Makro elyafın çelik elyafla birleştirilmesi, betonun çatlamadan sonra yük taşıma şeklini değiştirebilir. Bunun yararlı sonucu, belirli bir deformasyon aralığında yükün daha kademeli bir şekilde kaybedilmesi veya daha fazla enerji emilimi olabilir. Optimum karışım, tasarımın hangi tepki özelliğine ihtiyaç duyduğuna, ayrıca işlenebilirlik, basınç dayanımı ve maliyete bağlıdır.
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. olarak, Ecocretefiber™ takviye lifleri tedarik etmekte ve alıcıların deneme amaçlı aday sistemleri karşılaştırmalarına yardımcı olmaktayız. Bu kılavuz, yedi karışımdan oluşan bir deney serisini incelemekte ve elde edilen bulguları hibrit beton seçimi için pratik sorulara dönüştürmektedir. Sonuçlar, çelik liflerin kısmen ikame edilmesi için umut verici bir yol ortaya koymakta olup, her projede kontrol edilmesi gereken ölçülebilir artı ve eksiler içermektedir.
Makro elyaf ile çelik elyafı neden birleştirmeliyiz?
Çelik elyaf ile polipropilen Makro Elyaf, sertlik, yoğunluk, geometri ve deformasyon açısından farklılık gösterir. İyi sabitlenmiş bir çelik elyaf, nispeten küçük bir deformasyonda bile çatlağın açılmasına direnebilir. Daha uzun bir polimer elyaf ise, bağlanma özelliği, uzama ve kopma davranışına bağlı olarak, çatlak daha da açıldıkça yerinde kalabilir. Bu malzemelerin birleştirilmesi, daha geniş bir deformasyon aralığında faydalı bir tepki sağlayabilir.
Bu, test edilmesi gereken bir tasarım hipotezidir. Bir partideki iki elyafın bir araya gelmesi, otomatik olarak bir sinerji yaratmaz. Bu elyafların oranları, akışı azaltabilir, hava miktarını artırabilir veya dağılımın tutarlılığını bozabilir. Tam yük-çökme eğrisi ve belirtilen kabul özellikleri, bu hibrit yapının yararlı olup olmadığını gösterir.
...'de Cao Jifeng ve Ding Yining tarafından 2006 yılında yapılan çalışma, araştırmacılar normal beton, çelik lifli beton, Macro Fiber beton ve iki hibrit karışımı karşılaştırdılar. Çalışmada taze haldeki davranış, küp mukavemeti, enerji emilimi ve eşdeğer eğilme mukavemeti incelenmiştir. Bunlar, mevcut Ecocretefiber™ sınıflarına ait sertifikalı sonuçlar değil, belirlenen malzemelere ilişkin laboratuvar bulgularıdır.
Malzemeleri ve test koşullarını anlamak
Farklı özelliklere sahip iki elyaf
Çalışmada, 32 mm uzunluğunda ve 0,70 mm çapında girintili bir çelik elyaf kullanılmıştır. Bu elyafın bildirilen yoğunluğu 7,85 g/cm³, çekme mukavemeti 600 MPa’nın üzerinde ve elastik modülü 200 GPa olarak belirtilmiştir.
Polipropilen Makro Fiber, 50 mm uzunluğunda ve 0,984 mm eşdeğer çapa sahipti. Bildirilen yoğunluğu 0,91 g/cm³, çekme mukavemeti 490 MPa ve elastik modülü 8 GPa idi. Yazarlar ayrıca kopma uzamasının 10,7% olduğunu bildirmiştir. Bu değerler çalışma malzemelerini tanımlamaktadır; farklı bir ürün için satın alma siparişine kopyalanmamalıdır.
Sertlik farkı oldukça büyüktü: Bildirilen çelik elyaf modülü, Macro Fiber’ın modülünün 25 katıydı. Ancak, kompozit malzemenin performansı yalnızca sertlikle belirlenmez. Elyafların farklı uzunlukları, yüzeyleri, miktarları ve sayıları da çatlak kesme ve yük aktarımı üzerinde etkili olur.
Bir temel beton ve yedi karışım
Temel karışım, Çin C50 betonunu hedef almıştır. Metreküp başına 420 kg çimento, 180 kg uçucu kül, 669 kg kum, 818 kg iri agrega, 210 kg su ve 4,2 kg su azaltıcı içermektedir. Bildirilen su-bağlayıcı oranı 0,35 idi ve iri agrega tanecik boyutu 5–10 mm idi. Bu, genel bir üretim tarifi değil, deneysel bir formülasyondur.
Çelik elyaf, 30 veya 50 kg/m³ oranında kullanıldı. Makro Elyaf ise 4 veya 6 kg/m³ oranında kullanıldı. Hibrit kombinasyonlar, 30 kg/m³ çelik artı 4 kg/m³ Makro Elyaf ve 50 kg/m³ çelik artı 6 kg/m³ Makro Elyaf şeklindeydi. Aşağıdaki etiketler, sonuçları karşılaştırırken bu miktarların görünür kalmasını sağlar.
Eğilme deneyleri için araştırmacılar, 150 × 150 × 550 mm boyutlarında, 500 mm açıklığa ve 25 mm çentik derinliğine sahip çentikli kirişler kullandılar. Kontrollü yükleme sırasında sapma ve çatlak ağzı açıklığını kaydettiler ve RILEM temelli bir prosedür kullanarak tokluğu değerlendirdiler. Numune ve yöntem detayları önemlidir, çünkü bu kurulumdan elde edilen bir sonuç, başka bir kiriş yöntemine veya yapısal elemana doğrudan atfedilemez.
İşlenebilirlik ve hava içeriğine ne oldu?
Liflerin eklenmesi, bildirilen akış yayılmasını azaltmış ve ölçülen hava içeriğini artırmıştır. Temel betonun yayılma mesafesi 670 mm idi. En yüksek dozajlı hibrit betonda bu değer 350 mm olarak ölçülmüştür. Hava içeriği, normal betondaki 2,00% değerinden bu hibrit betonda 3,15% değerine yükselmiştir.
| Karışım | Çelik / Makro Elyaf miktarı, kg/m³ | Bildirilen akış yayılımı, mm | Hava içeriği, % |
| NC | 0 / 0 | 670 | 2.00 |
| SF30 | 30 / 0 | 475 | 2.36 |
| SF50 | 50 / 0 | 355 | 2.60 |
| PP4 | 0 / 4 | 575 | 2.50 |
| PP6 | 0 / 6 | 445 | 2.65 |
| SF30PP4 | 30 / 4 | 405 | 2.95 |
| SF50PP6 | 50 / 6 | 350 | 3.15 |
Araştırmacılar, bu karışımları kararlı olarak tanımladılar ve test koşulları altında herhangi bir ayrışma veya kanama gözlemlemediler. Yayılma değerleri, orijinal prosedüre uygun olarak korunmalıdır. Bunlar sıradan çökme yükseklikleri değildir ve tek başlarına modern kendiliğinden sıkışan beton sınıflandırmasını oluşturmazlar.
Üretim açısından pratik görev, onaylanmış su dengesini korurken yeterli akışkanlığı sağlamaktır. Denemeler yoluyla uyumlu katkı maddelerini, hamur hacmini ve agrega tanecik dağılımını belirleyin. Sözleşme kapsamında belirlenen numune alma noktasında pompalanabilirliği, kalıp dolumunu, yüzey düzeltmeyi ve hava içeriğini kontrol edin. Yüksek hava içeriği değerleri, liflerin her karışımı otomatik olarak daha yoğun hale getirdiği şeklinde yorumlanmamalıdır.
Basınç dayanımı, toklukla aynı eğilimi göstermedi
Bu seride, sadece çelik içeren karışımların 28 günlük küp mukavemetleri, sade kontrol numunesinden daha yüksekti. Sadece makro elyaf içeren karışımlar ise kontrol numunesinin biraz altındaydı. Hibrit karışımlar da sadece çelik içeren muadillerinden farklı sıkıştırma sonuçları gösterdi.
| Karışım | 1 günlük küp mukavemeti, MPa | 28 günlük küp mukavemeti, MPa |
| NC | 18.19 | 64.26 |
| SF30 | 17.03 | 71.76 |
| SF50 | 15.98 | 73.29 |
| PP4 | 16.00 | 60.75 |
| PP6 | 16.78 | 60.66 |
| SF30PP4 | 14.80 | 58.98 |
| SF50PP6 | 13.92 | 64.83 |
Bunlar, raporlanan grup ortalamalarıdır. Ortalamalar tek başına istatistiksel eşdeğerliği veya bir üretim özelliğinin gücünü kanıtlamaz. Özellikle, SF30PP4'ün ölçülen değeri 58,98 MPa iken, SF50 için bu değer 73,29 MPa'dır; yani SF30PP4, SF50'ye kıyasla yaklaşık 19,5% daha düşüktür. Bu nedenle, SF30PP4'ün sonraki aşamadaki olumlu eğilme sonucu, basınç gereksinimi ile birlikte değerlendirilmelidir.
Bundan çıkarılacak pratik sonuç, basınç dayanımını ayrı olarak değerlendirmektir. Enerji emilimi amacıyla seçilen bir hibrit malzeme, yine de projenin mukavemet sınıfı, numune alma kuralları, olgunlaşma koşulları ve kabul kriterlerini karşılamalıdır. Liflerin çekme mukavemeti verilerinden, basınç dayanımında garanti edilen artışlar olduğu sonucuna varılmamalıdır.
Gerekli deformasyon aralığı boyunca eğilme performansını okuyun
Çalışmada, eğilme tepkisinin belirli bölümlerindeki enerji emilimi temel alınarak eşdeğer eğilme mukavemeti hesaplanmıştır. Raporlanan iki eşdeğer mukavemet indeksi, referans sapma değerine artı 0,65 mm ve artı 2,65 mm eklemeli uç sapma değerlerini kullanmıştır. Referans değeri, başlangıç eğilme yükü kriteriyle ilişkilendirilmiştir.
Anlaşılır olması açısından, tabloda bunlara “önceki” ve “sonraki” indeksler adı verilmiştir. Bunlar, tanımlanan aralıklar üzerinden hesaplanan enerjiye dayalı değerlerdir. Bunlar, eğri üzerindeki tek bir noktadaki gerilme değeri değildir ve farklı bir standarttaki kalıntı mukavemet değerleriyle birbirinin yerine kullanılamaz.
| Karışım | Eski eşdeğer mukavemet, MPa | Sonraki eşdeğer mukavemet, MPa |
| SF30 | 2.959 | 1.119 |
| SF50 | 5.125 | 2.058 |
| PP4 | 1.289 | 1.624 |
| PP6 | 1.340 | 1.639 |
| SF30PP4 | 4.599 | 2.432 |
| SF50PP6 | 6.291 | 3.580 |
Sabit bir çelik miktarına makro elyaf ekleme
SF30 ile karşılaştırıldığında, SF30PP4 erken eşdeğer mukavemeti 2,959’dan 4,599 MPa’ya, yani yaklaşık 55%’ye yükseltti. İkinci değer ise 1,119'dan 2,432 MPa'ya, yani yaklaşık 117%'ye yükseldi. Bu durum, söz konusu kombinasyonun sonraki deformasyon aralığında daha belirgin bir avantaj sağladığını göstermektedir.
Daha yüksek çelik dozunda, SF50PP6, tablo halinde verilen ortalamalardan hesaplandığında, önceki endekste SF50’yi yaklaşık 23%, sonraki endekste ise yaklaşık 74% aştı. Bunlar, mevcut çelik miktarlarına Macro Fiber ilavesidir. Bunlar tek başlarına çeliğin ikame edildiğini göstermez veya saf bir etkileşim etkisini ortaya çıkarmaz: toplam lif içeriği de artmıştır.
Makro Elyaf ekleyerek çeliğin hacmini azaltma
Yararlı bir ikame karşılaştırması, SF30PP4 ile SF50 arasında yapılabilir. Çelik içeriği 50 kg/m³’den 30 kg/m³’e düşerek çelik kütlesinde 40%’lik bir azalma meydana gelirken, 4 kg/m³ Makro Elyaf eklenmiştir. Önceki eşdeğer mukavemet yaklaşık 10% daha düşüktü; sonraki eşdeğer mukavemet ise yaklaşık 18% daha yüksekti.
Bu, koşullu bir ödünleşmedir. Bu yaklaşım, sonraki deformasyon aralığının önemli olduğu durumlarda kısmi ikame seçeneklerinin araştırılmasını destekler. Ancak bu, her çatlak açıklığında eşit performans, eşit basınç dayanımı veya başka bir projede çeliğin 40% oranında azaltılmasına izin verildiğini göstermez. Kabul edilebilir tasarım tepkisi, hangi karışımın uygun olduğunu belirlemelidir.
Neden kitlesel ikame yanıltıcı olabilir?
Çelik ve polipropilenin yoğunlukları birbirinden oldukça farklıdır. Çalışmada belirtilen değerlere göre, 50 kg/m³ çelik, yaklaşık 0,64% beton hacmine karşılık gelir. 30 kg/m³ çelik ile 4 kg/m³ Makro Elyafın birleşimi, yaklaşık 0,38% çelik artı 0,44% Makro Elyaf, yani toplam 0,82% elyaf hacmine karşılık gelir.
Dolayısıyla bu hibrit, SF50’ye kıyasla daha az çelik kütlesi, ancak daha fazla toplam elyaf hacmi kullanıyordu. Davranışı, malzeme, geometri, iplik sayısı ve toplam içerikteki değişiklikleri yansıtmaktadır. Kilogram başına ikame yapılması, bu farklılıkları gizleyecektir.
Satın alma karşılaştırması yapmak için, gerçek kalite yoğunluklarını kullanarak hem kütle dozajını hem de hesaplanan hacim oranını kaydedin. Metreküp başına maliyeti ve karıştırma, katkı maddeleri, testler ve son işlemlerdeki tüm değişiklikleri de dahil edin. Çelik kütlesini 40% oranında azaltmak, toplam beton maliyetini 40% oranında azaltmakla aynı şey değildir.
Araştırmayı bir proje yeterlilik planına dönüştürün
Öncelikle gerekli yanıtı belirleyin
Elemanın ihtiyaç duyduğu basınç dayanımı, maruz kalma koşulları, işlenebilirlik ve çatlak oluşumundan sonraki tepkisini belirtin. Hizmet verebilirliği sınırlı çatlak açıklığı belirliyorsa, erken tepki kritik öneme sahip olabilir. Uygulama, daha büyük deformasyonlarda enerji emilimi gerektiriyorsa, daha geç bir zaman aralığı önem kazanabilir. İlgili kriteri yapısal tasarımcı seçer.
ASTM C1609/C1609M-24 belirtilen sapmalarda ilk tepe eğilme mukavemetini kalıntı mukavemetinden ayırır. Bu yöntemi kullanan bir proje, önerilen karışımlarını bu yöntem kapsamında değerlendirmelidir. Gerekçelendirilmiş bir korelasyon olmadan, geçmişteki eşdeğer mukavemet değerlerini doğrudan C1609 kabul değerlerine dönüştürmeyin.
Pratik bir deneme matrisini karşılaştırın
Bir kontrol grubu, mevcut sadece çelik içeren karışımı ve aday karışımları dahil edin. Amaç sinerjiyi incelemekse, üretim alternatiflerinin yanı sıra toplam lif hacmini de kontrol eden karşılaştırmaları göz önünde bulundurun. Malzemeleri ve sertleştirme koşullarını tutarlı tutun ve ortalama değerlerin yanı sıra numune değişkenliğini de raporlayın. Bu, yararlı bir karışımı normal dağılımdan veya toplam takviyedeki artıştan ayırt etmeye yardımcı olur.
Üretim ölçeğinde dağılımı kontrol edin. Her iki elyaf türünü de, denemelerde onaylanan sıraya göre kontrollü bir hızda hareket halindeki karışıma besleyin. Laboratuvar kabında elde edilen başarılı bir sonuç, kamyon mikseri, pompa hattı veya püskürtme beton sistemi için uygunluk koşulu oluşturmaz. Hava içeriği, akış tutma, parti verimi, elyaf miktarları ve döküm davranışını kaydedin.
Kiriş testi dışındaki tasarım koşullarını kontrol edin
Sürekli yük ve sünme, yorulma, darbe, yangın, korozyona maruz kalma, bağlantı yerleri ve eleman detaylandırmaları ayrı kanıtlar gerektirebilir. Bir polipropilen bileşen, hibrit yapıda kalan çeliğin korozyona karşı dayanıklı olmasını sağlamaz. Benzer şekilde, statik kiriş testi sonucu her türlü darbe veya sismik özelliği kanıtlayamaz.
ACI SPEC-544.12-23 zemin üzerine döşenen elyaf takviyeli döşeme levhaları ve kaplama tabakaları için performansa dayalı bir şartname sunar. Belirtilen kapsam ve gerekli kalıntı performans şartlarına uyulması zorunludur. Karışımdaki tek tek çelik elyafların değiştirilmesi, bir yapıdan çubukları veya kaynaklı tel donatıyı kaldırmaktan farklı bir karardır.
Deneme için mevcut Ecocretefiber™ türlerini seçin
Bizim Ecocretefiber™ Makro Elyaf ve çelik elyaf serisi Mevcut bir projenin değerlendirilmesi için seçenekler sunun. Kesin kalite sınıfını, boyutları, şekli, çekme özelliklerini, yoğunluğu ve ilgili test raporlarını teyit edin. Kancalı uçlu çelik ürün, tarihsel deneyde kullanılan girintili çelik elyafla aynı şey değildir.
Shandong Jianbang, deneme üretimi için aday ürün uzunlukları, ambalajlama ve tedarik ayrıntılarını görüşebilir. Mevcut çelik miktarı, temel karışım, döşeme yöntemi, tasarım kriterleri ve maliyet hedefi hakkında bilgi verin. Deneme, önerilen hibrit ürünün tüm teknik şartnamelere uygun olup olmadığını ortaya koymalıdır; ancak bu, ürünün fiyatlandırılması veya onaylanmasından önce gerçekleştirilmelidir.
Sıkça sorulan sorular
Makro Elyaf her zaman basınç dayanımını artırır mı?
Hayır. Yedi karışımlık seride, sıkıştırma sonuçları ile tokluk sonuçları farklı eğilimler sergilemiştir. Önerilen her bir karışım için gerekli mukavemet sınıfını ayrı ayrı belirleyin.
4 kg/m³’lük makro elyaf, 20 kg/m³’lük çelik elyafın yerini alabilir mi?
Bu kombinasyon, belirlenen bir laboratuvar sisteminde gelecek vaat eden bir ileri aşama eğilme sonucu ortaya çıkardı. Önceki eşdeğer mukavemet indeksi ve basınç mukavemeti, sadece çelikten oluşan 50 kg/m³’lük karışımdan daha düşüktü. Yeni bir proje için ayrı karışım testleri ve tasarım onayı gereklidir.
Eşdeğer eğilme mukavemeti, kalıntı mukavemetiyle aynı mıdır?
Her ikisi de çatlama sonrası davranışın bazı yönlerini tanımlayabilir, ancak hesaplama ve test yöntemi önemlidir. Buradaki tarihsel endeksler enerjiye dayalıdır. Belirtilen bir C1609 sapma değerindeki kalıntı değer ise raporlanan farklı bir niceliktir.
Hibrit bir sistem neden ilerleyen aşamalardaki performansı iyileştirebilir?
Farklı sertlik, uzunluk, bağlanma ve uzama özelliklerine sahip lifler, bir çatlak açıldığında farklı şekillerde etkileşime girebilir. Çalışmadaki eğriler ve eşdeğer mukavemet sonuçları, bu mekanizmanın araştırılmasını desteklemektedir. Ancak bu sonuçlar, her lif çiftinde bu mekanizmanın geçerli olacağını garanti etmez.
Çelik kullanımının azaltıldığı bir hibrit araç otomatik olarak daha mı ucuz olur?
Hayır. Her iki elyafı, karışım ayarlamalarını, üretimi, testleri ve yapımdaki her türlü değişikliği de içeren metreküp başına toplam maliyeti karşılaştırın. Tasarruf iddiasında bulunmadan önce performansı onaylayın.
Jianbang ile makro elyaf ve çelik elyaf denemesini görüşün
Bir hibrit sistem, ölçülen tepkisi elemanın gerçek gereksinimlerine uygun olduğunda değerlidir. Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd., Ecocretefiber™ takviye seçenekleri sunmakta ve müşterilerin kontrollü denemeler için ürün bilgilerini hazırlamasına yardımcı olmaktadır. Ekibimizle iletişime geçin Çelik elyaf temel değeriniz, hedef deformasyon aralığınız ve kabul kriterlerinizle birlikte, uygun bir Makro Elyaf karışımı seçeneğini görüşmek üzere.
