Hafif agrega içeren yalın ve PVA lif ile güçlendirilmiş yapısal betonların mekanik özelliklerinin incelenmesi

Yapısal uygulamalar çerçevesinden bakıldığında, hafif agregalı betonların son derece hafif olma, ısı ve ses yalıtımı sağlama gibi üstünlükleri mevcuttur. Özellikle geleneksel normal betonlarla kıyas yapılabilecek kadar yeterli dayanım performansı sağlaması durumunda bu betonların yapısal uygulamalardaki potansiyeli kritik bir öneme sahip olmaktadır. Hafif agregalı betonların hafiflik özelliği mühendislere tasarımlarda esneklik sağlamaktadır. Yapılardaki zati ağırlığın azaltılmasıyla ince kesitli ve boyutu azaltılmış yapı elemanları, daha az temel maliyeti, sismik etkilere karşı artırılmış performans ve ısı ve akustik yalıtım performansı gibi önemli üstünlükler elde edilmektedir. Ancak bununla birlikte, betonların mekanik ve fiziksel özelliklerinin içerdikleri agregaların özellikleriyle doğrudan alakalı olması sebebiyle hafif agregalı betonlar yeterli dayanım seviyesine ulaşsalar dahi kimi zaman elastik özellikleri bakımından daha olumsuz durumda olabilmektedirler. Beton, agrega, sertleşmiş çimento hamuru ve agrega – çimento arayüzü olmak üzere üç fazlı bir malzeme olarak tanımlanabilir. Bir beton karışımında agregalar toplam hacmin %60 ila %80'ini oluştururlar. Bu sebepten ötürü, agrega özellikleri betonun mekanik davranışını önemli ölçüde etkilemektedir. Hafif agregalı betonlarda en zayıf unsur sertleşmiş çimento hamuru ve agrega – çimento hamuru arayüzünden ziyade hafif agregalardır. Yapılan son çalışmalar, betonun dayanımını betondaki en zayıf unsurun belirlediğini göstermiştir. Bu çerçeveden bakıldığında, elastik ve mekanik davranışların yanında, hafif beton üretmek amacıyla kullanılan hafif agregalar betonun kırılma davranışını da önemli ölçüde değiştirmektedir. Betonun elastik özelliklerini tahmin etmek için hesaba dayalı cebirsel tahmin modelleri, bilimsel beton araştırmaları dahilinde çoğu zaman kullanıma elverişli olmaktadır. Hesaplanan elastik modüllerinin ana dayanaklarını agregaların ve çimento matrisinin elastik özellikleri ile bunların hacimsel oranları oluşturmaktadır.Yapılan bu çalışmada, yalın ve PVA lif içeren hafif agregalı betonların basınç dayanımları, elastik modül değerleri, Poisson oranları ve kırılma toklukları deneylerle incelenmiş ve geleneksel normal betonlardaki benzer parametrelerle kıyaslanmıştır. Bu amaçla, iki farklı genleştirilmiş kil agregası kullanılarak fiziksel ve mekanik özellikleri farklı iki ayrı hafif agregalı beton üretimi yapılmıştır. Bu betonların kuru birim ağırlıkları nihai olarak 1600 – 2000 kg/m3 arasında değişkenlik göstermiştir. Karışımlarda matris dayanımlarının etkisini gözlemlemek amacıyla tüm karışımlarda agrega hacmi yaklaşık %62 olarak sabit tutulmuştur. Sonuç olarak, betonların basınç dayanımı değerleri, kuru birim ağırlıklarına ve karışım özelliklerine göre değişkenlik göstermiş ve 20 – 80 MPa arasında elde edilmiştir. Normal beton karışımlarına kıyasla, hafif agregalı betonların elastik ve süneklik özellikleri büyük farklılıklar göstermiştir. Aynı basınç dayanımı mertebesinde hafif agregalı betonların elastik modüllerinde önemli düşüşler görülmüştür. Cebirsel hesaplamalar ve deneysel veriler ışığında betonların elastik modüllerinin tahmini için yeni tahmin modeli geliştirilmiştir. Bunun yanında, betonların kırılma enerjilerinin karışımlarda kullanılan agrega tipine ve çimento matrisine bağlı olduğu anlaşılmıştır. Hafif agregalı betonların normal betonlara kıyasla daha gevrek yapıda olduğu görülmüştür. Tüm betonların Poisson oranları ise birbirlerine çok yakın değerlerde kalmıştır.