Kendiliğinden yerleşen taze betonda değiştirilmiş L- kutusu yöntemiyle segregasyon kontrolü / Segregation controlling of fresh self compacting concrete by modified L- box

Abstract

İri agrega tanelerinin harç içerisinde hareket etmesine ya da çökmesine segregasyon ismi verilmektedir. KYB'nin en önemli özelliklerinden birisi segregasyon direncidir. KYB' nin özelliği, önemli derecede su kusma, çökme ve bileşenlerinin segregasyonu olmadan kolayca yayılması ve kendiliğinden yerleşmesidir. KYB' nin birçok kompozisyonunda en önemli karakteristik, stabiliteyi bozmadan akışkanlığa ulaşmaktır. Yerleştirme esnasındaki dış kuvvetler (dinamik segregasyon) ya da durağan konumdaki yerçekimi kuvvetleri (statik segregasyon) altında taze betonun segregasyon etkilerine karşı üniformluğunu koruması segregasyona karşı direnç özelliğidir. Yerçekimi kuvveti etkisi altında süspansiyon halindeki en büyük agrega tanelerinin çökmesi statik segregasyondur. Her iki durumda da, segregasyona karşı zayıf direnç mekanik dayanımın heterojenliğini tanımlamaktadır. KYB' nin stabilitesi birçok değişken tarafından etkilenmektedir. Bu değişkenler, karışıma giren malzemelerin özellikleri ve oranları gibi karışımın kendine ait iç değişkenler; donatı sıklığı, düşme yüksekliği ve yerleştirme teknikleri gibi dış etkiler olabilir. Bu değişkenler, kısacası iki ana kategoriye ayrılabilir: oranlama değişkenleri ve uygulama değişkenleridir. KYB' nin geçme kabiliyeti testinde L-kutusu kullanılmaktadır ve bu kutu EFNARC' da detaylı olarak tariflenmektedir. Bu çalışmada, L-kutusu test aparatı üzerinde birkaç basit değişiklik kullanıldı. Değiştirilmiş L-kutusunun boyutları, yükseklik hariç (15 cm yerine 25 cm) orijinaliyle benzerdir. L-kutusunun yatay kısmının yüksekliği, üzerine 10 cm uzunluğunda kılavuzlar monte etmek için 25 cm alınmıştır. L-kutusunun yatay kısmında bulunan donatıların önündeki taze betonu üç kısma bölmek için üç adet metal ayıraç kullanılmaktadır. Test prosedüründe aşağıdaki adımlar takip edilmektedir: ? L-kutusunun birinci kapağını kapat ve sıkıştırma ya da vibrasyon olmaksızın L-kutusunun düşey kısmına betonu yerleştir. Yerleştirilen betonun üst kısmını düzelt. L-kutusunun yatay kısmında bulunan contalı olan ikinci kapağı kapat. ? Donatı çubukları arasındaki boşluklardan betonun düşey yönde akışına müsaade etmeden önce, 60 saniye bekle ve ikinci kapağı aç. Betonun akışı durduğunda, düşey kesitte H1 ve yatay kesitte H5 mesafelerindeki beton yüksekliklerini ölç. ? Taze beton içerisine 1, 2 ve 3 numaralı metal ayıraçları yerleştir. Yatay kesitin sonundaki ikinci kapağı aç. Her bir kısımdaki betonların her birini ayrı kaplara sırasıyla boşalt. ? 5 mm çaplı elekten betonu yıkayarak ele ve iri agregaları topla. ? Herhangi ilave bir işlem yapmadan iri agregaların su içerisindeki ağırlıklarını bul. ? Arşimet Prensibine dayandırılan formül yardımıyla farklı kısımlardaki agrega hacimlerini bul. ? Her bir kısımdaki beton hacmini, geometrik ilişkileri kullanarak bul. ? İri agreganın, beton hacmine oranı ile taşınma mesafesinin karekökü arasında en küçük kareler yöntemini kullanarak bir bağıntı bul ve segregasyon katsayısını hesapla. Bu çalışmada, KYB' nin segregasyon direncini test etmek için değiştirilmiş L-kutusu geliştirildi. Su/bağlayıcı oranları, hamur hacimleri ve farklı tipte ve farklı oranlarda mineral katkılar ve çimento miktarları kullanılarak KYB üzerinde geniş bir test programı uygulandı. Geliştirilen L-kutusu ve metodunun sınırlı ya da engelli akışlara maruz kalan KYB' nin hızlı bir şekilde segregasyon direncini belirlemede faydalı olduğunu test sonuçları göstermiştir. Segregation can be defined as the ability of the coarse aggregates to migrate or sink in the mortar. Segregation resistance is one of the most important attributes of SCC. It is characterized by its ability to spread easily and to self-consolidate without exhibiting any significant bleeding, settling, or segregation of its constituents. But, high flowability and maintained stability are contradictory properties. Fluidity can be achieved to the detriment of stability, which becomes the most sensitive characteristic in many SCC compositions. Resistance to segregation is the property fresh concrete has of maintaining its uniformity against segregation actions, such as external forces during the placement or (dynamic segregation) or gravity forces at rest or dormant stage (static segregation). Static segregation consists of the sedimentation of the coarsest aggregates of the suspension under gravity forces. In both cases, a weak resistance to segregation implies heterogeneity of the mechanical strength of the resulting strength. The stability of SCC is affected by numerous variables. Those variables can be internal to the mixture itself such as the mixture proportions or raw material characteristics or things outside of the mixture such as placement technique, drop height, congestion of reinforcement. These variables can be separated into two main categories; proportioning variables and application variables. The L-box apparatus is originally used to test passing ability of SCC and it is well described in EFNARC. In the segregation control of fresh SCC mixtures in this study, L-box test apparatus was used by making a few simple modifications on it. Fig. 1 shows the modified L-box apparatus. The dimensions of modified L-box are similar to those of original L-box except for height of horizontal section (25 cm instead of 15 cm). The height of horizontal section of L-box is taken as 25 cm for mounting 10 cm length of guides on it. Three metal slides are used to divide the fresh concrete into three portions in front of the smooth bars in the horizontal section of L-box. The testing procedure is carried out with the following steps: ? Close the gate-1 of the modified L-box and place the concrete into the vertical leg of the L-box without any consolidating such as rodding or vibration. Level the top of the placed concrete immediately. Close the sealed gate-2 at the end of horizontal section of modified L-box. ? Wait 60 seconds and lift gate-1 in a vertical direction to allow the concrete to flow through the clear spacings between the smooth bars. When the concrete stops flowing, measure the concrete heights in vertical section (H1) and at the end of horizontal section (H5). ? Insert the metal slides 1, 2 and 3 through the guides into the fresh concrete. Open the gate-2 at the end of horizontal section. Put concrete from the different partitions (Vci) into individual trays by removing slides 1 and 2, respectively. ? Wash the concrete in sieve 5 mm and collect the coarse aggregates. ? Find immediately the coarse aggregate weights in the water without any treatment. ? Calculate the volume of aggregates in the different partitions by using equations based on Archimedes Principle below; ? Find the volume of concrete by trapezoid shape at partition i by using geometrical relationships. ? Calculate the segregation coefficient by least square method depended on Vgi / Vci ratio and carrying distance . In this study, a modified L-box apparatus for testing the segregation resistance of self-compacting concrete (SCC) were developed. Extensive test programs of SCC with differences in water?binder ratios, paste volumes, different types as well as different contents of cements and mineral admixtures were carried out. The test results showed that the developed L-box apparatus and method are useful in rapidly assessing the segregation resistance of SCC exposed to obstacles or confined flows.