Effect of different nanosized limestone formations on fiber‐matrix interface properties of engineered cementitious composites

Abstract

Eight different ECC mixtures were produced by the utilization of three types of nanosized limestone formations as uncoated nanosized calcite (UNC), nano-CaCO 3 (NCC), and coated nanosized calcite (CNC) and also two aggregate to binder volume fractions (A/B) of 0.36 and 0.45. Mechanical properties in terms of compressive strength and flexural characteristics (flexural strength, mid-span beam deflection, and flexural toughness) were investigated at the curing ages of 7, 28, and 90 days. It was revealed that ECC mixtures modified by nanomaterials exhibited better mechanical and flexural properties regardless of curing age and type of nanosized limestone formation. ECC mixtures modified by UNC showed better contributions. Both parameters, namely curing ECC samples in air conditions and utilization of low water to binder ratio in the production of ECC mixtures, were seen as key-determinant factors through reported results. Thus, these two variables drive the nanosized limestone formations to behave mainly as a filler material instead of exhibiting the expected mechanism.

Tasarlanmış Çimento Esaslı Kompozitlerin Eğilme Özellikleri

“…Şekil 5-7 incelendiğinde, agrega-bağlayıcı oranı artışıyla birlikte hem eğilme dayanımında hem de orta açıklık sehim değerinde genel olarak düşüş elde edilirken GYFC kullanım oranı artışıyla birlikte hem eğilme dayanımında hem de orta açıklık sehimi değerlerinde belirgin bir düşüş elde edilmiştir. Bu durumla elde edilen bulgular, literatürle benzer sonuçları göstermektedir [3].…”

“…Literatürde, eğilme tokluğunun belirlenmesinde referans alınan pek çok yöntem bulunmaktadır [33]. Eğilme tokluğu hesaplanmasında, bu metotların bir kısmında (ACI Committee 544, ASTM C1018 ve CECS 13:89) ilk çatlak noktası belirleyici bir parametre olarak değerlendirmeye dahil edilirken diğer metotlarda ise (ASTM C1069, JG/T 472-2015 ve JSCE SF-4) ilk çatlak noktasının belirlenmesine bağlı olmadan değerlendirme yapılmaktadır [3]. Lifli kompozitlerde lif karakteristiği, lif ve agrega kullanım oranı gibi pek çok faktörden dolayı lifler hedeflenen düzeyde bir dağılım sergileyemediğinden dolayı aynı karışımlardan elde edilen numunelerden elde edilen sonuçlarda bile farklılık oluşabilmektedir [34].…”

“…Tasarlanmış çimento esaslı kompozitler (Engineered Cementitious Composites, ECC) genel olarak çimento, mineral katkı, kuvars (silis) kumu, içilebilir su, PVA lif ve hedeflenen taze özelliklerin elde edilmesi için kullanılan yüksek oranda su azaltıcı yeni nesil süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkıdan oluşmaktadır [1,2]. ECC, şekil değiştirme sertleşmesi sergileyen ve çok yüksek deformasyon kapasitesine sahip özel bir lifli kompozit türüdür [3,4]. Mikromekanik prensiplere göre tasarlanan ECC [5], eksenel çekme gerilmesi altında %3-5 aralığında eksenel çekme şekil değiştirme kapasitesine sahip olduğundan [6] ve eğilme etkisi altında yüksek performans sergilediğinden dolayı yüksek düzeyde süneklik ve tokluk sağlamaktadır.…”

“…Mevcut deneysel çalışmada, normal Portland çimentosu yerine çok yüksek oranlarda ikame edilebilen GYFC'nin ve kuvars kumu kullanım oranının ECC'nin eğilme özellikleri (Eğilme dayanımı, orta açıklık sehim ve eğilme tokluğu) üzerine olan etkisinin incelenmesini amaçlanmaktadır. Hedeflenen bu amaç doğrultusunda, önceki çalışmalarla da [3] kıyas etmek amacıyla 0.36 ve 0.45 olmak üzere iki farklı agrega-bağlayıcı oranı seçilmiştir. Ayrıca, puzolanik malzemeler içerisinde nispeten daha yüksek oranlarda çimento yerine ikame edilebilen GYFC de bağlayıcı malzemenin %60, %70, %80 ve %90'nına kadar kullanılmak üzere ECC'nin eğilme performansına olan etkisi incelenmiştir.…”

Effect of Calcite on Fresh and Hardened Properties of Expanded Perlite Blended Cement Mortars

“…Since the utilization of expanded perlite as a partially replaced mineral by cement results in a reduction in the compressive strength of the cementitious materials (Abed and Nemes, 2019), therefore, activating the expanded perlite by utilization of nano-sized and micronized calcite minerals is another method in order to balance the reduction in strength or to enhance fundamental mechanical properties of cementitious material. Of which, the synergy between aluminate phase of the expanded perlite and calcite minerals will result in additional hydration products (Demirhan, 2020;Demirhan, 2022;Çalışkan et al, 2022), since expanded perlite has a high amount of aluminate phase. Nanomaterials are new generation particles that have a particle size of one billionth of a meter and have a high reactivity due to their high surface area to volume ratio.…”