; S/B, K/B ve SA/B parametrelerinin ECC karışımlarının taze reolojik ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde etkilerken, Dmak parametresi sadece ECC karışımlarının kiriş orta açıklık sehim kapasitesinin belirlenmesinde istatistiksel olarak etkili olduğunu göstermiştir. Mini yayılma testi, Marsh hunisi akma zamanı, rotasyonel viskozimetre, basınç dayanımı ve dört noktada eğilmede çekme dayanımları için test edilen parametrelerin istatistiksel olarak anlamlı regrasyon modelleri kuruldu. Bu şartlar altındaki en uygun işlenebilirlik ve mekanik özelliklerine sahip ECC karışımının tespit edilmesi için çok amaçlı optimizasyon problemi belirlenip çözümü gerçekleştirilmiştir.

In this thesis, parameters of Engineered Cementitious Composites (ECC) design, which most possibly affecting the fresh, rheological and mechanical properties are investigated. An experimental program that contains thirty-six different mixtures was undertaken to evaluate the combined effect of following factors: water-binder (W/B), sand-binder (S/B), superplasticizer-binder (SP/B) ratios and maximum aggregate size (Dmax) for the purpose of more effectively realizing mechanical properties optimized through micromechanical design theory. Mini-slump, Marsh cone, rotational viscometer were used to evaluate fresh and rheological properties of ECC. Compressive strength and four-point bending tests were used for mechanical characteristics on the 28 days age ECC specimens. Test results indicate that W/B, S/B and SP/B parameters strongly affect the fresh, rheological and mechanical properties while Dmax only statistically effective on the mid-span beam deflection values of the ECC. The effects of studied parameter (W/B, S/B, SP/B and Dmax) were characterized and analyzed using regression models, which can identify the primary factors and their interactions on the measured properties. Statistically significant regression models were developed for mini slump, Marsh cone, yield stress, plastic viscosity, compressive strength, mid-span beam deflection, modulus of rupture as function of W/B, S/B, SP/B and Dmax. To find out the best possible ECC mixtue under the condition of this research concept for the desired workability and mechanical characteristics, a multi-objective optimization problem was defined and solved based on developed regression models.