Bağlayıcı hamurun yapısının betonun kısa süreli inelastik davranışındaki işlevi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada bağlayıcı hamurun yapısının betonun kı sa süreli tek eksenli basınç yükleri altındaki inelâstik davranış ındaki işlevi incelenmektedir. Bu amaçla, üretilen betonlarda agrega fazının karakteristikleri (agreganın cin si, granülometrisi, beton içindeki hacim oranı) sabit tutul muş, buna karşı bağlayıcı hamurun yapısı çeşitli yöntemler le değiştirilmiştir ; ancak betonların önemli bir bölümünde bu yöntem 2 farklı agrega granülometrisinde ayrı ayrı uygu lanmıştır. Bağlayıcı hamurun yapısı Su/Çimento oranını de ğiştirerek, beton içine hava sürükleyerek, çimentonun bir bölümünü uçucu külle veya kalker filleri ile ikame ederek değiştirilmiştir. Bu şekilde elde edilen çeşitli betonlardan üretilmiş silindir şeklindeki numunelerde, belirli sıcaklık ve rutubet koşullarında, enine ve boyuna şekildeğiştirmeler ölçülerek kısa süreli basınç deneyleri uygulanmıştır. Deney sonuçları, bağlayıcı hamurun yapısının betonun tek eksenli basınç altındaki kısa süreli davranışında önem li bir işlevi olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmada, beto nun elâstiklik modülünün bağlayıcı hamurun kılcal boşluk ya pısına (mikroyapısına) karşı duyarlı olmadığı ve yalnızca agregalar arasındaki toplam jel miktarı ile ilgili bulundu ğu ; buna karşı inelâstik özeliklerin (süreksizlik sınırı, çözülme sınırı, basınç dayanımı ve bu gerilmelerle ilgili şe kildeğiştirmeler) hamur mikroyapısına karşı duyarlı olduğu ve sadece toplam jel miktarı ile ilgili parametrelerin Jel/ Hacim oranı gibi) inelâstik özelikleri belirtemeyeceği gös terilmiştir. Araştırmada elde edilen sonuçlara göre iri Ag rega - Harç bağ dayanımları bağlayıcı hamurun Su/Çimento ora nından önemli derecede etkilenmekte ve bu durum süreksizlik sınırının ve aynı zamanda Süreksizlik Sınırı/Basınç Dayanımı oranının da Su/Çimento oranından belirli şekilde etkilenmesi ne yol açmaktadır. Bundan başka betonun basınç dayanımındanII ayırdedilebilen bir çözülme sınırına sahip olması ancak az boşluklu bir hamur fazının bulunmasıyla mümkündür. Çalışmada bağlayıcı hamur içindeki çeşitli boşluk tiplerinin (kılcal, sürüklenmiş hava, hapsolmuş haya) ine lâstik özelikler üzerindeki etkilerinin önemli derecede fark lı olduğu gösterilmektedir. Toplam hacmi aynı olan boşluk lardan, inelâstik davranış üzerinde en önemli etkiye kılcal boşluklar sahip olmakta, bunları sırasıyla sürüklenmiş hava boşlukları ve hapsolmuş hava boşlukları (sıkıştırma yeter sizliğinden değil, granülometrinin uygunsuzluğundan dolayı betonda kalan) izlemektedir. Bu sonuçlara dayanarak bile - simleri uygulama sınırları içinde kalan, iyi bir şekilde yerleştirilmiş ve doğal kum-çakılla üretilen katkısız beton larda değişkeni C/E olan basınç dayanımı formüllerinin de ğişkeni C/(E+h) olanlara göre daha uygun olduğu hava sü rükleniş betonlarda ise f(C/E, h) şeklinde daha gelişmiş ye ni formüllerin bulunmasının gereği belirtilmiştir. Araştırmada bunlardan başka betonun elistiklik modü lü ile basınç davanımı arasında uveulamada kullanılan for müllerin betonun yapısı ve basınç yükleri altındaki davra nışı açısından fiziksel bir anlama sahip olmadıkları bun ların sadece istatiksel anlamda bir ilgiden ibaret bulun duklarına dikkat çekilmektedir. Diğer taraftan çimentonun bir bölüntünün uçucu külle veya kalker filleri ile ikame edilmesinin inelâstik karakteristikler üzerinde bazı olumlu yönde etkileri gözlenmiştir. Buna dayanarak çimentonun bir bölümünün bu malzemelerle ikamesinin, bu konulardaki gerek li araştırmalar tamamlandıktan sonra, mühendislik uygulama sı açısından yararlı olabileceği belirtilmektedir. Bağlayıcı hamurun yapısının betonun kısa süreli ine lâstik davranışında önemli bir işleve sahip bulunduğu olgu suna dayanılarak, betonun mekanik davranışının bağlayıcı hamurun yapısal özeliklerinin fonksiyonu olarak incelenme - sinin ilginç ve yararlı olacağı belirtilmiştir. Bu aynı za manda bir taraftan betonun mekanik özelikleri, diğer taraf tan bağlayıcı hamurların yapısı üzerinde şimdiye kadar yo ğunlaşmış bulunan iki büyük araştırma birikiminin birbirine bağlanmasını da sağlayacaktır.

RESUME Dans ce travail on etudie la fonction de la structure de la pâte liante sur le comportement inelastique du beton soumis â une sollicitation uniaxiale de compression de courte duree. Afin de realiser cette recherche on a conf ectionnâ des betons dont les caracteristiques du granulat telles que sa nature, sa composition granuloma trique et sa fraction volumetrique sont maintenues constantes. Par contre la structure de la pâte liante a ete variee selon les moyens suivants : - Variation du rapport eau/ciment, - Ad junction d'un entraîneur d'air, - Remplacement d'une par tie de ciment par une cendre volante ou par un filler calcaire. Les essais ont ete repetes pour deux series dans lesquelles on a change la granulometrie du granulat. Les essais de compression de courte duree avec des mesures de deformations longitudinales et transver sales ont et«§ effectues sur les eprouvettes cylindriques, dans des conditions de temperature et d'humiditS determinees. D'apres les resultats obtenus on a ioııtrğ que la structure de la pate liante joue un r8le important dans le comportement du beton sous des charges de compression. Le module d'elasticite du beton n' est pas sensible â la micro- structure ou en d'autre terme â la structure capillaire de la pâte liante ; il n'est contrSle que par la quantite du gel present entre les granulats. En revanche, le comportementIV inelastique est influence par cette microstructure, et les parametres quantitatif s, comme le rapport gel/espace, ne suffisent pas â determiner les caracteristiques inelastiques, c'est-â- dire, la limite de discontinuity, la limite de decohesion, la resistance â la compression et les deforma tions correspondantes â ces limites. L' adherence entre le gravier et le mortier est tres sensible au rapport eau / ciment de la pâte liante et de meme la limite de discontinuite et le rapport de cette limite â la resistance â la compression le sont aussi en consequence, D 'autre part, 1'existence d'une limite de decohesion distincte de la resistance â la compression, necessite une structure peu poreuse de la pâte liante. Les pores de divers origines se trouvant dans la pate liante (capillaires, bulles d'air entraînees, pores macroscopiques) ont des effets assez differents sur 1' inelasticite du beton. Les pores capillaires agissent en grande partie sur les caracteristiques inelastiques parmi d'autres ; par ordre decroissant viennent ensuite l'effet des bulles d'air et enfin des pores macroscopiques (causes non par la manque de compaction, mais par le defaut de la granulometrie). Par la suite on a conclu que pour les betons courants, sans adjuvant, confectionnes avec du sable et du gravier naturels et serres d'une manure satisfaisante, les formules de resistance â la compression de la forme R = f (C/E) s'adaptent mieux que celles de la forme R = f (C/(E+h)) ('ou h presente le volume d'air present dans 1 va? de baton), tandis que pour les betons â air entraîne on doit elaborer de nouvelles formules de la forme R = f(C/E, h). On remarque aussi que les formules qui etablissent une relation entre le module d'elasticite et la resistance â la compression, n'ont pas un sens physique tant qu'on envisage la structure du beton et son comportement inilastique; celles-ci ont plutot un sens statistique. D'autre part dans quelques essais de nombre limite, realises sur des betons ou une partie du ciment avait ete remplacşe par de la cendre volante ou par du filler calcaire, on a constate certaines ameliorations dans les caracteristiques inelastiques. En se basant sur ce fait on precise que le remplacement d'une partie de ciment par ces materiaux semble etre tr& avantageuxaux domaines des travaux publics â condition qu'on entre - prenne des recherches ulterieures plus poussees. En se basant au fait que la structure de la pâte liante joue un r8le important dans le comportement inelastique du beton, on remarque qu'il sera interessant et benefique d'etudier le comportement mecanique du beton en fonction des proprietes structurales de la pâte liante, Ceci servira en meme temps d'etablir une liaison entre les deux grands groupes de recherches accomplis jusqu'a maintenant qui se sont concentres sur le comportement mecanique du beton d' une part et sur la structure des pâtes liantes d' autre part.