Farklı tür ve oranlarda polimer lif katkısıyla üretilen harçların, yüksek sıcaklık etkisi altında mekanik davranışlarının incelenmesi

Abstract

Lifler eğilme dayanımını arttırmak ve bir ölçüde çatlakları engellemek için betona ilave edilmektedirler. Polimer türü lifler ise son zamanlarda beton endüstrisinde oldukça yaygın kullanım alanı bulan ucuz petrol türevi malzemelerdir. Bu katkıların beton içerisinde süreksizlik oluşturarak basınç dayanımını düşürme gibi liflerin bazı olumsuz etkileri bulunmaktadır.Bu çalışmada polimer lif katkısının, yüksek sıcaklık etkisi altında çimento harcının mekanik özelliklerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Ayrıca çimento harçlarının mekanik özelliklerine en yüksek katkıyı sağlayan en uygun lif boyu da belirlenmek istenmiştir.Böylece polimer lif katkısı ile çimento harçlarının basınç dayanımını düşürmeksizin, eğilme dayanımı ve sehim gibi bazı mekanik özelliklerin iyileştirmesi amaçlanmıştır.Bu amaçlara yönelik olarak çalışma üç kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda lif katkı oranı (% 2.0 hacim oranında) ve malzeme özellikleri (yalnız karbon lif) sabit tutularak dört farklı boyda (5 mm, 10 mm, 15 mm ve 20 mm) lif kullanılmış ve böylece çimento hamuruna en iyi mekanik özellikler kazandıran en uygun lif boyu tespit edilmiştir. İkinci kısımda lif boyları (10 mm) sabit olan üç farklı türdeki (HPP, CPP ve AR) polimer lif, beş farklı oranda (% 0.0, % 0.3, % 0.6, % 0.9 ve % 1.2) çimento harcına katılarak, DYK ve EK haldeki numunelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Son kısımda ise lif boyları (10 mm) sabit olan üç farklı türdeki (HPP, CPP ve AR) polimer lif, beş farklı oranda (% 0.0, % 0.3, % 0.6, % 0.9 ve % 1.2) çimento harcına katılarak, beş farklı sıcaklığa (21 °C, 100 °C, 450 °C, 650 °C ve 850 °C) maruz bırakılmış ve bu numunelerin mekanik özellikleri belirlenmiştir.Çalışmadan elde edilen en önemli bulgular özetlenecek olursa; en uygun harç mekanik davranışı kullanılan farklı karbon lifi boylarının içerisinde 20 mm uzunluğundaki karbon lifinin çimento harcına ilave edilmesiyle elde edilmiştir. Aramid lif bu çalışmada kullanılan polimer lifler arasında en iyi başarımı gösteren lif türüdür. Polimer lif katkıları en iyi mekanik katkıyı EK durumunda göstermiştir. Liflerin bu olumlu etkisi 450 °C sıcaklık düzeyine kadar yükseliş göstermiştir ve eğilme dayanımına özellikle bu sıcaklıkta katkı sağlamıştır. Yüksek sıcaklık altında, her lif en iyi başarımı farklı katkı oranında gösterir. Her sıcaklık için, eğilme dayanımındaki en yüksek artış ve basınç dayanımındaki en düşük azalış HPP için % 0.3-0.9 lif katkı oranında, CPP için % 0.3-0.6 lif katkı oranında ve AR için % 0.9 lif katkı oranında gözlemlenmiştir.

Fibers are added to concrete because of increasing flexural strength and prevent cracks to some degree. On the other hand, polymeric fibers that are found using area extensively in concrete industry in these days are cheap petrol derivatives materials. Besides theirs additions to concrete, fibers are also have some adverse effects on concrete like decreasing compressive strength by constituting discontinuities in it.In this study, the effects of polymeric fibers additives on mechanical properties of the cement mortars under high temperature are investigated experimentally. In addition, the optimum filament length that provides the best performance for the cement mortars is determined. Thus, it is aimed that the mechanical properties like flexural strength and deflection properties are improved without decreasing compressive strength of the cement mortars.The study consists of three stages for intended purposes. At the first stages, it is used four different length filaments (5 mm, 10 mm, 15 mm and 20 mm) by fixing the fiber ratio (2.0 % by volume) and materials properties (carbon fiber), thus, the optimum fiber length that provides the best mechanical properties for cement mortars is determined. At the second stages, the mechanical properties of the examples in DYK and EK conditions are investigated for the samples that are fixed lengths (10 mm), in three different types of fibers (HPP, CPP and AR) and in five different ratios of fiber addition (0.00 %, 0.3 %, 0.6 %, 0.9 % and 1.2 %). At the last stages, the polymeric fibers that are fixed lengths (10 mm), in three different types of fibers (HPP, CPP and AR) and in five different ratios of fiber addition (0.00 %, 0.3 %, 0.6 %, 0.9 % and 1.2 %) are added to cement mortars and subjected to five different temperatures (21 °C, 100 °C, 450 °C, 650 °C and 850 °C). And the mechanical properties of these samples are investigated.If the most important findings obtained from this study are summarized; the optimum mechanical behavior is obtained from the addition of 20 mm in length carbon fiber to cement mortar. Aramid fiber is the fiber type that shows the best performance among used in this study. Polymeric fiber additives show the best advantage under EK conditions. This positive of fibers effect continuous to 450°C clearly and they provide benefit to flexural strength, especially, under this temperature. Under high temperature, each fiber shows the best performance with different addition ratio. The highest increase in flexural strength and the lowest decrease in compressive strength are at 0.3-0.9% fiber addition ratio for HPP, at 0.3-0.6 % fiber addition ratio for CPP and at 0.9 % fiber addition ratio for AR for each temperature.