Lif içeren silindirle sıkıştırılmış beton karışımlarının taze ve sertleşmiş hal özelliklerinin incelenmesi; lif türü, uzunluğu ve kullanım oranının etkisi

Abstract

Bu çalışmada, lif tipi, boyu ve dozajının silindirle sıkıştırılmış betonun (SSB) taze ve sertleşmiş özellikleri ile yüksek sıcaklık performansı üzerindeki etkileri kapsamlı şekilde incelenmiştir. 30 mm ve 60 mm uzunluklarındaki çelik (S), polipropilen (PP) ve atık çelik (WS) lifler, çeşitli hacim oranlarında (%0-1,25) karışımlara ilave edilerek işlenebilirlik, mekanik davranış ve durabilite üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Vebe testleri, özellikle çelik liflerin işlenebilirliği olumsuz etkilediğini göstermiştir. 28 günlük kür sonrası yapılan mekanik testlerde, PP liflerin basınç dayanımını düşürme eğiliminde olduğu, buna karşılık S ve WS liflerin bu özelliği arttırdığı gözlemlenmiştir. Tüm lif türleri, yarmada çekme dayanımı, eğilme dayanımı ve kırılma enerjisinde önemli iyileşmeler sağlamıştır. Lif ilavesiyle birlikte su emme oranı da artmış; bu artış, en yüksek oranda çelik liflerde gözlenmiştir. WS lifler, mekanik performans açısından S liflerle büyük ölçüde benzer sonuçlar vererek sürdürülebilir bir alternatif olduğunu ortaya koymuştur. Lif ilavesi elastisite modülünde belirgin bir değişikliğe neden olmamıştır. Yüksek sıcaklık aşamasında numuneler 300°C, 600°C ve 900°C’ye maruz bırakılmıştır. Bu koşullarda S ve WS lifler, mikro çatlak ilerlemesini sınırlayarak dayanım kaybını azaltmada etkili olurken, PP lifler yaklaşık 160-170°C’de eriyerek mekanik performansı olumsuz etkilemiştir. Genel olarak, WS lifler, SSB uygulamalarında benzer mekanik ve termal dayanım sağlayan çevre dostu ve maliyet etkin bir alternatif olarak öne çıkmıştır.

This study comprehensively investigates the effects of fiber type, length, and dosage on the fresh and hardened properties of roller compacted concrete (RCC), as well as its performance under high-temperature exposure. Steel (S), polypropylene (PP), and waste steel (WS) fibers of 30 mm and 60 mm lengths were incorporated at various volume fractions (0-1.25%) to evaluate their influence on workability, mechanical behavior, and durability. Vebe tests indicated that fiber addition, particularly steel fibers, adversely affected consistency. Mechanical tests after 28 days revealed that while PP fibers tended to reduce compressive strength, S and WS fibers enhanced it. All fiber types significantly improved splitting tensile strength, flexural strength, and fracture energy. Water absorption increased across all fiber-reinforced mixes, with steel fibers showing the highest impact. WS fibers demonstrated mechanical performance closely matching that of S fibers, supporting their potential as a sustainable alternative. Modulus of elasticity remained relatively unaffected by fiber inclusion. In the high-temperature phase of the study, specimens were exposed to 300°C, 600°C, and 900°C. WS and S fibers effectively mitigated strength degradation at elevated temperatures by restricting microcrack propagation, while PP fibers lost their reinforcing capacity due to thermal degradation. Overall, WS fibers emerged as an eco-friendly, cost-effective alternative to conventional steel fibers, offering comparable mechanical and thermal resilience in RCC applications.