Investigation of the Physical and Mechanical Properties of 3d, 4d and 5d Steel Fiber Reinforced Concrete After Freeze-Thaw Effect

Abstract

Betonun çekme ve eğilme dayanımlarının iyileştirilmesi yönündeki çalışmalar genellikle betona lif katkısı ile gerçekleşmektedir. Bu nedenle çelik liflerin uç geometrileri geliştirilerek lifin beton içerisindeki çatlak köprüleme etkisini sağlamak amacıyla yeni nesil 3D, 4D ve 5D çelik lifler üretilmiştir. Üretilen lifsiz, 3D, 4D ve 5D çelik lif katkılı beton numunelerinde hedef beton basınç dayanımı 40 MPa olarak belirlenmiştir. Beton karışımına 3D, 4D ve 5D çelik liflerin katkısı hacimce %0.5 ve %1.5 oranlarında olmuştur. Çalışma kapsamında kontrol dâhil toplam 7 beton karışımı, belirlenen kalıplara deney şartlarına uyularak yerleştirilmiştir. Taze betona çökme yayılma testi uygulanmıştır. 28 gün boyunca kür havuzunda bekletildikten sonra çıkartılan numunelere 100 donma-çözülme (D-Ç) çevrimi uygulanmıştır. Ardından hem 100 d-ç çevrimine maruz kalmış hem de oda şartlarında bekletilmiş numunelere ultra ses geçiş hızı (USH), basınç dayanımı ve eğilme dayanımı testleri uygulanmıştır. Eğilme dayanımı testi için100x100x400mm boyutlarındaki kiriş numuneler, ultrases geçiş hızı ve basınç dayanımı testleri için 100x100x100mm boyutlarındaki küp numuneler kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, hacimce %1.5 oranında 3D, 4D ve 5D çelik lif içeren beton numunelerin100 D-Ç çevrimine maruz kalmış numunelerin oda koşullarındaki numunelere kıyasla sırasıyla %4.14%3.83 ve %3.23 oranında eğilme dayanımlarında azalış olduğu görülmüştür. Yine 100 D-Ç çevrimine maruz kalmış numunelerin kontrol beton numunesine göre ultrases geçiş hızını % 17, basınç dayanımını %12.5 ve eğilme dayanımını %19.2'lik değerler ile en çok arttıran numuneler hacimce %1.5 oranlı 5D çelik lif içerikli betonlar olduğu saptanmıştır.

Studies to improve the tensile and bending strengths of concrete are generally carried out by adding fiber to the concrete. For this reason, new generation 3D, 4D and 5D steel fibers have been produced in order to provide the crack bridging effect of the fiber in the concrete by developing the end geometries of the steel fibers. In the produced fiber-free, 3D, 4D and 5D steel fiber reinforced concrete samples, the target concrete compressive strength was determined as 40 MPa. The contribution of 3D, 4D and 5D steel fibers to the concrete mix was 0.5% and 1.5% by volume. Within the scope of the study, a total of 7 concrete mixes, including the control, were placed in the determined molds in accordance with the experimental conditions. The slump spread test was applied to the fresh concrete. After being kept in the curing pool for 28 days, 100 freeze-thaw (F-T) cycles were applied to the extracted samples. Then ultra sound transmission velocity (USH), compressive strength and flexural strength tests were applied to the samples, which were both exposed to 100 F-T cycles and kept at room conditions. For the bending strength test, beam samples of 100x100x400mm were used, and for the ultrasound transmission velocity and compressive strength tests, cube samples of 100x100x100 mm were used. When the results are examined, it is seen that the concrete samples containing 1.5% 3D, 4D and 5D steel fibers by volume have decreased flexural strengths of 4.14%, 3.83% and 3.23%, respectively, compared to the samples exposed to 100 F-T cycles. Again, it was determined that the samples, which were exposed to 100 F-T cycles, increased the ultrasound transmission rate by 17%, the compressive strength by 12.5% and the flexural strength by 19.2%, compared to the control concrete sample, and the concretes with 5D steel fiber content of 1.5% by volume.