Introducing
Your new presentation assistant.
Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.
Trending searches
Ülkemizde RPB üzerine yapılan uygulamalı çalışmalardan biri, İstanbul Teknik Üniversitesi-İSTON firması ortak çalışması olan yağmur suyu ızgarası ve rögar kapaklarıdır (Şekil 2).
Şekil 1’de aynı moment taşıma kapasitesine sahip 4 adet kiriş numunesi görülmektedir. Bunlardan (1) numaralı elaman RPB, (2) numaralı eleman çelik, (3) numaralı eleman öngerilmeli betonarme ve (4) numaralı eleman ise betonarme olarak imal edilmiştir. Tablo 5’te ise bu elemanların fiziksel özelikleri verilmiştir.
Tablo 5. Aynı Taşıma Gücüne Sahip Elemanların RPB ile Karşılaştırılması
RPB’ler
• Küp basınç dayanımları 200 ve 800 MPa arasında,
• Çekme dayanımları 25 ve 150 MPa arasında
• Kırılma enerjileriyaklaşık 30000 J/m2
• Birim ağırlıkları 2500-3000 kg/m3 aralığında değişen yeni kuşak betonlardır.
RPB’nin ilk köprü uygulaması Kanada’da yapılan Sherbrooke köprüsüdür ve halen güvenle kullanılmaktadır.
Bu yapıda kullanılan beton 200 MPa basınç dayanımı, 40 MPa eğilme dayanımı ve 50 GPa’lık elastisite modülüne herhangi bir çelik donatı kullanılmadan erişmektedir. Şekil 3’te gösterilen köprü 60 m uzunluğunda ve 3.3 m genişliğindedir. Köprü uzay kafes sisteminde tasarlanmış olup her birinin boyu 10 m olan 6 adet prefabrik elemanın montajı ile inşa edilmiştir. Diyagonal elemanların yük aktardığı alt kiriş 32 x 38 cm boyutlarında olup iki kirişin içinden öngerme donatıları yer almaktadır. Köprünün toplam maliyeti 922.000 $ olmuştur. [7].
Şekil 2. RPB’den üretilmiş rögar kapağı ve yağmur suyu ızgarası
Bu projede (Yazıcı vd., 2010) boksit agregası kullanılan 964 kg/m3 çimento dozajlı, hacimce %3 çelik lif içeren sıradan bir reaktif pudra betonu karışımına çimento yerine ağırlıkça %20, 40 ve 60 oranlarında yüksek fırın cürufu (YFC) katılmıştır.
Durabilite (kalıcılık) açısından, düşük porozite, çok düşük su/bağlayıcı oranı, bağlantısı az kapiler boşlukları sayesinde saldırgan iyonların ve suyun bünyeye girişine karşı yüksek direnç göstermektedirler. Yapılan birçok araştırma RPB’nin donma-çözülme, aşınma gibi olumsuz etkiler altında yüksek dayanımlı betondan dahi katbekat üstün olduğunu göstermektedir [6].
RPB, aşağıdaki dört ana prensibin uygulanması sayesinde elde edilir.
Bunlar;
• Bütün iri agregaların karışımdan çıkarılması ile malzeme homojenliğinin artırılması,
• Tane çapı düzenlemesi ve iyi bir sıkıştırma ile boşluksuz bir beton elde edilmesi,
• Sıcaklık kürü ile mikro yapının geliştirilmesi,
• Karışıma çelik lif ilavesiyle malzeme sünekliğinin artırılması.
Şekil 3. Sherbrooke yaya köprüsü - Kanada
[7] Gilliand, S. K., “Reactive Powder Concrete (RPC), A New Material For Prestressed Concrete Bridge Girders”, Building an International Community of Structural Engineers Structures Congress – Proceedings, Vol. 1, pp. 125-132, ASCE, New York, USA, 1996.
[5] Sadrekarimi, A., “Development of a Light Weight Reactive Powder Concrete”, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 2, No.3, pp. 409-417, 2004.
[6] Doç. Dr. Halit YAZICI ve Araş. Gör. (İnş. Yük. Müh.) Çağlar YALÇINKAYA, Yeni Nesil Yüksek Performanslı Beton: Reaktif Pudra Betonu, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Kür yöntemlerinin basınç dayanımına etkisi incelendiğinde;
Diğer bir uygulama Fransada’ki Pont du Diable yaya köprüsüdür (Şekil 4). Mühendis Romain Ricciotti ve Mimar Rudy Riccioti tarafından tek açıklıklı olarak 70 m uzunluğunda ve 1,8 m genişliğinde tasarlanmıştır. Kirişler ard germeli olarak tasarlanmıştır.
Abrasif aşınma beton yüzeylerin kuru sürtünme etkisi ile zamanla artmasıyla kütle kaybına neden olur.
RPC betonlarının aşınmaya dayanıklılığının sebepleri:
Şekil 15. YFC ikamesinin ve kür yönteminin basınç dayanımına etkisi
Şekil 16. Priz öncesi ve süresince uygulanan sıkıştırma işleminin YFC ikame oranıyla birlikte basınç dayanımına etkisi
Şekil 14. YFC ikamesinin üç noktalı eğilme deneyinde yük-sehim grafiklerine etkisi (otoklav kürü)
Şekil 4. Pont du Diable Yaya Köprüsü – Fransa (http://www.ductal-lafarge.com)
Yazıcı vd. (2009) tarafından gerçekleştirilen çalışmada 0,18 S/Ç oranlı hacimce %3 çelik lif içeren RPB’lerin değişik kürler altında mekanik özellikleri incelenmiştir. Araştırmada,
Şekil 8. OC, HPC, RPC numunelerinin JIS A 1304 metoduna göre 120 dk yangına maruz kaldıktan sonraki halleri [11]
Şekil 9. RPC, HPC, OC örneklerinin sabit 500 ± 50 ̊C sıcaklığa 0, 30, 60, 90 ve 120 dk maruz kaldıktan sonraki basınç dayanımları [11]
RPB’ler aynı zamanda güçlendirme işlerinde kullanılabilecek niteliktedir. Plaka veya köşebent şeklinde imal edilmiş RPB elemanlar, zayıf kirişlerin altına, kolon-kiriş birleşim bölgelerine tatbik edilerek betonarme çerçevelerin performansı iyileştirilebilmektedir.
Bu malzemeler, ilk kez 1990’lı yılların başlarında Paris’te Bouygues’in laboratuvarlarındaki araştırmacılar tarafından geliştirildi.
Reaktif pudra betonları ile ilgili ilk çalışmalar Richard ve Cheyrezy tarafından yapılmıştır. Bu çalışmalarda betonların tasarımı yapılmış ve üretimi ile mekanik özellikleri açıklanmıştır. Yapılan çalışmalarda RPC 200 ve RPC 800 olmak üzere esasta aynı fakat üretiminde ve ısıl işlemlerinde bazı farklılıklar bulunan iki değişik malzeme üretilmiştir [1].
Şekil 10. RPC, HPC, OC örneklerinin sabit 500 ± 50 ̊C sıcaklığa 0,30,60,90 ve 120 dk maruz kaldıktan sonraki basınç dayanımları [11]
[11] Liu C.-T., Huang J-S., Fire performance of highly flowable reactive powder concrete, Construction and Building Materials 23 (2009) 2072–2079.
Şekil 11. RPC, HPC, OC örneklerinin sabit 500 ± 50 ̊C sıcaklığa 0,30,60,90 ve 120 dk maruz kaldıktan sonraki ağırlık kayıpları [11]
[1] Richard, P., Cheyrezy, M., “Composition of Reactive Powder Concretes”, Cement and Concrete Research, Vol. 25, pp. 1501-1511, 1995.
DEÜ Yapı Malzemesi Lab.’da Yalçınkaya (2009) tarafından RPB’nin büzülme özelliklerinin çalışmasında mineral katkı, çelik lif, agrega miktarı ve özelliklerinin RPB’nin erken ve uzun dönem büzülme davranışına etkileri incelenmektedir.
RPB’lerin yüksek performansı sağlamadaki ana etken;
Dayanıklılık açısından bakıldığında ise RPB’nin boşluksuz sıkı yapısı kimyasal ve çevresel etkilere karşı çok iyi bir performans göstermesine neden olmaktadır [2]. YDB’lerle karşılaştırıldığında RPB’nin dayanıklılığı her koşulda üstün olmaktadır. Tablo 3’de bu durumla ilgili bir karşılaştırma gösterilmektedir.
Şekil 13. 35 °C, %40 bağıl nemli ortamda hamur fazının erken dönem kuruma büzülmesine lif ve agrega ilavesinin etkisi
Tablo 1. Reaktif Pudra Betonunda Kullanılan Tipik Malzemeler ve Miktarları [1]
Tablo 3. RPB ile YDB Dayanıklılığının Karşılaştırılması [3]
Tablo 4. RPB200 ve RPB800’ün üretim ve mekanik özellikleri [4]
[3] Dallaire, E., Aitcin P. C., Lachemi, M., “High- Performance Powder”, Civil Engineering, Vol. 68, Jan 1998, ABI/INFORM Global, pp. 48-51.
Karışımda çok ince agrega kullanılması sayesinde yapıdaki mikro boşluklar azaltılarak eğilme ve basınç dayanımında artış sağlanabilmiştir.
[4] Richard, P., Cheyrezy, M.H., “Reactive Powder Concretes With High Ductility and 200-800 MPa Compressive Strength”, Concrete Technology: Past, Present and Future, Proc. of V. M. Malhotra Symp., ACI SP-144, S. Francisco, USA, 1994, pp. 507-518.
RPC betonu donma-çözülmeye karşı çok dayanıklıdır.
RPB’nin iç yapısı daha sıkı tane düzenine sahip olup, mikroyapısı yüksek dayanımlı betona (YDB) göre en kuvvetli çimentolu hidrate ürünler ile güçlendirilmektedir.
Normal çimento içerikli kompozitler ile karşılaştırıldığında RPB'nin en belirgin özelliği;
Mekanik özelikler açısından RPB’de oluşan C-S-H jel yapısının kuvvetlenmesiyle kompozitin yoğun matris yapısı basınç dayanımı en üst değere taşımaktadır. Bu yüksek dayanım RPB’nin yapılarda çelik donatı olmaksızın kullanılmasını sağlamıştır. Kırılma enerjisi açısından bakıldığında ise RPB’nin normal harç numunelere oranla 240 kat daha fazla bir enerjiyi karşıladığı görülmüştür. Buda özellikle deprem etkileri altında enerji yutma kapasitesi düşük olan gevrek beton malzemenin tokluğunun artması demektir.
Chan and Chu (2004) tarafından reaktif pudra betonların harcı içindeki çelik liflerin bağ kuvveti, çekip-çıkarma enerjisi gibi bağ karakteristiklerine silis dumanının etkisi incelenmiştir.
Bağ karakteristiklerini iyileştirmede en optimum silis dumanı oranının %20-30 arasında olduğu belirtilmiştir. Optimum oranda kullanımda çekip-çıkarma enerjisinin yaklaşık %100, bağ kuvvetinin ise %14 arttığı ifade edilmiştir.
1. PULL-OUT (DONMA-ÇÖZÜLEMENİN RPB’DEKİ ÇELİK İLE BETON ARASINDAKİ ADERANSA ETKİSİ)
Çelik ve beton arasındaki yapışma gücünün ne kadar olduğunu bilmek için PULL-OUT deneyi yapılır.
Şekil 7. Donma-çözülme çevrimi sonrası RPB'nin basınç dayanımının HSM ve RC ile kıyaslanması
[8] Yerlikaya, M., “Çelik tel donatılı betonların deprem etkisi altında davranışları”, BEKSA Çelik Kord Sanayi ve Ticaret A.Ş., Deprem Sunusu, 2005.
[9] Dauriac, C. “Special Concrete May Give Steel Stiff Competition”, Building with Concrete, The Seattle Daily Journal of Commerce, p.5, May 9, 1997.
Chan, Y.W. and Chu, S.H., “Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete.” Cement and Concrete Research, 34, p: 1167-1172, 2004.
Tablo 2. Normal, Yüksek Dayanımlı ve RP Betonlarının Karşılaştırması [2]
Şekil 5. RPC ile çelik arasındaki aderansın HSM ve RC ile karşılaştırılması [10]
Şekil 6. Çelik çekme testinin ayrılma tipleri [10]
[2] Taşdemir, M. A., Bayramov, F., Kocatürk, N., Yerlikaya, M., “Betonun Performansa Göre Tasarımında Yeni Gelişmeler”, Beton 2004 Kongresi Bildiriler, ss. 24-57, İstanbul, 2004.
• Donma Çözülmeye maruz kalan RPC betonlarının, Pull-Out testleri sonucuna göre: RPC’nin çeliğe yapışma güçleri Normal betonlar ve yüksek mukavemetli betonlardan daha fazladır.
• Ayrıca beton ve çelik arasında aderans arttırmak için de yardımcı olur.
[10] Lee M-G., Wang Y-C., Chiu C-T., A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material, Construction and Building Materials 21 (2007) 182–189.