Suya Doygun Hafif Agrega İlavesinin Çimento Bağlayıcılı Kompozitlerin

4.2.1. Giriş

ECC karışımlarının sorun teşkil edebilecek durumlarından bir tanesi, düşük S/BM oranlarında üretilmeleri ve yüksek miktarlarda bağlayıcı malzeme bulundurmaları

sebebiyle artan otojen rötre sonucunda erken yaş çatlakları oluşturma eğilimine sahip olmalarıdır. Erken yaşlarda lifler ve matris arasında güçlü arayüz bağları oluşmadığından, kompozit malzemeler kısıtlayıcı dış ve iç faktörler sebebiyle içsel gerilmelere karşı koyamamakta, yetersiz çekme şekil değiştirme kapasitesi ve otojen deformasyon sebebiyle mikroçatlak oluşumu meydana gelebilmektedir. Bu şekilde meydana gelen mikroçatlakların kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini tehlikeye atıp atmayacağı kesin olmamakla birlikte, uzun vadede dürabilite özelliklerini olumsuz etkilemeleri neredeyse kaçınılmazdır. ECC matrisinin yüksek geçirimsizliğe sahip olması sebebiyle içsel mikroçatlaklara dışarıdan sağlanan suyun taşınması zorlaşabilmekte ve böyle durumlarda etkin bir kendiliğinden iyileşme performansı yakalanamayabilmektedir.

Ayrıca, daha öncede değinildiği gibi, ortam koşullarının nemli ve/veya ıslak olmadığı durumlarda otojen kendiliğinden iyileşme davranışı belirginliğini yitirmektedir. Böyle durumlarda önceden suya doyurulmuş hafif agregaların içsel su sağlayıcı kaynaklar şeklinde kullanılması etkili bir yöntem olabilir. Suya doyurulmuş hafif agregalar içsel kürleme yöntemiyle sağladıkları su sayesinde özellikle erken yaşta çatlak oluşumuna maruz kalmış çimento bağlayıcılı kompozitlerde hidrate olmamış taneciklerin ilave hidratasyonu ve kalsiyum karbonat oluşumuna katkı sağlayabilir (Bentur ve diğerleri, 1999; Lura ve Van Breugel, 2000; Zhutovsky ve Kovler, 2012).

Hafif agrega sınıfına giren genleştirilmiş perlit agregasının ECC karışımları içerisinde suya doygun bir şekilde kullanılmasıyla otojen ve kısıtlanmış rötre özellikleri üzerine yaptığı etkilerle ilgili literatürde her ne kadar çeşitli çalışmalar bulunuyor olsa da (Keskin ve diğerleri, 2013; Şahmaran ve diğerleri, 2009b) literatürde suya doygun genleştirilmiş perlit agregasının (SD-GPA) ECC’de otojen kendiliğinden iyileşmeyi tetikleme amacıyla kullanıldığı herhangi bir çalışmaya henüz rastlanmamıştır. Bu sebeple, halihazırdaki çalışmada SD-GPA’nın ECC’nin otojen kendiliğinden iyileşme davranışını tetikleme amacıyla kullanılması kararlaştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, SD-GPA %10, %20 ve

%30 oranlarında normal ağırlığa sahip kuvars kumuyla yer değiştirilmiştir. Kendiliğinden iyileşmenin etkinliği, önceden hasara uğratılmış silindirik numunelerde gözlemlenen çatlakların kapanması, yarmada çekme dayanımı ve hızlı klorür iyonu geçirimlilik sonuçları bakımından değerlendirilmiştir.

4.2.2. Deneysel çalışmalar

Malzemeler ve karışım oranları

Bu çalışma kapsamındaki deneylerde ECC karışımlarının üretiminde, daha önceki bölümlerde özellikleri detaylı bir şekilde açıklanan CEM I 42,5R Portland çimentosu (PÇ), F-sınıfı uçucu kül (UK-F), kuvars kumu, genleştirilmiş perlit agregası (GPA), su, yüksek oranda su azaltıcı (YOSA) katkı ve polivinil-alkol (PVA) lifleri kullanılmıştır.

ECC malzemesinin kendiliğinden iyileşme özelliği üzerine etkilerinin belirlenmesinden önce GPA’lar 24 saat boyunca suda bekletilerek suya doygun hale getirilmiştir. Suya doyurulmuş genleştirilmiş perlit agregaları (SD-SPA) daha sonra ağırlıkça %10, %20 ve

%30 oranlarında kuvars kumuyla değiştirilerek kontrol karışımına (ECC1,2_UK-F_0) ek olarak üç adet farklı ECC karışımı (F_10, F_20, ECC1,2_UK-F_30) üretilmiştir (Resim 4.8). Çalışma kapsamında üretilen ECC karışımlarında su-bağlayıcı malzeme (S/BM) oranı 0,27, puzolanik malzeme-Portland çimentosu oranı (PM/PÇ) ise 1,2 olarak seçilmiştir. Çizelge 4.3’te karışım isimleri ve malzeme oranları gösterilmektedir. Toplam etkin S/BM oranları içsel kürlemeden gelen suyu da hesaba katarak hesaplanmış ve Çizelge 4.3’te sunulmuştur.

Resim 4.8. SD-GPA’ların ECC karışımlarının en kesitinden görünümleri

Çizelge 4.3. ECC karışım oranları

Kendiliğinden iyileşmenin SD-GPA varlığında tetiklenebilmesi için agrega tanelerinin uygun boyutlarda olması gerekmektedir. Şahmaran ve diğerleri’nin (2015) son zamanlarda gerçekleştirmiş oldukları ve erken yaş yüksek dayanımlı sünek ECC karışımlarının değerlendirildiği bir çalışmada, içsel kürleme amacıyla kullanılan, aynı kaynaktan elde edilen ve maksimum tane büyüklükleri sırasıyla 2 ve 4 mm olan iki farklı SD-GPA kullanımının kompozit malzemenin otojen rötre ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri göz önünde bulundurulmuş ve 2 mm maksimum tane boyutuna sahip olan SD-GPA’ların belirtilen özellikler üzerinde daha etkili oldukları görülmüştür. Bahsedilen bu çalışmada SD-GPA’ların optimum sonuçları veren en büyük tane büyüklükleri her ne kadar 2 mm olarak bulunmuş olsa da, 2 mm’den daha büyük boyutlara sahip SD-GPA’ların oldukça yoğun bağlayıcı malzemelerden oluşan ECC matrisleri içerisinde temel mekanik özelliklerden feragat edilmeden maksimum seviyede kullanılmasının daha doğru olacağı kaanatine varılmıştır. Bunun sebebi, daha büyük tanecik çapına sahip SD-GPA’larda su muhtevasının daha yüksek olması, bu agregaların düşük dayanımları sebebiyle matris kırılma tokluğu seviyelerini aşağıya çekmek suretiyle sünekliği dolayısıyla çoklu mikroçatlak oluşumunu ve kendiliğinden iyileşme davranışını tetikleyeceklerinin düşünülmesidir. Bu bağlamda, bu çalışmada Şekil 3.1’den de görüldüğü üzere tane boyutu 0,1 ile 5 mm arasında değişim gösteren SD-GPA’lar tercih edilmiştir (Resim 3.5).

Numunelerin hazırlanması ve deneyler

Bu çalışma iki temel bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, SD-GPA içeren ECC numunelerinin 28 gün sonundaki temel mekanik özellikleri (basınç ve eğilme parametreleri [eğilme dayanımı ve sehim]) incelenmiştir. Basınç ve eğilme testlerinde kullanılmak üzere her bir karışım için üretilen küp ve kiriş numunelerin boyutları, adedi, uygulanan kür koşulları ve test yöntemleri bir önceki bölümde detaylandırılan çalışma ile aynı olduğundan burada ilave bir açıklama yapılmamıştır (Bölüm 4.1.2’ye bakınız).

Halihazırdaki çalışmanın ikinci bölümünde, SD-GPA’nın hasarlı ECC numunelerinin kendiliğinden iyileşme özelliği üzerine etkileri incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, mekanik önyüklemeye maruz bırakılan ve değişik oranlarda SD-GPA içeren ECC numunelerinin kalıcı (yükleme sonrasında geriye kalan) mekanik özellikleri (yarmada çekme dayanımı, deformasyon ve rijitlik) ve klorür iyonu geçirimlilikleri değerlendirilmiştir. Yarmada çekme ve hızlı klorür iyonu geçirimliliği (HKİG) deneyleri için Ø100×200 mm silindir numuneler hazırlanmıştır (Resim 4.9-a). Bu çalışmada kullanılan tüm ECC karışımlarının üretimi sırasında 25 litre kapasiteli Hobart tipi mikser kullanılmıştır (Resim 3.8). Tüm numuneler 24 saat sonunda kalıplardan çıkarılmış ve 28 güne kadar 23±2°C sıcaklıkta sürekli olarak suda kür edilmiştir (Resim 4.9-b).

(a) (b)

Resim 4.9. Kalıbından çıkarıldıktan sonra (a) Ø100×200 mm boyutlarındaki silindir numunenin görüntüsü (b) numunelerin sürekli su kürüne maruz bırakılmaları 28. gün sonunda, her silindir numunenin ortasından 50 mm kalınlığında üç adet disk numune kesilmiştir. Karışımların yarmada çekme yükü taşıma kapasitesi ve deformasyon

seviyelerinin belirlenebilmesi için her karışımdan altı adet disk numune kapalı devre kontrollü test cihazı kullanılarak 0,005 mm/s hızda kırılıncaya kadar yüklenmiştir. Değişik oranlarda SD-GPA içeren ECC karışımlarının yarmada çekme deformasyon kapasiteleri yaklaşık 1,50 mm seviyelerinde bulunmuştur. Bu sebeple, kırılma olmaksızın farklı dağılımlara sahip mikroçatlakların oluşturulabilmesi için geriye kalan disk numuneler, yarmada çekme yüklemesi altında 1,25 mm deformasyon seviyesine kadar önyüklemeye maruz bırakılmıştır. Deformasyonun, önceden belirlenen seviyeye ulaşmasının ardından yük boşaltılmıştır. ECC’nin yüksek sünekliği sayesinde, numuneler yük-deformasyon grafiğinde plastik bölgede kalmış ve bölgesel geniş açıklıklı çatlakların yerine mikroçatlak oluşumu elde edilmiştir (Resim 4.10-a). Yükün boşaltılmasından sonra çatlaklarda görülen az miktardaki kapanma dikkate alınmış ve tüm çatlak genişlikleri yüklemenin olmadığı durumlarda ölçülmüştür. Her numune için çatlak yüzeyinde, yükleme yönüne dik bir çizgi çizilmiştir. Çatlak sayısı ve çatlak genişliği, 125X büyütme kapasitesine sahip bir mikroskopla bu çizgi üzerinden ölçülmüştür (Resim 4.10-b). Çatlak genişliklerinin değerlendirilmesinde dijital kamera entegreli bir mikroskop kullanılmıştır ve çatlaklar belirli büyütme oranlarında incelenip, fotoğraflanmıştır.

(a) (b)

Resim 4.10. 28 günde sonunda 1,25 mm deformasyon seviyesine kadar önyükleme yapılan ECC1,2_UK-F_20 disk numunesinde (a) mikroçatlakların oluşumu (b) mikroçatlakların mikroskop altındaki görüntüsü

Mekanik önyüklemeden dolayı oluşan mikroçatlakların klorür iyonu geçirimliliği üzerindeki etkilerinin değerlendirilebilmesi için 28 günlük hasarlı ve hasarsız ECC numuneleri, ASTM C1202 (1997) standardı uyarınca hızlı klorür iyonu geçirimliliği (HKİG) testlerine tabi tutulmuştur. HKİG test yöntemi betonun elektriksel iletkenliği

esasına dayanmaktadır. Disk numunelerin (Resim 4.11-a) yan yüzeyleri elektrik iletmeyen bir malzeme ile kaplandıktan sonra numunelere 3 saat boyunca kuru ortamda vakum uygulanmakta ardından vakum haznesine su doldurularak numunelerin vakum etkisinde 1 saat su emmesi sağlanmaktadır. Bu işlemlerden sonra numuneler su içine yerleştirilerek deney başlangıcına kadar suya doygun halde kalmaları sağlanmaktadır. Numuneler deney için sudan çıkarıldıktan sonra çözelti hücreleri arasına yerleştirilmiştir. Hücreler içine doldurulan çözeltilerin numuneyle temasına izin veren ve kullanılan disk numunelere uygun boyutlara sahip bir tasarıma sahiptir. Deney için hücrelerden birisi sodyum klorür, diğeri ise sodyum hidroksit çözeltisi ile standarda uygun şekilde doldurulmuştur. Ardından 6 saat boyunca 60V sabit potansiyel farkı uygulanarak beton disk numunelerden geçen elektriksel akım şiddeti veri toplama sistemi yardımı ile elektriksek akım miktarı Coulomb (C) cinsinden hesaplanmıştır (Resim 4.11-b). HKİG test yöntemi günümüzde, pek çok şartnamede, kalite kontrol işlerinde ve beton dayanıklılığının değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, önceki çalışmalar HKİG testinin kendiliğinden iyileşme kabiliyetinin tespiti amacı ile başarılı bir biçimde kullanılabileceğini göstermiştir (Şahmaran ve diğerleri, 2013; Özbay ve diğerleri, 2013b).

(a) (b)

Resim 4.11. (a) HKİG testlerinde kullanılmak üzere hazırlanan disk numuneler (b) HKİG testi deney düzeneği

Numunelerin üretilmesi ve istenilen boyutlara getirilmelerinin ardından, sağlam (önyüklenmemiş) ve önyüklenmiş ECC numuneleri laboratuvar ortamında 30 gün boyunca sürekli hava (SH) kürüne maruz bırakılmıştır. SH kürüyle, SD-GPA kullanımının ECC’nin kendiliğinden iyileşme özelliği üzerine etkileri, kalıcı (geriye kalan) çatlak sayısı, çatlak

genişliği, mekanik özellikler (yarmada çekme dayanımı, deformasyon ve rijitlik) ve klorür iyonu geçirimliliği değerleri göz önünde bulundurularak değerlendirilmiştir.

4.2.3. Deneysel sonuçlar ve tartışma

Temel mekanik özellikler

Çizelge 4.4’te 28 gün sonucunda elde edilen basınç ve dört noktalı eğilmede çekme parametrelerinin (eğilme dayanımı ve sehim) sonuçları gösterilmektedir. Çizelgede sunulan her bir sonuç altı farklı numuneden elde edilen verilerin ortalaması alınarak hesaplanmıştır. Beklendiği üzere, SD-GPA miktarının artması ECC karışımlarının basınç dayanımlarını düşürmüştür. Bu durum, ECC’de yer alan kuvars kumuna oranla daha iri tanecik boyutuna sahip (Şekil 3.1) agregaların kullanılmasıyla yoğun tanecik boyut dağılımının bozulması ve GPA’nın nispeten daha düşük dayanımda olması ile açıklanabilir. Ayrıca, iri taneli GPA’lar, yükleme sırasında çatlak oluşma ihtimalini arttıran, gerilimin yoğunlaştığı noktalar olarak da davranabilmektedir. Ancak, dikkat çekilmesi gereken bir noktada, kuvars kumunun %30 oranında SD-GPA ile yer değiştirildiği durumda dahi 28 günlük en düşük ortalama basınç dayanımının 39,8 MPa çıkmış olduğudur. 28 günün sonunda elde edilen bu sonuç birçok inşaat mühendisliği uygulamasında kullanılabilecek bir değerdir.

Çizelge 4.4. 28 gün sonunda ECC karışımlarının mekanik özellikleri

Mekanik Özellik ECC1,2_UK-F_ 0

ECC karışımlarının eğilme altındaki performansını, eğilme dayanımı (kopma modülü, [modulus of rupture, MOR]), maksimum sehim değerleri ve eğilme gerilmesi – sehim grafikleri aracılığıyla değerlendirebilmek için, dört noktalı eğilmede çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, eğilme altında şekil değiştirme sertleşmesi gösteren bir malzemenin sehim kapasitesinin, çekme birim deformasyon kapasitesi ile doğrudan ilişkilendirilebileceğini göstermektedir (Qian ve Li, 2008). Her bir karışım için

28 gün sonunda elde edilen tipik eğilme gerilmesi – sehim grafiği Şekil 4.7’de gösterilmektedir. Şekilden de görülebileceği gibi, tüm (SD-GPA içeren ve içermeyen) ECC karışımları şekil değiştirme sertleşmesi davranışı göstermektedir. SD-GPA değişim oranı arttıkça, eğilme dayanımlarında önemli düşüş görülmüştür. SD-GPA’nın %10, %20 ve %30 oranında kullanılması eğilme dayanımlarını sırasıyla %12,8, %26,4 ve %30,4 düşürmüştür. Bu düşüşler basınç dayanımındaki düşüşlere yakın bulunmuştur. Eğilme dayanımında gözlemlenen azalma, basınç dayanımında gözlemlenen azalmalara yol açan sebeplerle ilişkilendirilebilir. Ayrıca, topaklanma sonucunda matrisin lifleri yeterince kaplayamaması sebebiyle lif ile matris arasındaki bağ zayıflamakta ve bu durum ECC eğilme yükü taşıma kapasitesi değerlerinin azalmasına yol açabilmektedir.

Şekil 4.7. ECC karışımlarının tipik eğilme gerilmesi-sehim grafikleri

Şekil değiştirme sertleşmesi gösteren malzemelerin sehim kapasitesi, çekme birim deformasyon kapasitesi ile doğrudan ilişkilendirilebildiğinden, aynı zamanda malzeme sünekliğini de yansıtmaktadır. Test edilen tüm numunelerin sehim kapasitelerinin zaman içerisinde biraz düştüğü gözlemlenmiştir. Bu durum, matris ve lif-matris ara yüzünün zaman içerisinde gelişmesi ile ilişkili olabilir. Süneklikteki azalmanın, zaman içerisinde sınırlanması ve matris olgunluğunun kararlı bir hal almasıyla dengeye ulaşması muhtemeldir. Çizelge 4.4 ve Şekil 4.7’den de görülebileceği üzere, sehim kapasitesi, suya doygun hafif agrega kullanımından etkilenmektedir. Suya doygun hafif agrega

kullanımının yararlı etkisi %20 değişim oranına kadar belirgindir. Ancak, her ne kadar kontrol numunelerinden yüksek olsa da, değişim oranının %30 seviyesine çıkmasıyla, sehim değerlerinin düştüğü gözlemlenmiştir. Sonuçlarda gözlemlenen bu farklılık, yüksek oranlarda doygun hafif agrega kullanımının lif dağılımı üzerindeki zararlı etkileriyle açıklanabilir. Özetle, maksimum süneklik değerlerinin elde edilebilmesi için suya doygun hafif agrega değişim oranına ait optimum bir değer (%20) bulunduğu sonucuna varılabilir.

SD-GPA kullanımının önyükleme yapılmış numunelerin çatlak özellikleri üzerine etkileri Çizelge 4.5’te, farklı oranlarda SD-GPA bulunduran ve yarmada çekme testlerinde kullanılmış ECC numunelerinin çatlak özellikleri (sırasıyla çatlak sayısı, minimum, maksimum ve ortalama çatlak genişlikleri) gösterilmektedir.

Çizelge 4.5. ECC karışımlarının çatlak sayısı ve genişliği

olarak, SD-GPA değişim oranının artmasıyla çatlak genişliklerinin azaldığı ve çatlak sayısının arttığı görülmüştür. Bu durum muhtemelen farklı karışımların matris tokluk değerlerinin de farklı olmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin, 28 gün sonunda, ECC1,2_UK-F_0 karışımındaki ortalama çatlak genişliği 87 m iken bu değer ECC1,2_UK-F_10, ECC1,2_UK-F_20 ve ECC1,2_UK-F_30 karışımlarında, sırasıyla, 80

m, 66 m ve 76 m seviyelerine düşmüştür. Dürabilite, ortalama ve maksimum çatlak genişliği değerlerinden büyük ölçüde etkilendiğinden, çatlak genişliği birçok betonarme yapı için büyük önem arz etmektedir. Dürabilite üzerindeki etkilerine ek olarak, dar açıklığa sahip çatlaklar, çatlamış kompozitlerde kendiliğinden iyileşme özelliğini ve dolayısıyla taşınma özelliklerini tetiklemektedir (Şahmaran ve Li, 2010).

28 günlük başlangıç kürü sonrasında uygulanan 30 günlük sürekli hava kürü, tüm karışım çeşitlerinde çatlak sayısı ve ortalama çatlak genişliklerinin düşmesine sebep olmuştur (Çizelge 4.5). Bu durum kendiliğinden iyileşmenin açık bir göstergesidir. Beklendiği üzere, SD-GPA değişim oranının artması, ortalama kalıcı çatlak genişliğini önemli ölçüde azaltmıştır. Düşüş F_0 karışımında %21 seviyesindeyken, ECC1,2_UK-F_10, ECC1,2_UK-F_20 ve ECC1,2_UK-F_30 karışımlarında sırasıyla, %51, %58 ve

%72 seviyelerine ulaşmıştır. Çatlak genişliğindeki azalma eğilimi görsel olarak da fark edilmiştir. Resim 4.12’de, mikroçatlakların 30 günlük ilave sürekli hava kürü uygulanmadan önceki ve sonraki durumları görülmektedir. Şekilden de görülebileceği gibi, ECC1,2_UK-F_0 karışımında çatlakların kapanması daha sınırlı iken, SD-GPA oranının artmasıyla çatlakların tamamen iyileşme eğilimi daha belirgin bir hal almıştır.

ECC1,2_UK-F_0 karışımında genişliği 10 m’a kadar olan çatlaklar tamamen iyileşirken, değişim oranına bağlı olarak, SD-GPA içeren karışımlarda 40 m’a kadar çatlakların tamamen iyileşebildiği görülmüştür. Dar mikroçatlakların kapanmasındaki etkinliğine rağmen, SD-GPA geniş çatlakların iyileşmesinde o kadar etkin olamamıştır (Resim 4.12).

Kendiliğinden iyileşme işlemi, karşılıklı çatlak yüzeylerinden başlamakta ve yeterli miktarda iyileşme ürünü çatlağın orta noktasında oluştuğunda tamamen iyileşme gerçekleşmektedir. Daha geniş çatlaklarda kendiliğinden iyileşmenin kinetiği daha hızlı olmasına rağmen (Gagne ve Argouges, 2012), gerekli bileşenlerin ve içsel suyun mevcudiyeti kendiliğinden iyileşme miktarını kısıtlayabilmektedir.

Karışım (a) 28 gün (b) 28+30 gün

ECC1,2_UK-F_0

ECC1,2_UK-F_10

ECC1,2_UK-F_20

ECC1,2_UK-F_30

Resim 4.12. ECC mikroçatlaklarının ilave hava kürü uygulanmasından (a) önceki ve (b) sonraki durumları ve kendiliğinden iyileşmesi

Buna göre, sürekli hava kürünün uygulandığı ve çatlakların tam anlamıyla iyileşmesinin istendiği durumlarda, çatlak açıklıklarının dar olması (<10 m) tercih edilmektedir.

SD-GPA’nın süneklik (Çizelge 4.4) ve çatlak genişlikleri (Çizelge 4.5) üzerindeki olumlu etkileri göz önünde bulundurulduğunda, kendiliğinden iyileşme kabiliyetini önemli ölçüde tetikleyecek şekilde dar çatlakların oluşması beklenilen bir durumdur. Bu sebeple, SD-GPA oranının artmasıyla sağlanan içsel su miktarı ve dar çatlak genişlikleri, yüksek kendiliğinden iyileşme performansı için büyük önem arz eden iki temel parametredir. Bu durum, ECC1,2_UK-F_0 ve ECC1,2_UK-F_30 karışımlarından elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurularak daha açık bir şekilde görülebilir. Çizelge 4.5’te görüldüğü üzere, her iki karışım da belirli seviyeye kadar kendiliğinden iyileşme göstermiştir ancak gözlemlenen çatlak sayısı sadece ECC1,2_UK-F_30 karışımında azalmıştır. Ayrıca, karışımlarda SD-GPA kullanımının etkinliği, içsel suyun kullanılması veya buharlaşması sebebiyle ancak belirli bir süre için devam edebilmektedir. Bu sebeple, SD-GPA kullanımının etkin olabilmesi için, düşük çatlak genişliği ve yüksek su ihtiyacı ile beraber, çatlak oluşum zamanlaması da önemli bir parametredir. Çimento bağlayıcılı kompozitler, düşük çekme dayanımı ve birim deformasyona sahip olmaları sebebiyle erken yaşlarda çatlamaya çok duyarlı oldukları için, SD-GPA kullanımının erken yaşlardaki çatlak oluşumunu engellemesi beklenmektedir.

SD-GPA kullanımının yarmada çekme test parametreleri üzerine etkileri

Çizelge 4.6, sağlam ve önyüklenmiş ECC numunelerinin yarmada çekme dayanımını, maksimum yükte elde edilen deformasyon kapasitelerini ve rijitliklerini göstermektedir.

Şekil 4.8’de ise 28 ve 28+30 gün sonunda sağlam ve önyüklenmiş ECC numunelerinden elde edilen tipik yarmada çekme gerilmesi-deformasyon eğrileri gösterilmektedir.

Önyüklemeye maruz bırakılan ECC numuneleri 28 gün sonunda yarmada çekme yükü altında 1,25 mm deformasyon seviyesine kadar yüklenmiş, sonrasında yük boşaltılmış ve ardından hemen tekrar yüklenmiştir. Bu numuneler önyüklemenin boşaltılmasının hemen sonrasında test edildiği için çatlak iyileşmesi için zaman bulamamışlardır.

SD-GPA bulunduran ve bulundurmayan ECC numunelerinin 28 gün sonunda 1,25 mm deformasyon seviyesine önyüklenmeleri ile numunelerin nihai sehim kapasitelerine ulaşılmamıştır. Beklenildiği üzere, normal kuvars kumu yerine SD-GPA kullanılması, ECC numunelerinin yarmada çekme yükü taşıma kapasitelerini olumsuz etkilemiştir (Çizelge 4.6). Dayanımdaki düşüş, SD-GPA miktarının artmasıyla daha da belirgin bir hal almıştır. Örneğin, yarmada çekme dayanımı %30 SD-GPA kullanımıyla, 7,40 MPa’dan

5,37 MPa seviyesine düşmüştür. Bu düşüş, yüksek dayanımlı kuvars kumu yerine daha zayıf GPA kullanılması ile açıklanabilir (Hossain ve diğerleri, 2011). GPA, normal kuvars kumundan daha zayıf olmasına rağmen, SD-GPA içeren normal betonun yarmada çekme dayanımının, normal ağırlıkta agrega içeren normal betona kıyasla daha yüksek ya da benzer olması beklenmektedir (Lura ve diğerleri, 2004). Bunun sebebi, agrega-matris arayüz özelliklerinin iyileşmesi, içsel kür sayesinde hidratasyonun hızlanması ve rötre kaynaklı mikroçatlakların oluşmamasıdır (Şahmaran ve diğerleri, 2009b). Ancak, Çizelge 4.6’da görüldüğü gibi, SD-GPA içeren ECC karışımlarının yarmada çekme dayanımları, sadece kuvars kumu içeren karışımdan önemli ölçüde düşüktür. SD-GPA miktarının artmasıyla sonuçlarda gözlemlenen düşüş daha belirgin bir hal almıştır. ECC karışımlarının nihai yarmada çekme dayanımları, perlit agregasının dayanımı ile belirlenmektedir.

Deneyden sonra numunelerin kırılan yüzeyleri incelendiğinde, ara yüzde bağ kopması meydana gelmediği görülmüştür. SD-GPA içeren ECC karışımlarında testler sonucunda, genleşmiş perlit agregalarının çap boyunca yarılarak birbirine benzer iki yarım küre oluşturduğu ve çimento hamuru ile SD-GPA tanecikleri arasında oluşan arayüz bağının bozulmadığı görülmüştür.

Çizelge 4.6. ECC karışımlarının yarmada çekme dayanımı, deformasyon ve rijitlik değerleri

İlave 30 günlük sürekli hava kürü sonrasında, yarmada çekme dayanımlarında artışlar görülmüş ve bu artışlar ECC1,2_UK-F_0, ECC1,2_UK-F_10, ECC1,2_UK-F_20 ve

Karışım adı Ölçülen özellik