Bitlis pomzası ile kendiliğinden yerleşen fiber takviyeli hafif beton tasarımı ve özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışması, Bitlis pomzası ile kendiliğinden yerleşen fiber takviyelihafif beton tasarımı ve özelliklerinin araştırılması üzerine laboratuvar çalışması sonuçlarını sunmaktadır. Tez çalışmasında, bağlayıcı olarak CEM I 42.5 N tipi çimento kullanılmıştır. Bununla birlikte, uçucu kül (UK) ve volkanik pomza taşı tozu (PT) viskozite arttırıcı katkı olarak kullanılmıştır. Karışım tasarımında, çimento 400kg/m3dozajda, bahsedilen bu katkılar ise 150 kg/m3 oranlarında kullanılmıştır. Tasarım sürecinde farklı uzunluk ve boy/çap oranlarına sahip, 4 çelik ve 2 polipropilen sentetik fiber kullanılmıştır. Tüm tasarımlarda, kaba agrega olarak volkanik pomza taşı kullanılmışken, tasarım sürecinde ince agrega olarak doğal nehir kumu kullanılmıştır. Tüm bu malzemeler ile birlikte akma-yayılma, V-hunisi ve L-kutusu deneyleri uygulanarak 13 fiber takviyeli kendiliğinden yerleşen hafif beton (FTKYHB) tasarlanmıştır. Tasarlanan FTKYHB'lar 3, 7, 14, 28, 56, 90 ve 150 günlük 23±2⁰C standart su kürü uygulanmıştır. Her bir kür yaşı sonrasında, tasarlanan beton serilerine basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı ve ultrasonik ses geçirgenlik deneyleri uygulanmıştır. Buna ek olarak, 28 ve 90 günlük kür yaşı sonrasında bazı durabilite deneyleri uygulanmıştır. Tasarlanan FTKYHB'ların durabilite özelliklerini belirleyebilmek için yüksek sıcaklık, donma-çözünme, ıslanma-kuruma ve asite dayanıklılık deneyleri uygulanmıştır. Genel sonuç olarak, FTKYHB tasarımı 13 farklı beton karışımı (D1-D13) ile sağlanmıştır ve bu tasarımı gerçekleştirilen betonların taze beton, dayanım ve durabilite özellikleri belirlenmiştir. Çalışma sonucunda genel olarak daha kısa fiberlerin kullanıldığı beton karışımlarının taze beton özelliklerinde gelişmeler gözlenmiştir. Buna zıt olarak, makro fiberlerin kullanıldığı serilerin eğilmede çekme dayanımları daha yüksek sonuçlar verirken mikro fiber kullanılan karışımlarda daha düşük dayanım değerleri elde edilmiştir. En iyi sonuçlar karışımında UK katkısı içeren beton serilerinden ve en kötü sonuçlar ise polipropilen sentetik fiber içeren ve katkı olarak PT içeren serilerden elde edilmiştir. 28 günlük kür yaşı sonrasında, tüm tasarlanan FTKYHB'lar taşıyıcı beton özellikleri kazanmıştır. FTKYHB tasarımında UK kullanımı daha iyi dayanım ve durabilite özellikleri verirken karışımında PT kullanılan seriler bunu takip etmiştir.

This thesis reports a laboratory work results on the design of fibre reinforced self-compacting lightweight concrete produced with Bitlis pumice and investigation of properties. In the thesis, CEM I 42.5 N type cement was used as a binder. Moreover, fly ash (FA) and volcanic pumice powder (VPP) were used as viscosity enhancing admixtures. In the mix design, cement was used in dosages of 400kg/m3 with mentioned powder admixtures in the rate of 150 kg/m3. In the design process, 4 steel and 2 polypropylene synthetic fibres were used having different lengths and aspect ratios. While volcanic pumice aggregate was been using as a coarse aggregate, natural river sand aggregate was used as the fine aggregate in the design process. With all these materials, 13 Fibre reinforced self-compacting lightweight concrete (FRSCLWC) were designed applying slump-flow, V-funnel and L-box tests. Designed FRSCLWCs were cured at the ages of 3, 7, 14, 28, 56, 90 and 150-days in standard water cure at the temperature of 23±2⁰C. After the curing process, compressive strength, flexural tensile strength and ultrasonic pulse velocity tests were applied at each curing day. Besides, some durability tests were also implemented after 28 and 90-curing days. High temperature, freezing-thawing, wetting-drying and acid resistance tests were performed to detected durability properties of designed FRSCLWCs.FRSCLWC design was achieved in 13 different concrete mixes (D1-D13) and identified their fresh concrete, strength and durability properties. As general result, an improvement was observed on fresh concrete properties with using of smaller fibres in the mix design. On the contrary, concrete series having macro fibres gave higher flexural tensile strengths while concrete series having micro fibres were giving lowers. The best results were obtained from the concrete series including macro steel fibres and FA while the worst result obtained from the concrete series containing polypropylene synthetic fibres and VPP. After the 28-curing day, all designed FRSCLWCs gained structural concrete properties. FA using in the FRSCLWC design gave the better strength and durability properties and VPP using followed it.