INVESTIGATION OF STRENGTH PROPERTIES OF 3D, 4D, 5D STEEL FIBER REINFORCED CONCRETE AFTER FREEZE-THAW EFFECT


Creative Commons License

Turunç D., Güler S., Akbulut Z. F.

İSTANBUL INTERNATIONAL MODERN SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS –III, İstanbul, Turkey, 6 - 08 May 2022, pp.1452-1462

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1452-1462
  • Van Yüzüncü Yıl University Affiliated: Yes

Abstract

Concrete is damaged by various physical and chemical environmental effects throughout its service life. One of concrete’s most important physical effects, especially in cold climatic regions, is the freeze-thaw (F-T) effect. The F-T effect causes the concrete to be damaged, its performance to decrease over time, and ultimately lose its function and strength before the targeted project life. One of the most effective ways to prevent damage in concrete is to add different fibers into concrete mixtures. Traditional single hook 3D steel fibers are one of the most widely used fiber types in concrete mixes. In recent years, 4D steel fibers with two hooks and 5D steel fibers with three hooks have been developed as alternatives to 3D steel fibers with a single hook. Within the scope of this study, the physical and mechanical properties of 3D, 4D, and 5D steel fiber reinforced concretes with a target concrete compressive strength of 40 MPa at room conditions and after 100 F-T cycles were investigated. Steel fibers were added into the concrete mix at 0.5% and 1.5% by volume. In the study, seven concrete mixtures were prepared, one of which was a control. The prepared concrete samples were exposed to 100 F-T cycles, and then the ultrasound transmission velocity (USH), compressive strength, and flexural strength properties of the samples were determined. During the experiments, beam samples of 100 x 100 x 400mm and cube sample molds of 100x100x100 mm were used. As a result of the study, it was determined that the flexural strengths of the 3D, 4D, and 5D steel fiber reinforced concretes at the rate of 1.5% by volume decreased by 4.14%, 3.83%, and 3.23%, respectively, compared to the samples at room conditions after 100 F-T cycles. Compared to the control sample, the pieces exposed to 100 F-T cycles were found to have the highest increase in USH by 17%, compressive strength by 12.5%, and flexural strength by 19.2%, compared to the concrete containing 5D steel fiber at 1.5% by volume.

Beton servis ömrü boyunca çeşitli fiziksel ve kimyasal çevresel etkilerle hasara uğramaktadır. Özellikle soğuk iklim bölgelerinde betonun uğradığı en önemli fiziksel etkilerden biriside donma-çözülme (D-Ç) etkisidir. D-Ç etkisi betonun hasar görmesine, performansının zamanla azalmasına, hedeflenen proje ömründen önce işlevini ve dayanımını tamamen yitirmesine sebep olmaktadır. Beton içerisinde oluşan hasarları önlemenin en etkili yollarından biriside beton karışımları içerisine farklı tipte liflerin eklenmesidir. Gelenekseucu tek kancalı 3D çelik lifler beton karışımlarında en yaygın olarak kullanılan lif tiplerinden birisidir. Son yıllarda, ucu tek kancalı 3D çelik liflere alternatif olarak ucu iki kancalı 4D ve ucu üç kancalı 5D çelik lifler geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında hedef beton basınç dayanımı 40 MPa olan 3D, 4D ve 5D çelik lif katkılı betonların oda koşullarında ve 100 donma-çözülme (D-Ç) çevrimi sonrası fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çelik lifler beton karışımı içerisine hacimce %0,5 ve %1,5 oranında ilave edilmiştir. Çalışmada biri kontrol olmak üzere toplam 7 beton karışımı hazırlanmıştır. Hazırlanan beton numuneleri 100 donma-çözülme (D-Ç) çevrimine maruz bırakılmış ve daha sonra numunelerin ultra ses geçiş hızı (USH), basınç dayanımı ve eğilme dayanım özellikleri belirlenmiştir. Deneyler sırasında 100 x 100 x 400mm boyutlarındaki kiriş numuneler ile 100x100x100 mm boyutlarındaki küp numune kalıpları kullanılmıştır. Çalışma sonucunda, hacimce %1,5 oranında 3D, 4D ve 5D çelik lif katkılı betonların 100 D-Ç çevrimi sonrası oda koşullarındaki numunelere kıyasla sırasıyla %4,14 %3,83 ve %3,23 oranında eğilme dayanımlarında azalış olduğu belirlenmiştir. 100 D-Ç çevrimine maruz kalan numunelerin kontrol numunesine kıyasla USH’nı %17, basınç dayanımını %12,5 ve eğilme dayanımını %19,2 oranında en çok arttıran numunelerin hacimce %1.5 oranında 5D çelik lif içeren beton numunelerin olduğu görülmüştür.