Eksenel çekme

Yang ve diğerleri (2009) ECC numunelerinin kendiliğinden iyileşme oluşumu öncesi ve sonrasında mekanik özelliklerini eksenel çekme testleri aracılığıyla değerlendirmiştir.

Deneyler %0,3 ve %3 arasında seviyelerde şekil değiştirmeye maruz bırakılmış 6 aylık numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kendiliğinden iyileşmenin değerlendirilebilmesi için eksenel çekme testleri numunelerin 10 ıslanma-kuruma döngüsüne (CR1 [su-hava döngüsü]) ya da CR2 [su-sıcak hava döngüsü]) maruz bırakılmalarının ardından yüklemesiz durumda tekrarlanmıştır. Ayrıca, mekanik özelliklerin iyileşmesi üzerinde çevresel koşulların etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi için eksenel çekme deneyleri

herhangi bir şekilde kendiliğinden iyileşme sürecine maruz bırakılmamış numuneler üzerinde de gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, numunelere 10 ıslanma-kuruma döngüsü uygulanmasının ardından tercih edilen kür koşulundan bağımsız olarak eksenel çekme deneyleri altındaki başlagıç rijitlik değerlerinde ciddi iyileşmeler olduğu görülmüştür. Ayrıca, malzemelerin başlangıç rijitlik değerlerindeki iyileşmelerin %3’lük eksenel çekme şekil değiştirme seviyesine kadar önyüklemeye maruz bırakılmış durumlarda dahi geçerliliğini koruduğu belirtilmiştir. Çalışmanın sonunda varılan genel sonuçta, eksenel çekme yüklemesi altında %2 ya da %3’lük başlangıç şekil değiştirmesine maruz bırakılan numunelerde dahi kendiliğinden iyileşmenin etkisiyle %1,8 ila %3,1 arasında çekme şekil değiştirme kapasitelerinin elde edilebileceği belirtilmiştir.

Benzer bir çalışmada Yang ve diğerleri (2011), birbirine eş 10 adet ıslanma-kuruma döngüsüne maruz bırakılan önyüklenmiş genç (3 günlük) ve yaşlı (90 günlük ya da daha yaşlı) ECC numunelerinin kendiliğinden iyileşme davranışlarını rijitlik değerlerindeki geri kazanımlar cinsinden değerlendirmişlerdir. Benzer şekilde, bu çalışmada da, belirli sürelerde uygulanan çevresel iklimlendirme sonucunda malzemelerin rijitliklerinde iyileşmelerin olduğu doğrulanmıştır. Çalışmanın başında hidrate olmamış çimento esaslı malzemelerin varlığı sebebiyle her ne kadar beklenen bir sonuç olmasa da, daha yaşlı numunelerin rijitlik değerlerindeki geri kazanımlar genç numunelerden yüksek bulunmuştur. Bu sonuç, farklı başlangıç kür sürelerinin tamamen benzer seviyelerde önyükleme uygulamasına maruz bırakılan ECC numunelerinin çatlak özellikleri üzerinde yaptığı muhtemel etkilerle ilişkilendirilmiştir.

Mekanik özelliklerin sert çevresel koşullar altında geri kazanılması da birtakım araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Li ve Li (2011), M45 ECC karışımının kendiliğinden iyileşme performansını %3’lük NaCl çözeltisi içerisine batırıldıktan sonra değerlendirmiştir. Deneysel program sırasında, 28 günlük ECC numuneleri %0 (kontrol),

%0,5, %1,0 ve %1,5’lik eksenel çekme şekil değiştirme seviyelerine önyüklenmiş, 30, 60, 90 gün boyunca sodyum klorür çözeltisi içerisinde bekletilmiş sonrasında ise tekrar yüklenmiştir. Kontrol numuneleri ayrıca, belirlenen ilave kür süreleri boyunca oda sıcaklığına sahip ortamda saklanmışlardır. Kendiliğinden iyileşmenin etkileri kalıcı çekme özellikleri (başlangıç malzeme rijitliği, eksenel çekme şekil değiştirme kapasitesi ve eksenel çekme dayanımı) cinsinden değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, havada kür edilmiş kontrol numunelerinin nihai çekme dayanımları NaCl çözeltisi

içerisinde kür edilmiş kontrol numunelerininkilerden az da olsa (%5 ila %10 arasında) fazla bulunmuştur. Kontrol numunelerinin eksenel çekme şekil değiştirme kapasitesi NaCl maruziyetinin ardından kür süresinden bağımsız olarak her ne kadar belirgin değişimler sergilememiş olsa da sert çevresel koşullar ilk çatlak oluşum dayanımını da düşürmüştür.

Benzer sonuçların önyüklenmiş numuneler içinde geçerli olduğu görülmüştür. NaCl çözeltisi içerisinde ilave küre maruz bırakılan numunelerin başlangıç rijitlik değerlerine kıyasla, önyüklenmiş ve 1 gün sonrasında doğrudan tekrar yüklenmiş numunelerin rijitlik sonuçlarında ciddi düşüşler gözlemlenmiştir. Bu sonuç, tekrar yükleme sonucunda halihazırda var olan mikroçatlakların lif köprülemesi henüz gerçekleşmeden çatlakların tekrar açılmasına karşı sergiledikleri düşük dirençle ilişkilendirilmiştir. Eksenel çekme şekil değiştirme sonuçları düşünüldüğünde, NaCl çözeltisi içerisinde kür edilen kontrol ve önyüklenmiş numunelerin ortalama değerleri %2,48 ile %3,85 arasında bulunurken havada kür edilen numuneler için bu değerlerin %2,51 ile %3,02 arasında bulunduğu belirtilmiştir.

Bu sonuçlar tuzlu su ortamına benzer sert çevresel koşullar altında dahi ECC numunelerinin mikroçatlaklarında kendiliğinden iyileşmenin varlığına ve bu durumun önyüklemeyle kaybedilen mekanik özelliklerin geri kazanılmasına önemli katkı yaptığına işaret etmektedir.

Şahmaran ve Li (2008) standart ECC karışımının (M45) dürabilite performansını yüksek alkali ortamında değerlendirmiştir. Çalışmalarında, 28 günlük sağlam kupon numunelerle birlikte, %1,0 ve %2,0 eksenel şekil değiştirme seviyelerine kadar önyüklemeye maruz bırakılmış mikroçatlaklı standart ECC numuneleri 38 °C’deki 1N NaOH çözeltisine en fazla 90 gün boyunca maruz bırakılarak kullanılmıştır. Önyüklenmiş ve doğrudan tekrar yüklenmiş numunelerle (Şekil 2.7-a), iki farklı eksenel şekil değiştirme seviyesine önyüklenmelerinin ardından farklı sürelerde alkali ortamına maruz bırakılan ve sonrasında tekrar yüklenen numuneler (Şekil 2.7-b, c) karşılaştırıldığında önyüklenmiş numunelerin rijitliklerinde neredeyse yüzde yüz iyileşme olduğu görülmektedir ve bu durum oldukça sert çevresel koşullar altında dahi mikroçatlaklarda kendiliğinden iyileşmenin mümkün olabileceğini göstermektedir. Aynı çalışmada ayrıca, eksenel çekme şekil değiştirme kapasitesi sonuçlarındaki değişimler çizilmiş ve fazladan NaOH maruziyeti durumunda hem sağlam hemde önyüklenmiş numunelerin sonuçlarında azalmalar olduğu görülmüştür.

Bu sonucun, NaOH çözeltisinin lif/matris arayüz özellikleri üzerindeki zararlı etkilerinden kaynaklı olduğu belirtilmiştir.

(a)

(b)

(c)

Şekil 2.7. Alkali maruziyetinin ECC’nin çekme davranışı üzerine etkileri (a) alkali

maruziyeti olmadan (b) %1,0’lik önyükleme ve alkali maruziyeti sonrasında (c)

%2,0’lik önyükleme ve alkali maruziyeti sonrasında (Şahmaran ve Li, 2008) Ayrıca, numunelerin NaOH çözeltisine uzun süre maruz bırakılmalarının ortalama nihai çekme dayanımı sonuçlarında (özellikle önyüklenmiş numuneler için) düşüşlere sebep olduğu ifade edilmiştir. Ancak, genel sonuçlar ECC malzemesinin şekil değiştirme sertleşmesi seviyesine kadar önyüklendiği ve sert alkali ortamına maruz bırakıldığı durumlarda dahi dürabilite ve mekanik özelliklerinden ödün vermediğini göstermiştir.

Literatürde bulunan bir diğer çalışmada ECC malzemesinin belirli mekank özelliklerinde gözlemlenen kendiliğinden iyileşme davranışı buz çözüzü tuzlar ve donma-çözülme döngüleri varlığında değerlendirilmiştir (Şahmaran ve Li, 2007). Atıfta bulunulan çalışmada M45 ECC (ECC-1) ve yüksek hacimde uçucu kül kullanılarak üretilmiş ECC (ECC-2) karışımlarından 28 günlük eksenel çekme kupon numuneleri hazırlanmış ve mikroçatlak hasarı oluşturabilmek amacıyla eksenel çekme yüklemesi altında %1,0 ve

%2,0 şekil değiştirme seviyelerine önyüklenmişlerdir.

Tekrar yüklemeyle birlikte kalıcı çekme özelliklerinin belirlenebilmesi için birtakım sağlam numuneyle birlikte önyüklenmiş numuneler buz çözücü tuzlar varlığında 25 ve 50 adet donma-çözülme döngüsüne maruz bırakılmıştır. Sağlam ve önyüklenmiş ECC numunelerinin buz çözücü tuzlar varlığında donma-çözülme döngülerinin uygulanmasının ardından elde edilen çekme davranışları Şekil 2.8’de gösterilmektedir.

Şekil 2.8. Buz çözücü tuzların varlığında donma-çözülme döngülerinin ECC numunelerinin çekme davranışı üzerine etkileri (Şahmaran ve Li, 2007)

Deneylerin başlamasından önce numunelerin maruz bırakıldığı farklı önyükleme seviyelerine bakılmaksızın önyüklenmiş ECC’lerin başlangıç rijitliklerinde zamanla

önemli iyileşmelerin olduğu belirtilmiş ve sonuç olarak bu durum döngülerin çözülme evresinde mikroçatlaklarda meydana gelen kendiliğinden iyileşmeyle ilişkili bulunmuştur.

Doğrudan laboratuvar koşulları altında kür edilen kontrol numuneleriyle kıyaslandığında, buz çözücü tuzlar aracılığıyla etkisi ağırlaştırılan donma-çözülme döngüleri sonrasında sağlam ve önyüklenmiş numunelerin nihai eksenel çekme dayanımı sonuçlarındaki azalmaların oldukça düşük seviyelerde olduğu (yaklaşık %6) gözlemlenmiştir. Ayrıca, buz çözüzü tuzlarla birlikte donma-çözülme döngülerine maruz bırakılmalarının ardından ECC numunelerinin eksenel çekme şekil değiştirme değerlerindeki kayıpların ihmal edilebilir düzeyde olduğu ve bu koşullar altında dahi malzemenin sağlam numunelerden elde edilen şekil değiştirme kapasitesine yakın değerler verebildiği belirtilmiştir.