Effect of binding material composition on mechanical properties of concrete subjected to different exposure conditions

Abstract

ÖZET BAĞLAYICI MALZEME KARIŞIMININ DEĞİŞİK ORTAM KOŞULLARINA BIRAKILMIŞ BETONLARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ Bazı zeminlerde betonarme yapılar yüksek miktarda klorür ve sülfat tuzlarına maruz kalırlar. Bu tuzlar beton ve çelike yüksek miktarda zarar vermektedir. Bu ortamlarda betonun performansını artırmak çok önemlidir. Uçucu kül ve silis dumanının betona dahil edilmesiyle beton daha yoğun ve geçirimsiz olur. Bu çalışmada, 0.35, 0.50 ve 0.70 su-bağlayıcı oranında ve çeşitli portland çimentosu, uçucu kül ve silis dumanı kombinezonlarında hazırlanan numuneler yedi ve 28 günlük ve bir yıllık basınç ve yarma dayanımları ve 28 günlük statik elastik modülü için denenmiştir. Havada, suda ve yüzde beşlik klorür çözeltisinde bırakılan çekip-çıkarma numuneleri üzerinde bir yıllık çekip çıkarma ve uç kayması deneyleri yapılmıştır. Üretilen oniki karışımla, silis dumanı, uçucu kül, su-bağlayıcı oram, ortam, beton yaşı ve donatı korozyonunun aderans üzerine etkileri incelenmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki betonun performansını en fazla etkileyen değişken su- bağlayıcı oranı olmuştur; su-bağlayıcı oram basınç, yarma, çekip-çıkarma dayanımlarını, birim ağırlığı ve elastik modülünü azaltmıştır. Silis dumanı, basınç ve yarma dayanımını artırırken aderans dayanımım azaltmıştır. Beton ve çelik arasındaki aderans suda bekletilen numunelerde özellikle uçucu küllü betonlarda yükselmiştir. Basınç dayanımının artması ile aderans dayanımı da artmıştır. Bu çalışmada dört santimetrelik pas payı bütün beton çeşitlerinde donatıyı korozyondan korumak için yeterli olmuştur.

ABSTRACT EFFECT OF BINDING MATERIAL COMPOSITION ON MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE SUBJECTED TO DIFFERENT EXPOSURE CONDITIONS Reinforced concrete structures are exposed to high concentrations of chloride and sulfate salts in some parts of the soils. These salts have highly corrosive effect on both concrete and steel. It is imperative to improve the performance of concrete in such environments. Incorporation of fly ash, and silica fume in concrete makes it dense and impermeable. In this study, concrete specimens, at three water-binder ratios, namely 0.35, 0.50, 0.70, made with various combinations of portland cement, fly ash, and silica füme were tested at seven and 28 days and one year for compressive and split-tensile strength, and at 28 days for modulus of elasticity. The pullout specimens left in the air, water, and five per cent chloride solution were tested at one year for pullout strength and end slip. The effects of the silica fume, fly ash, water-binder ratio, environment, age, and reinforcement corrosion on bond strength were studied on produced twelve mixtures. Experiment results indicate that more effective variable on concrete's performance was the water-binder ratio; it decreases compressive, split-tensile and pullout strengths, unit weight and modulus of elasticity of the concrete. While silica fume increases the compressive and split-tensile strength it decreases the bond strength. It was observed that the bond strength between the concrete and reinforcement especially was higher for the fly ash concretes kept in water than those of other batches. The bond strength had a tendency to increase with increasing compressive strength. A cover thickness of four centimeters is found satisfactory to prevent the reinforcing bars against corrosion in all types of concretes.