Taze beton dayanımı üzerinde deprem etkilerinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Dayanımını almış sertleşmiş betonların sismik kuvvetler altındaki davranışına yönelik çalışmalar daha yaygın olsa da, deprem hareketinin taze betonun başta dayanım olmak üzere mekanik özelliklerine etkileri konusunda çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu çalışma, sarsma masası kullanılarak; farklı sarsma zamanlarına ve farklı deprem ivmesine sahip sismik titreşimlere maruz bırakılan taze betonlarının özelliklerindeki değişimleri ve davranışlarını incelemek amacıyla yapılmıştır. Çalışmada TS 802-2016 prosedürlerine uygun olarak karışım ve kür işlemleri için 150mm×150mm×150mm boyutlarında standart beton küp numuneler hazırlanmıştır. Beton olarak nihayi küp basınç dayanımı 30, 45 ve 60 MPa olan betonlar seçilmiştir. Her bir beton dayanımında otuz iki numune olmak üzere toplam doksan altı küp numune hazırlanmış ve her sınıftan iki adet küp numune kontrol numunesi olarak kullanılmıştır. Diğer 30 küp numune ise sismik etkilere maruz bırakılmıştır. Numuneler gerçek deprem etkilerini çeşitli frekanslarda simüle eden tek eksenli bir sarsma masasına yerleştirilmiştir. Kalıplara dökülen taze betonlar 1, 2, 4, 6, ve 8 saatlerde 0,1g, 0,3g ve 0,5g olmak üzere üç farklı yer ivmesine göre sarsılmışlardır. Deprem etkisi altında sarsılan numuneler 28 gün sonra nihai basınç dayanımı testlerinin yapılabilmesi için kontrollü sıcaklıktaki su tankında kürlenmeye bırakılmışlardır. Tüm beton sınıflarında 1, 2, ve 4. saatteki sarsma işlemine tabi tutulan numunelerde 28 gün sonra gerçekleştirilen basınç dayanımı test sonuçları, sarsma etkilerinin nihai basınç dayanımında bir miktar azalmaya neden olduğunu göstermiştir. Bunun nedeni, betonun çok taze haldeyken sismik enerjiyi absorbe edebilme ve dağıtabilme yeteneğine sahip olmasıdır. Beton yapısında daha küçük çatlaklar gelişmekte, ancak bu çatlaklar hidratasyon süreci ile onarılmaktadır. Numunelerin 6. ve 8. saatlerde deprem etkisiyle sarsılması, basınç dayanımında belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Numunelerden 60 MPa dayanımlı beton en yüksek sismik titreşimler altında bile diğerlerine göre üstün performans sergilemiştir.Extensive studies on the behavior of hardened concrete under seismic forces are more common, research on the effects of earthquake motion on the mechanical properties of fresh concrete, particularly its strength, remains quite limited. This study aims to investigate the changes in properties and behavior of fresh concrete subjected to seismic vibrations with different shaking durations and varying earthquake intensities using a shake table. In accordance with TS 802-2016 procedures, standard concrete cube specimens of 150mm × 150mm × 150mm were prepared for mixing and curing processes. Concrete mixes with target cube compressive strengths of 30, 45, and 60 MPa were selected. A total of 96 cube specimens were prepared, with 32 specimens for each strength class. Among these, two specimens from each class were used as control samples, while the remaining 30 specimens were subjected to seismic effects. The specimens were placed on a uniaxial shake table capable of simulating real earthquake effects at different frequencies. The fresh concrete specimens were shaken at 1, 2, 4, 6, and 8 hours after casting under three different peak ground accelerations: 0.1g, 0.3g, and 0.5g. After experiencing seismic effects, the specimens were cured in a controlled-temperature water tank for 28 days before final compressive strength testing. The compressive strength test results conducted 28 days after shaking at 1, 2, and 4 hours revealed a slight reduction in ultimate compressive strength across all concrete classes. This reduction is attributed to the ability of very fresh concrete to absorb and dissipate seismic energy. Small cracks formed within the concrete structure; however, these cracks were repaired through the hydration process. In contrast, shaking the specimens at 6 and 8 hours resulted in a significant reduction in compressive strength. Among the tested specimens, the 60 MPa concrete exhibited superior performance compared to the other strength classes, even under the highest seismic excitations.