Genleştirilmiş perlit agregası (GPA)

Deneysel program kapsamında belirli bir çalışma dahilinde içsel kürleme amacıyla genleştirilmiş hafif perlit agregası kullanılmıştır (Resim 3.5). Perlit ısı etkisi altında hacimsel olarak önemli ölçüde genleşme kapasitesine sahip olan silis esaslı volkanik bir

kayaçtır. 900 °C’den yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında hacimsel artış orijinal hacmin 35 katına kadar ulaşabilmektedir. Ticari olarak yaygın şekilde satılan bir agrega çeşidi olan GPA yaklaşık %75 oranında SiO2, %13 oranında ise Al2O3 içermektedir. Isıl işlem sonrasında hacmi önemli ölçüde artan hafif perlit agregasının su emme kapasitesi de oldukça fazla olmaktadır. GPA’nın 1 saat ve 24 saat sonundaki ağırlıkça su emme kapasiteleri sırasıyla %80 ve %144 olarak bulunmuştur. GPA’nın doygun yüzey kuru özgül ağırlığı yaklaşık olarak 0,85’tir, çoğunlukla yarı küresel bir tanecik yapısına sahip olup tanecik boyut dağılımı Şekil 3.1’den de görülebildiği üzere 0,1 ile 5 mm arasında değişim göstermektedir.

.

Resim 3.5. Genleştirilmiş perlit agregasının görüntüsü 3.1.7. Kuvars kumu

ECC’nin mikromekanik tabanlı tasarımına göre, kompozit malzemenin çoklu mikroçatlaklar oluşturmak suretiyle şekil değiştirme sertleşmesi ve sünek davranış sergileyebilmesi için matris kırılma tokluğunun düşük seviyelerde olması gerekmektedir.

Karışımlarda kum tane boyutu ve kullanım miktarının artması ile matris kırılma tokluğu değerlerinin önemli ölçüde artması sebebiyle, ECC karışım tasarımlarında kullanılması gereken kum tane boyutu ve miktarında kısıtlamalar yapılmaktadır. Bu sebepten ötürü, ECC şu ana kadar ortalama tane büyüklüğü yaklaşık 110 µm ve maksimum tane boyutu 250 µm olan özel bir kum ve kum-bağlayıcı malzeme oranı 0,36 seçilerek başarılı bir şekilde üretilmiştir. Şahmaran ve diğerleri (2009a) tarafından yapılan çalışmalarda yüksek hacimlerde uçucu kül gibi endüstriyel yan ürünlerin kullanılmasının matris kırılma tokluğu

değerlerini azaltmada etkili olduğu ve kum boyutu ve kullanım oranlarının değiştirilmesinde özgürlük sağladığı gösterilmiştir. Bu sebeple çalışmalar sırasında ECC üretiminde kullanılmak üzere ortalama tane büyüklüğü yaklaşık 200 µm, en büyük tane büyüklüğü ise 400 µm olan köşeli ince mikro-kuvars kumu tercih edilmiştir (Resim 3.6).

Mikro-kuvars kumunun su emme kapasitesi %0,3, özgül ağırlığı ise 2,60’tır. Kuvars kumunun üretici firma tarafından sağlanan kimyasal kompozisyonu Çizelge 3.1’de, tanecik boyut dağılım eğrisi ise Şekil 3.1’de gösterilmektedir.

Resim 3.6. Mikro-kuvars kumunun görüntüsü 3.1.8. Polivinil-alkol (PVA) lifleri

ECC’nin gösterdiği yüksek sünekliğin ana sebebi, mikro-mekanik tabanlı tasarımı sayesinde ilk çatlak oluşumundan sonra şekil değiştirme sertleşmesi özelliği sergilemesidir. Mikro-mekanik modellerle kompozitin mikroyapısı, istenen mekanik özelliklerin elde edilebilmesi için en uygun hale getirilmektedir. Bu şekilde, lif, matris ve arayüz etkileşiminin kontrolü ile yüksek performanslı kompozitler elde edilmektedir.

Mikro-mekanik tasarım aşamasında lifin mekanik ve fiziksel özellikleri gibi parametreler kullanılmaktadır. Tez çalışmaları kapsamında, ECC üretiminde literatürdeki çalışmalarda başarılı bir şekilde kullanılmış ve mikro-mekanik tabanlı tasarım sonucu geliştirilmiş polivinil-alkol (PVA) lifleri (Li ve diğerleri, 2002) kullanılmıştır (Resim 3.7-a, b, c).

(a) (b)

(c) (d)

Resim 3.7. ECC karışımlarının üretiminde kullanılan (a, b, c) PVA liflerinin ve (d) lif yüzeylerindeki su itici kaplamanın taramalı elektron mikroskobu (SEM) altındaki görüntüsü

Çizelge 3.2. ECC üretiminde kullanılan PVA lifinin mekanik ve geometrik özellikleri Lif

Türü

Nominal Dayanım (MPa)

Görünen Dayanım (MPa)

Çap

(µm) Boy (mm)

Elastisite Modülü

(GPa)

Kopma-Uzama

Oranı (%) Özgül Ağırlık

PVA 1620 1092 39 8 42,8 6,0 1,3

Bu liflerin en önemli özelliklerinden bir tanesi de yüzeylerinin ağırlıkça %1,2 oranında özel bir hidrofobik (su itici) yağ ile kaplanmış olmasıdır (Resim 3.7-d). Bu özellik sayesinde, matris (lifsiz ECC) ve lif arasında yer alan arayüzden optimum özellikler elde edilmektedir. Tez çalışmaları sırasında kullanılan PVA lifinin mekanik ve geometrik özellikleri Çizelge 3.2’de detaylı olarak gösterilmektedir.

3.1.9. Yüksek oranda su azaltıcı (YOSA) katkı

ECC karışımlarının işlenebilirliğini arttırmak için BASF Yapı Kimyasalları tarafından üretilmekte olan Glenium 51 isimli akrilik esaslı polikarboksilik eter tipi bir yüksek oranda su azaltıcı (YOSA) katkı (süperakışkanlaştırıcı) kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda kullanılan süperakışkanlaştırıcı katkı, yaklaşık %40 oranında katı madde içeren ve özgül ağırlığı yaklaşık 1,1 olan sıvı halde bir katkıdır. Süperakışkanlaştırıcı katkı miktarı karışım sırasında katkının performansına, elde edilecek karışımların kıvamına, ayrışmaya karşı direncine ve liflerin matrise homojen olarak dağılmasına bağlı olarak ayarlanmıştır.

3.2. ECC Karışımlarının Üretimi

3.2.1. Küçük ölçekli üretim

Tez çalışmaları sırasında gerçekleştirilecek testlerde kullanılacak numunelerin ebatlarına bağlı olarak ECC karışımlarının üretimi küçük ve büyük ölçeklerde gerçekleştirilmiştir.

Küçük ölçekli karışımların hazırlanması sırasında 25 litre kapasiteli Hobart tipi mikser kullanılmıştır (Resim 3.8). ECC karışımlarının hazırlanması sırasında öncelikli olarak tüm katı malzemeler (gerçekleştirilen çalışmaya göre UK-F/UK-C/GYFC/GPA/PÇ ve kuvars kumu) PVA lifleri hariç olacak şekilde 100 devir/dakika hızda 1 dakika karıştırılmıştır.

Ardından içilebilir musluk suyu ve YOSA katkı eklenmiş ve 150 devir/dakika hızda 1 dakika süreyle karıştırılmıştır. Daha sonra karıştırma işlemi 300 devir/dakika hızda 2 dakika daha devam etmiştir. Ardından PVA lifleri matrise eklenmiş ve karıştırma işlemi mikserde 150 devir/dakika hızda fazladan 3 dakika daha devam etmiştir.

3.2.2. Büyük ölçekli üretim

Tez konusu kapsamında gerçekleştirilen deney konfigürasyonlarıyla uyumlu olarak bazı çalışmalarda ECC karışımları büyük ölçekte üretilmiştir. Büyük ölçekli ECC üretimi, gerçek uygulamalar sırasında küçük ölçekli üretimlerin çoğu zaman yetersiz kalmasından ötürü de önem arz etmektedir. Büyük ölçekli ECC karışımlarının üretimi sırasında yaklaşık 100 litre kapasiteye sahip yatay doğrultuda dönebilen tava tipi (pan tipi) beton mikseri kullanılmıştır.

(a) (b)

(c) (d)

Resim 3.8. 25 litre kapasiteli harç mikserinde ECC üretimi (a) katı malzemelerin

karıştırılması (b) suyun eklenmesi (c) YOSA katkı eklenmesi (d) lif eklenmesi Daha büyük ölçeklerde üretilen ECC karışımlarının hazırlanması sırasında da, bir önceki bölümde bahsedilen ve 25 litre kapasiteli Hobart tipi mikser kullanılarak gerçekleştirilen karışımların hazırlanmasında olduğu gibi kullanılan malzemelerin eklenme sıraları biçimde gerçekleştirilmiştir. Büyük ölçekli karışımlarda, küçük ölçekli karışımlardan farklı olarak karıştırma süresi yaklaşık 7 dakikadan 12 dakikaya çıkarılmıştır. Küçük ölçekli hazırlanan karışımlardan bir diğer fark ise büyük ölçekte hazırlanan karışımlarda YOSA katkı miktarının yaklaşık %10-15 oranında azaltılmış olmasıdır. 100 litre kapasiteli tava tipi beton mikseri kullanılarak hazırlanan ECC karışımlarının farklı aşamalardaki görüntüleri Resim 3.9’da gösterilmektedir.

Resim 3.9. 100 litre kapasiteli tava tipi beton mikseri kullanılarak ECC üretimi

4. FARKLI ECC KARIŞIMLARI ÜZERİNDE GERÇEKLEŞTİRİLEN OTOJEN KENDİLİĞİNDEN İYİLEŞME ÇALIŞMALARI

4.1. Çatlama ve Kendiliğinden İyileşmenin Çimento Bağlayıcılı Kompozitlerin Gaz Geçirimlilik Özelliği Üzerine Etkileri

4.1.1. Giriş

Beton yapıların dürabilitesi geçirimlilik ve difüzyon özelliklerinde meydana gelen değişimlere bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterebilmektedir (Picandet ve diğerleri, 2009). Ancak, çoğu durumda bu özelliklerin ölçümü yüklemeye maruz bırakılmamış ya da çatlaksız numuneler üzerinde gerçekleştirilmekte (Care ve Derkx, 2011) ve bu durum genel anlamda geçirimlilik sonuçlarının daha düşük hesaplanmasına sebep olmaktadır.

Beton malzemesinin genel dürabilite özellikleri üzerinde büyük ölçüde zararlı etkiye sahip birçok mekanizmanın boşluklu ya da çatlaklı durumda numuneler içerisinden geçen zararlı gaz ve/veya sıvı akışıyla ilgili olduğu düşünüldüğünde, beton benzeri çimento bağlayıcılı kompozit malzemelerde sağlam ve önyüklenmiş (çatlaklı) durumlarda geçirimlilik ve difüzyon özelliklerinin belirlenmesi oldukça önem arz etmektedir (Picandet ve diğerleri, 2001). Su, klorür iyonları, oksijen ve karbondioksit gibi agresif malzemelerin girişi için kolay yollar oluşturması sebebiyle, beton malzemesinde çatlak oluşumuyla birlikte orijinal dürabilite özelliklerinin sağlanabilmesi neredeyse imkansız hale gelmektedir. Bu sebeple, kısıtlı süneklik sebebiyle çatlak oluşturma eğilimi yüksek olan geleneksel çimento bağlayıcılı malzemelerin bu özelliklerinin sınırlandırılması gerekmektedir. Çatlak oluşturma riskini yüksek sünekliği ve şekil değiştirme sertleşmesi özelliği sayesinde minimize eden son yıllarda geliştirilmiş üstün performanslı malzemelerden bir tanesi de Tasarlanmış Çimento Bağlayıcılı Kompozitler’dir (ECC).

Daha öncede değinildiği üzere, ECC’nin aşırı yüklemeler altında dahi sergilemiş olduğu çoklu mikroçatlak oluşturma özelliği sayesinde malzeme çatlaklarını (hasarını) otojen olarak kendiliğinden iyileştirebilme kabiliyetine sahip olmaktadır. Literatürde beton karışımlarının mekanik ve dürabilite özelliklerinin gaz geçirimlilik testleri aracılığıyla değerlendirildiği, ayrıca ECC’de kendiliğinden iyileşme davranışının su ve klorür iyonu geçirimlilik testleri kullanılarak incelendiği çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Ancak

halihazırda ECC malzemesinde kendiliğinden iyileşme performansının gaz geçirimlilik sonuçları cinsinden ele alındığı herhangi bir çalışmaya henüz rastlanmamıştır. Gaz geçirimliliğinin çimento esaslı hamur içerisinde öncelikle karbonatlaşma, sonrasında paslanma başlaması ve yayılmasını tetikleme ihtimali düşünüldüğünde, ECC malzemesinde kendiliğinden iyileşme davranışının gaz geçirimlilik sonuçları cinsinden detaylı bir şekilde değerlendirilmesinin önemi daha açık bir şekilde anlaşılabilir. Tez deneysel programı kapsamında literatürdeki bu açığın giderilebilmesi adına ilk defa deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Bu bağlamda üç farklı puzolanik malzeme (UK-F, UK-C ve GYFC) kullanılarak ECC karışımları üretilmiştir. Numunelerde çatlak hasarı oluşturabilmek amacıyla, yarmada çekme yüklemesi altında farklı deformasyon seviyelerine ulaşılıncaya kadar önyükleme uygulanmıştır. Daha sonra önyüklenmiş ve sağlam numuneler, önceden belirlenmiş deney süreleri tamamlanana kadar iki farklı çevresel kür koşuluna (sürekli hava [SH] ve sürekli su [SS]) maruz bırakılmıştır. Çalışma kapsamında öncelikli olarak, çatlak oluşumu ve kendiliğinden iyileşmenin, farklı puzolanik malzemeler kullanılarak üretilen ECC karışımlarının gaz geçirimliliği (GG) üzerine etkileri araştırılmıştır. GG’ye ek olarak, rezonant frekansı (RF) ölçümleri, X-ışını kırınım (XRD) analizleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri de yapılmıştır.

4.1.2. Deneysel çalışmalar

Malzemeler, karışım oranları ve temel mekanik özellikler

ECC üretimi sırasında, yüksek puzolanik kapasiteye sahip olandan neredeyse tamamen çimentolaşma özelliği gösterene, geniş yelpazede kimyasal kompozisyonlara sahip üç farklı puzolanik malzeme (düşük kalsiyum oksitli – F-sınıfı uçucu kül [UK-F], yüksek kalsiyum oksitli – C-sınıfı uçucu kül [UK-C] ve öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu [GYFC]) kullanılmıştır. ECC karışımlarının üretimleri sırasında kullanılan tüm malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin detaylarıyla ilgili bilgiler önceki bölümlerde bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında üretilen ECC karışımlarının oranları Çizelge 4.1’de gösterilmektedir. Çizelge 4.1’den de görüldüğü üzere, tüm karışımlarda su – bağlayıcı malzeme (BM=puzolanik malzeme+Portland çimentosu) oranı (S/BM) literatürde ECC karışımları için en yaygın şekilde kullanılan 0,27 değeri seçilirken, puzolanik malzeme (uçucu kül [UK] veya öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu [GYFC]) – Portland çimentosu oranı (PM/PÇ) 2,2 olarak seçilmiştir. Çizelge 4.1’den de

görülebildiği gibi, ECC karışımlarının isimleri belirli harf ve sayılardan oluşmaktadır. Bu gösterimde, tez kapsamındaki halihazırdaki çalışma ve diğer çalışmalarda üretilen karışımların birbirinden kolay ayırt edilebilmesi için S/BM oranı ve üretim sırasında tercih edilen puzolanik malzeme tipi ifade edilmektedir. Örneğin ECC2,2_UK-F ismi S/BM oranı 2,2 olan ve UK-F kullanılarak üretilmiş ECC karışımını ifade etmektedir.

Çizelge 4.1. ECC karışım oranları ve temel mekanik özellikler

Karışım oranları ECC2,2_UK-F ECC2,2_UK-C ECC2,2_GYFC

Portland çimentosu 1 1 1

ECC’de kendiliğinden iyileşme davranışının GG ve RF testleri kullanılarak değerlendirilmesine başlamadan önce temel mekanik özellikler belirlenmiştir. Temel mekanik özellikler başlığı altında tamamı 28 gün sonunda elde edilen basınç dayanımı sonuçları, eğilme parametreleri (eğilme dayanımı ve sehim) bulunmaktadır. Basınç dayanımı testlerinde kullanılmak üzere her bir karışımdan 50 mm boyutlarında toplamda 6 şekilde olmasıdır. Böylelikle tez çalışmaları kapsamında elde edilen deneysel sonuçlar literatürde yayınlanmış çalışmalarda elde edilen deney sonuçları ile kolaylıkla karşılaştırılabilecektir. Basınç dayanımı testleri ASTM C39 (2003) standardına uygun olarak 100 ton kapasiteli bir test cihazı kullanılarak 0,9 kN/saniye yükleme hızında küp numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir (Resim 4.1-c). Çizelge 4.1’de sunulan her bir

basınç dayanımı sonucu toplamda 6 farklı küp numuneden elde edilen sonuçların ortalaması alınarak hesaplanmıştır.

(a)

(b) (c)

Resim 4.1. Kalıplarından çıkarıldıktan sonra (a) kübik ECC numuneleri (b) numunelerin üretimden sonra muhafaza edilmeleri (c) basınç dayanımı testi

Eğilme parametreleri dört noktalı eğilmede çekme test yöntemi aracılığıyla belirlenmiştir.

Her bir ECC karışımından 28 gün sonunda eğilmede çekme testlerinde kullanılmak üzere 360×75×50 (boy×genişlik×derinlik) mm boyutlarında 6 adet kiriş numune üretilmiştir.

Numunelere dökümlerinden itibaren 28 gün sonuna kadar uygulanan kür işlemlerinin tamamı basınç dayanımı testlerinde kullanılan küp numunelere benzer şekilde gerçekleştirilmiştir. Eğilmede çekme deneyi deformasyon kontrollü test cihazında yapılmış olup karışımların eğilme yükü altında özelliklerinin belirlenebilmesi için öncelikle kiriş numuneleri temizlenerek Şekil 4.1’de görüldüğü gibi yüklerin uygulanacağı noktalar belirlenmiş ve dört noktalı eğilmede çekme testi uygulanmıştır. Eğilme deneyleri, kapalı devre elektro-mekanik test cihazı ile deformasyon kontrollü olarak (literatürde yapılmış olan çalışmalarda olduğu gibi 0,005 mm/saniye hızla) yapılmıştır. Deney sırasında, numunenin orta noktasında oluşan sehim (saniyede 10 veri olacak şekilde) ve buna karşılık

gelen yük bilgisayar sistemi sayesinde hassas bir şekilde kaydedilmiştir. Elektro-mekanik test cihazı başlıklarının rijitliği sebebiyle beklenen değerlerden daha fazla çıkması muhtemel test sonuçlarının normalize edilmesi için, cihazın yapmakta olduğu şekil değişimi ölçümlerine paralel olarak, video ekstensometre ve deflaktometreler (Resim 4.2) kullanılarak da ölçümler alınmış ve hassasiyet açısından farklı şekillerde elde edilen sonuçların ortalaması alınarak nihai değerlere ulaşılmıştır. Eğilme dayanımı, test edilen kiriş numunelerinin ulaştıkları maksimum yük değerleri dikkate alınarak hesaplanmış, kiriş orta açıklık sehim değerleri ise maksimum eğilme yükü değerine karşılık gelen sehim değeri olarak kabul edilmiştir. Basınç dayanımı testlerinde olduğu gibi eğilme parametrelerinin belirlenmesinde toplamda 6 adet farklı kiriş numunesinden elde edilen sonuçların ortalaması alınmış ve Çizelge 4.1’de sunulmuştur. Test edilen ECC numunelerinin dört noktalı eğilme yüklemesi altındaki tipik davranışları Resim 4.3’te gösterilmektedir.

Şekil 4.1. Dört noktalı eğilmede çekme testi için deney düzeneği

(a) (b) (c)

Resim 4.2. (a) Video ekstensometre ve (b, c) deflaktometrelerin görünümü

Resim 4.3. Tipik bir ECC numunesinin dört noktalı eğilmede çekme testi sırasında davranışı

Çizelge 4.1’de gösterilen ortalama basınç dayanımı sonuçları değerlendirildiğinde, 28 günlük değerlerin ECC2,2_UK-F, ECC2,2_UK-C ve ECC2,2_GYFC karışımları için sırasıyla 35,1, 46,7 ve 72,5 MPa olduğu görülmektedir. ECC2,2_GYFC ve uçucu küllü karışımların basınç dayanımı sonuçları arasındaki bu büyük farkın sebebi cüruf taneciklerinin yüksek çimentolaşma özelliği ve yüksek yüzey alanıyla ilişkilendirilmiştir.

ECC2,2_UK-C numuneleri, ECC2,2-UK-F numunelerine kıyasla %33 daha fazla basınç dayanımı göstermiştir ve bu durum, C-sınıfı uçucu kül taneciklerinin daha ince olması ve daha fazla kireç içermesi ile ilişkilendirilmektedir (Çizelge 3.1).

ECC numunelerinin 28 günlük eğilme dayanımı sonuçları, puzolanik malzeme çeşidine bağlı olarak 9,6 ve 12,0 MPa değerleri arasında değişim sergilemiştir. Çizelge 4.1’den de görüldüğü üzere, farklı karışımlardan elde edilen eğilme dayanımı sonuçları arasındaki farklar, basınç dayanımları arasındaki farklar kadar açık değildir. Bu sonucun, eğilme dayanımını etkileyen ilk çatlak oluşum dayanımı, nihai çekme dayanımı ve çekme birim deformasyon kapasitesi gibi daha karmaşık malzeme özellikleri ile bağlantılı olduğu düşünülmektedir (Qian ve diğerleri, 2009). ECC karışımlarının sünekliği hakkında bilgi veren sehim sonuçları Çizelge 4.1’de görülmektedir. Çizelgeye göre, 28 günün sonunda, ECC2,2_UK-F numunelerinin ortalama sehim kapasitesi (5,5 mm) en yüksek çıkarken, en düşük değer (3,5 mm) ECC2,2_GYFC karışımı için gözlemlenmiştir. ECC2,2_UK-F numunelerinin diğer numunelere oranla daha yüksek sehim kapasitesi sergilemesi, F-sınıfı

uçucu kül taneciklerinin matris kırılma tokluğu değerlerini ve lif/matris ara yüzeyindeki kimyasal bağı azaltma eğilimi göstermesi ile açıklanabilir (Wang ve Li, 2007). Öte yandan, ECC2,2_UK-C ve ECC2,2_GYFC numunelerinin düşük sehim kapasiteleri her ne kadar kesin olmasa da, yüksek kırılma tokluğu ve matris ile lifler arasındaki kimyasal bağın artmasına sebep olan yüksek kireç miktarlarıyla ilişkili olabilir.

GG ve RF deneylerinde kullanılmak üzere büyük ölçekli dökümlerde tercih edilen 100 litre kapasiteli tava tipi beton mikseri kullanılarak (Resim 3.9) Ø150×300 mm ebatlarında silindirik numuneler hazırlanmıştır. 24 saat boyunca 23±2 °C ve %50±5 bağıl nemde laboratuvar ortamında yüzeyleri örtülü şekilde kalıplar içerisinde bekleyen numuneler, kalıplardan çıkarıldıktan sonra 23±2 °C ve %95±5 bağıl nemde geçirimsiz plastik torbalar içerisinde 7 gün boyunca nem kürüne tabi tutulmuştur. İlk 7 günlük kürün tamamlanmasıyla numuneler torbalardan çıkarılmış ve 28 günün sonuna kadar 23±2 °C ve

%50±5 bağıl nemde laboratuvar ortamında hava kürüne maruz bırakılmıştır.

Önyükleme ve kendiliğinden iyileşmenin değerlendirilmesinde kullanılan yöntemler 28 gün sonunda, Ø150×300 mm’lik silindirik numunelerden, elmas testere yardımıyla Ø150×50 mm’lik numuneler elde edilmiştir. Farklı puzolanik malzemeler bulunduran karışımların yarmada çekme deformasyon kapasitelerinin belirlenebilmesi için, her karışımdan dört adet numune kırılmıştır. Test sonuçları farklı karışımların nihai yarmada çekme deformasyon kapasitelerinin birbirine yakın ve 2,50 mm civarında olduğunu göstermiştir. Bu sebeple, mikroçatlak hasarının oluşturulabilmesi için numunelerin 1,25, 1,50 ve 1,75 mm deformasyon seviyelerine önyüklenmeleri kararlaştırılmıştır.

Önyüklemeye maruz bırakılan numunelere ek olarak karşılaştırma amacıyla bazı numuneler hasarsız olarak kullanılmıştır. Yarmada çekme önyüklemesi üniversal test cihazı kullanılarak 0,005 mm/s hızda yapılmış ve yükleme sırasında numunelerin yükleme noktalarından çatlamasını engellemek amacıyla kontrplak şeritler kullanılmıştır (Şekil 4.2).

Önceden belirlenen önyükleme seviyelerine ulaşılmasının ardından, numuneler test cihazından alınmış ve yükün kaldırıldığı durumda en fazla 125X büyütme kapasitesine sahip optik mikroskop aracılığıyla çatlak özellikleri (çatlak sayısı ve genişlikleri) değerlendirilmiştir (Resim 4.4).

Şekil 4.2. Yarmada çekme deney düzeneği

Resim 4.4. Optik mikroskop aracılığıyla çatlak özelliklerinin değerlendirilmesi

Gaz geçirimliliği (GG) deneyleri RILEM tarafından önerilen CEMBUREAU yöntemi (Rilem TC, 1999a) aracılığıyla önyüklenmiş (hasarlı) ve hasarsız numuneler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler ayrı ayrı dökülmüş beton numunelerinin gaz geçirimliliğinin (O2 ya da N2) belirlenmesini kapsamaktadır. Yöntem yapısal işlerde tercih edilen geleneksel beton sınıflarıyla beraber çimento esaslı malzemelere de uygulanabilmektedir.

Gaz geçirimliliği deney düzeneği ve basınç hücresi Resim 4.5’te şematik olarak gösterilmektedir.

(a) (b)

Resim 4.5. (a) Gaz geçirimliliği test cihazı (b) dairesel basınç hücresinin şematik gösterimi Çalışmada, oksijen gaz geçirimliliğinin belirlenebilmesi için daha önce RILEM TC (1999b) tarafından tarif edilen ön iklimlendirme koşullarına (kurutma yöntemleri - yöntem I) maruz bırakılan Ø150×50 mm boyutlarındaki disk numuneler kullanılmıştır. Gaz geçirimliliği testleri her ne kadar yüksek giriş gaz basıncı seviyelerinde yapılmaya çalışılsa da, kararlı gaz akışının sağlanabilmesi için yüksek akış hızının gerekli olması ve gaz akışı ölçen tüplerde baloncukların patlaması sebebiyle, bu gerçekleştirilememiştir. Bu sebeple, sağlam ve önyüklenmiş numunelerin oksijen gaz geçirimlilik katsayıları disk numuneler kullanılarak 3 kPa’lık düşük giriş gaz basıncı altında tayin edilmiştir. GG ölçümlerinin kararlı gaz akışının sağlanamadığı koşullarda oldukça uzun sürdüğü görülmüştür (hasarsız numuneler için 15-90 dakika arası). Bu sebeple, numuneler içerisinde kararlı gaz akışının gerçekleşip gerçekleşmediğinden emin olabilmek için 10 dakikalık aralıklarla ikili ölçümler alınmıştır. İkili ölçümler arasındaki farkın %2’nin altında bulunduğu durumlar kararlı gaz akışının sağlandığı durumlar olarak kabul edilmiştir (Picandet ve diğerleri, 2009). Gaz geçirimlilik deneylerinde her bir ECC karışımından üç adet önyüklenmiş numuneyle beraber iki adet sağlam numune kullanılmıştır. Görünür gaz geçirimlilik katsayısının (K) hesaplanmasında, düzeltilmiş Darcy denklemi kullanılarak hesaplanabilecek Hagen–Poiseuille denklemi kullanılmıştır:

𝐾_𝑖 = 2𝑃_𝑎𝑄_𝑖𝐿𝜇 𝐴(𝑃_𝑖²− 𝑃_𝑎²)

Bu denklemde, K gaz geçirimlilik katsayısı (m²), Pi giriş gaz basıncı (N/m²), Pa çıkış gaz basıncı (N/m²), A numunenin en kesit alanı (m²), L disk numunelerin kalınlığı (m), µ oksijenin viskozitesi (2.02*10^-5 Ns/m²), ve Qi hacimsel gaz akış oranını (m³/s) temsil etmektedir. Her numune için, önce ortalama hacimsel gaz akış oranı bulunmuş sonrasında yukarıdaki denkleme göre gaz geçirimlilik katsayısı hesaplanmıştır. K katsayısı, üç farklı önyüklenmiş ve iki farklı hasarsız numuneden elde edilen Ki değerlerinin ortalaması alınarak hesaplanmıştır.

ASTM C215 (1994) standardı uyarınca gerçekleştirilen dinamik elastik modülü ölçümleri, kendiliğinden iyileşme derecesinin değerlendirilmesinde hem güvenilir hem de kolay bir teknik olarak görülmektedir (Yang ve diğerleri, 2009; Jacobsen ve Sellevold, 1996). Bu yöntem her ne kadar hasarın miktarını belirlemese de, iyileşmenin malzeme hasarında azalma olarak kendini gösterdiği durumlarda kendiliğinden iyileşmenin derecesi ve oranını

ASTM C215 (1994) standardı uyarınca gerçekleştirilen dinamik elastik modülü ölçümleri, kendiliğinden iyileşme derecesinin değerlendirilmesinde hem güvenilir hem de kolay bir teknik olarak görülmektedir (Yang ve diğerleri, 2009; Jacobsen ve Sellevold, 1996). Bu yöntem her ne kadar hasarın miktarını belirlemese de, iyileşmenin malzeme hasarında azalma olarak kendini gösterdiği durumlarda kendiliğinden iyileşmenin derecesi ve oranını