Investigation of Strength and Toughness Capacity of Steeland Synthetic Fiber Reinforced Shotcrete

Abstract

Püskürtme beton, önceden hazırlanmış betonun, bir yüzey üzerine basınçlı hava yardımıyla yüksek hızla püskürtülmesi sonucu yüzeyde katman oluşmayı sağlayan bir kaplama yöntemidir. Püskürtme betonlar, kullanım yerleri itibari ile basınç, çekme ve eğilme gibi çeşitli yüklere maruz kalmaktadır. Betonun bu özelliklerini iyileştirmek amacıyla beton içerisine çeşitli lifler eklenerek çatlak oluşumu azaltılabilir. Bu çalışmanın ilk kısmında çelik (ST), poliamid (PA) ve forta ferro (FF) sentetik lif katkılı püskürtme betonların işlenebilirlik (çökme), dayanım (basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımı) ve tokluk özellikleri öncelikle laboratuvar koşullarında üretilen karışım ve numuneler üzerinde incelenmiştir. Çelik ve sentetik lifler beton karışımlarına hacimsel olarak %0.25, %0.5 ve %1 oranlarında katılmışlardır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise aynı reçeteler kullanılarak sahada sadece %1 hacimsel orana sahip lifli püskürtme betonların geri yansıma oranları elde edilmiştir. Çalışma sonucunda; hacimsel lif oranının artmasıyla kontrol betona kıyasla lif katkılı püskürtme betonlarda işlenebilirliğin önemli oranda azaldığı belirlenmiştir. Karışımlara lif eklenmesinin çelik lif katkılı püskürtme betonların yarmada çekme ve eğilme dayanımlarında basınç dayanımlarına kıyasla daha fazla oranda artışların olduğu belirlenmiştir. Buna ilave olarak, liflerin beton numunelerin eğilme etkisi altındaki davranışına özellikle ilk tepe yükü aşıldıktan sonra kırılma anına kadar olan bölgede önemli oranda katkı sundukları belirlenmiştir. ST liflerin yüksek çekme dayanımı ve üstün geometrik özellikleri sayesinde PA ve FF liflere kıyasla daha etkili oldukları görülmüştür. Ancak, sahada yapılan püskürtme uygulamalarında PA ve FF liflere kıyasla ST liflerin biraz daha fazla geri yansıma oranlarına sahip olduğu görülmüştür.

Sprayed concrete is a coating method that enables the formation of a layer on the surface by spraying the previously prepared concrete with the help of compressed air at high speed. Shotcrete is exposed to various loads such as pressure, tensile and bending due to its usage areas. Crack formation can be reduced by adding various fibers to the concrete in order to improve these properties of concrete. In the first part of this study, the workability (collapse), strength (compression, tensile and flexural strength) and toughness properties of steel (ST), polyamide (PA) and forta ferro (FF) synthetic fiber-reinforced shotcrete concrete were primarily determined on the mixes and samples produced under laboratory conditions and were examined. Steel and synthetic fibers were added to the concrete mixtures in volumes of 0.25%, 0.5% and 1%. In the second stage of the study, by using the same recipes, the refraction rates of fiber shotcrete with only 1% volumetric ratio were obtained. As the results of the study, it was determined that the workability of fiber reinforced shotcrete was significantly reduced with the increase of the volume fiber ratio compared to the control concrete. It was also found that fiber addition to mixtures led to more increase in splitting tensile and bending strengths of shotcrete with steel fiber compared to compressive strength. In addition, it has been determined that the fibers contribute significantly to the bending behavior of concrete specimens, especially in the region up to the moment of breaking after the initial peak load is exceeded. ST fibers have been found to be more effective than PA and FF fibers due to their high tensile strength and superior geometric properties. However, it was observed that ST fibers have slightly higher reflectance rates compared to PA and FF fibers in field spraying applications.