Mode I fracture toughness and tensile strength investigation on molded shotcrete brazilian specimen
Brazilyan dökülmüş püskürtme beton numunelerinde mod I kırılma tokluğunun ve çekme dayanımının incelenmesi
- Tez No: 595944
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Beton-püskürtme beton tipi malzemelerin gerilme yüklenmesi karşısında zayıf olduklarından mod I diye isimlendirilen açılma modu, bu tarzda numunelerin kırılma tokluklarının incelenmesi için en kritik yükleme modudur. Düzleştirilmiş Brazilyan disk yöntemi bu yükleme modunda kırılma tokluğu araştırılması yapılması için şekil yapısından ötürü önerilen bir yöntemdir.Bu test yöntemi kullanılarak çekme dayanımının dolaylı yolla elde edilmiştir. Beton endüstrisinde, üç ve dört noktalı eğilme yükleri altındaki kiriş testleri, mod I, neredeyse saf çekme yükü durumunda kirişlerin ve kolonların çekme dayanımını ve kırılma tokluğunu ölçmek için kullanılır. Bununla birlikte, yapısal olarak bazı bölgeler sıkıştırma etkisi altında kalabilir ve bu bölgeler dolaylı çekme yükü ile sonuçlanabilir. Düzleştirilmiş Brezilyan Disk (FBD), değiştirilmiş bir ayrılma tipi geometridir. Bu geometri hem sıkıştırma altında test edildiği hem de numune hazırlamasında sağladığı kolaylıktan dolayı tercih edilmektedir. Sıkıştırma yükü altında test edilen bu numuneden hem Mod I kırılma tokluğunu hem de çekme mukavemeti ölçülebilir. Bu çalışma, FBD geometrisi ve test yönteminin, 0.5 su çimento oranına sahip kalıplanmış püskürtme betonun çekme dayanımını ve kırılma tokluğunu ölçmek için başarılı bir şekilde uygulanması anlamında orijinaldir. Kalıplar farklı boyutlarda tasarlanır ve bunları istenen geometrilerde doğru şekilde üretmek için 3D baskı teknolojisi kullanılır. Bu çalışmanın amacı, seçilen beton karışım tasarımı için, püskürtme betonun kırılma tokluğunun numune büyüklüğü, kür süresi ve çekme dayanımı ile ilişkisini incelemektir. Numunenin merkezinden düzleştirilmiş yükleme uçlarının kenarlarına doğru çizgiler olduğu farzedilirse bu çizgiler arasındaki açı olarak tanımlanan yükleme açısı, tüm test çalışmalarında 22 ° olacak şekilde sabit tutulur. Bu açı düzleştirilmiş yükleme yüzeyinin uzunluğunun yarısının yarıçapa oranı olan, L/R = 0.19 'a karşılık gelmektedir. Numune büyüklüğünün mod I kırılma tokluğuna etkisi araştırılırken, sabit karışım oranı, sabit yükleme açısı ve 7 gün olarak belirlenen sabit kür süresinde çaplar 100 mm ile 200 mm arasında değiştirilmiştir. Sonuçlar mod I kırılma tokluğunun, numune çapları 100 mm ile 200 mm arasında değişirken, 0.93-1.46 MPa√m aralığında değiştiğini göstermektedir. Devamında yapılan kür süresinin kırılma tokluğu üzerindeki etkisinin araştırıldığı çalışmada çapı 160 mm olan numuneler ile çalışılmış, kür süresi 1 gün ile 7 gün arası değişirken karışım oranı, yükleme açısı ve numune çapı sabit tutulmuştur. Bu çalışma sonucunda ise 1 gün ile 7 gün arasında değişen kür alma sürelerinde püskürtme betonun mod I kırılma tokluğu 0.66-1.18 MPa√m arasında değişmiştir. Tüm bunlara ek olarak, çalışmanın son bölümünde Düzleştirilmiş Brazilyan disk testlerinen çekme dayanımı hesaplanması ve bunların geleneksel Brazilyan disk test sonuçları ile karşılaştırılması çalışılmışır. Elde edilen deney sonuçlarından ve bu sonuçların excel grafiklerinden, beton tipi Düzleştirilmiş Brazilyan Disk numunelerinde,160 mm çapa sahip olanlar için, numune çapından bağımsız kırılma tokluğu/ çekme dayanımı oranı (katsayısı) geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Tensile opening mode I loading state is important for shotcrete-concrete type materials, since these are weak under tension. Brazilian type splitting tests are commonly used for checking the structural effectiveness of concrete in opening mode. Tensile strength is measured indirectly by these tests. In concrete industry, beam tests under three- and four-point bending loads are used to measure tensile strength and mode I fracture toughness of beams and columns under almost pure tensile loading state. However, some structural parts are under compression and indirect tensile loading may result in these. Flattened Brazilian Disc (FBD) is a modified splitting type geometry. It is preferred due to its simplicity of specimen preparation and the compressive load application. Testing this geometry under compression provides means to measure both tensile strength and mode I fracture toughness with a single specimen and test. This work is original in the sense that FBD geometry and the testing method are successfully applied to measure the tensile strength and fracture toughness of molded shotcrete with a water/cement ratio of 0.5. Molds are designed in different sizes and 3D printing technology are used to produce these accurately in desired geometries. The aim of this study is to investigate the relations between fracture toughness, specimen size, curing time and the tensile strength of shotcrete for a particular mixture design. Loading angle that is defined as the angle between the paths drawn from the specimen center to the edges of flattened loading ends, are kept constant at 22° in all testing work. This corresponds to a half of the flattened end/radius ratio of L/R=0.19. For investigating the effect of specimen size on the fracture toughness, specimen diameters were varied between 100 mm and 200 mm. Curing time was constant as 7-day for this group of tests. Fracture toughness of shotcrete was found to increase from 0.93 to 1.46 MPa√m while specimen diameters were changing between 100 mm to 200 mm. The effect of curing time on fracture toughness was investigated with constant 160 mm diameter disc specimen geometry. One to seven-day air cured FBD specimens were tested. It was found that mode I fracture toughness of shotcrete increased from 0.66 to 1.18 MPa√m with increasing curing time. The tensile strength calculated from Flattened Brazilian Disc tests were compared to the results of the conventional Brazilian Disc tests. Processing the experimental results, a size independent fracture toughness/tensile strength ratio was proposed for concrete type of materials.
Benzer Tezler
- Fused filament fabrication of PETG: Investigation of the mechanical properties through the parameter optimization
PETG'nin ergiyik yığma modellemesi: Mekanik özelliklerinin parametre optimizasyonu ile incelenmesi
BUKET PARLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Karbon nanotüp, nanofı̇ber ve e-cam takvı̇yelı̇ epoksı̇ nanokompozı̇tlerı̇n yorulmalı korozyon davranışının ı̇ncelenmesı̇
Investigation of corrosion fatigue behavior of carbon nanotube, nanofiber and e-glass reinforced epoxy nanocomposites
GÖKSEL SARAÇOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAPICI
- Yüzeylerine kimyasal olarak karbon nanotüpler bağlanmış örgü cam fiber/epoksi nanokompozitlerin üretimi ve tabakalar arası kırılma davranışının incelenmesi
Fabrication and investigation of interlaminar fracture behavior of woven glass fibers/epoxy nanocomposites modified with carbon nanotubes chemically bonded on the glass fibers
VOLKAN ESKİZEYBEK
Doktora
Türkçe
2012
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Betonun Mod I durumundaki göçmesine agrega konsantrasyonunun etkisi
Başlık çevirisi yok
A. FERHAT SARISU
- Çentikli beton kirişlerde mod I durumunda kırılma parametrelerinin belirlenmesi
Determination of fracture parameters at the notched concrete beams
MEHMET KIZILASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM AKYÜZ