ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Transkript

1 ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hakan SARIKAYA Danışman Yrd.Doç.Dr. Celalettin BAŞYİĞİT YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2006

2 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hakan SARIKAYA YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2006

3 ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hakan SARIKAYA YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2006

4 Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürlüğüne; Bu çalışma jürimiz tarafından Yapı Eğitimi Anabilim Dalı nda YÜSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Başkan : Yrd. Doç. Dr. Celalettin BAŞYİĞİT ( Danışman ) Üye : Prof. Dr. Mümin FİLİZ Üye : Yrd. Doç. Dr. Mustafa TÜRKMEN ONAY Bu tez... /... /2006 tarihinde Enstitü Yönetim Kurulunca belirlenen yukarıdaki jüri üyeleri tarafından kabul edilmiştir. / /2006 Prof. Dr. Fatma GÖKTEPE S.D.Ü. FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRÜ

5 İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER. i ÖZET iii ABSTRACT.. iv ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR... v SİMGELER DİZİNİ. vi ŞEKİLLER DİZİNİ.. vii ÇİZELGELER DİZİNİ. ix 1. GİRİŞ Zeolitler Zeolitlerin İnşaat Sektöründe Kullanım Alanları Önceki Çalışmalar MATERYAL ve METOD Çimentonun Sağlanması Kimyasal Katkı Su Agreganın Sağlanması Agrega Deneyleri Beton Karışım Hesapları Betonların Üretimi Beton Deneyleri DENEY SONUÇLARI Zeolit ve Normal Agregaya ait Özellikler Granülometri Analizi Birim Ağırlık Özgül Ağırlık Su Emme Zeolit Agregalı Betonların Özellikleri Zeolit Agregalı Betonların Fiziksel Özellikleri.. 42

6 Zeolit Agregalı Betonların Mekanik Özellikleri TARTIŞMA ve SONUÇ KAYNAKLAR. 54 ÖZGEÇMİŞ.. 59

7 ÖZET ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hakan SARIKAYA Bu çalışmada Atabey agregası ile Manisa-Gördes bölgesinden çıkartılan zeolit agregası kullanılmıştır. Bu agregalar ile elde edilen betonların üzerinde deneyler yapılarak fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda Atabey agregası ve zeolit agregasının elek analizi deneyi yapılmıştır. Bulunan değerlerin standart değerler dışında olduğu görülerek bir iyileştirme yapılmıştır. İyileştirilmiş agregalar üzerinde deneyler yapılmıştır. Atabey ve zeolit agregalarından su/çimento oranı 0,50 olan 350 dozlu katkılı ve katkısız olmak üzere sekiz farklı seri beton numuneler üretilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu üretilen betonların Ultrases hızı, zeolit miktarı arttıkça Ultrases hızı da artmıştır, Katkılı betonun Ultrases hızı ise normal betona göre yüksektir. Üretilen betonların Schmidt Sertlikleri, zeolit miktarı arttıkça Schmidt Sertlikleri azalmıştır. Katkılı betonun Schmidt Sertlikleri ise normal betona göre yüksektir. Üretilen betonların Basınç dayanımları zeolit miktarı arttıkça basınç dayanımları azalmıştır. Katkılı betonun Basınç dayanımları ise normal betona göre yüksektir. Katkılı betonun Eğilme dayanımları ise zeolit miktarı arttıkça eğilme dayanımı azalmıştır. Anahtar kelimeler: Normal beton, Hafif beton, Zeolitli beton

8 ABSTRACT RESEARCH OF PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ZEOLITE ADDED CONCRETES Hakan SARIKAYA In this study, we have used Atabey aggregate and zeolite aggregate removed from Manisa-Gördes region. We have carried out some surveys on concrete which was obtained by using these zeolites, the physical and mechanical properties of concrete have been analyzed. In this study we have Atabey aggregate and zeolite aggregate use of sieve analysis. We have improved the results of the analysis because the normal results weremuch more beyond the standard valves. Eight different concrete samples whose water and cement ratios are 0,50 and which are 350 doses have been produced from Atabey and zeolite aggregates and these concretes differs in that they are both admixtures and witness admixtures. Ultra sound speed of the concretes produced by experimental studies increased as the zeolite amout was increased. Ultra sound speed of admixtures concrete is higher than the normal concrete. Schmidt stifness reduced as the zeolite amount increased. Schmidt stifness of admixtures concrete is higher than the normal concrete. Pres strenght admixtures concrete is higher than normal concrete. Droop strenght of that concretes reduced as the zeolite amount was increased. Key words: Normal concrete, Lightweight concrete, Zeolite concrete

9 ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR Bu çalışmada normal Atabey agregası ile Manisa-Gördes bölgesinden çıkartılan zeolit agregasının fiziksel özellikleri tespit edilmiş ayrıca bu agregalar ile elde edilen betonların üzerinde deneyler yapılarak fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Tez çalışmam süresince tezimi yöneten ve çalışmalarımda ilgi ve teşviklerini esirgemeyen, danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Celalettin BAŞYİĞİT e şükranlarımı sunarım. Çalışmam boyunca desteklerini yardımlarını benden esirgemeyen Yrd. Doç. Dr. Şemsettin KILINÇARSLAN a ve Yapı Eğitimi Bölüm başkanı Prof. Dr. Mümin FİLİZ e ve akademik personeline en içten teşekkürlerimi sunarım. Zeolit Katkılı Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması adlı ve YL 094 numaralı çalışma SDÜ Bilimsel Araştırma Projesi tarafından desteklenmiştir. SDÜ bilimsel Araştırma Projesi Komisyon üyelerine ve projenin kabul edilmesinde emeği geçenlere teşekkür ederim. Ayrıca yetişmemde emeği geçen aileme ve hoş görülerinden dolayı nişanlım Hatice DELİCE ye çok teşekkür ederim.

10 SİMGELER DİZİNİ Ç A 1 δ A1 A 2 δ A2 δ ç H V L t σ P A f cf F L d 1, d 2 Karışımdaki çimento miktarı Karışımdaki ince malzeme miktarı İnce malzemenin yoğunluğu Karışımdaki kaba malzeme miktarı Kaba malzemenin yoğunluğu Çimentonun yoğunluğu 1 m 3 Betondaki Hava Miktarı Ultrases hızı Numune boyu Ultrases geçiş süresi Basınç dayanımı Kırılma yükü Numunenin Alanı Eğilme dayanımı En büyük yük Mesnet silindirleri arasındaki açıklık Numunenin en kesit boyları

11 ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 2.1. Terazi 17 Şekil 2.2. Elek analizi deneyinde kullanılan standart elekler 17 Şekil 2.3. Etüv Şekil 2.4. N 35 beton serisinin hacimce karışım oranları. 21 Şekil 2.5. NZ 10 beton serisinin hacimce karışım oranları Şekil 2.6. NZ 30 beton serisinin hacimce karışım oranları Şekil 2.7. NZ 50 beton serisinin hacimce karışım oranları Şekil 2.8. NK 35 beton serisinin hacimce karışım oranları.. 23 Şekil 2.9. NZK 10 beton serisinin hacimce karışım oranları 23 Şekil NZK 30 beton serisinin hacimce karışım oranları.. 23 Şekil NZK 50 beton serisinin hacimce karışım oranları.. 24 Şekil x10 cm küp kalıplar 25 Şekil Düşey eksenli cebri karıştırmalı beton mikseri.. 25 Şekil Sarsma tablası. 26 Şekil Schmidt çekici ve deneyin yapılışı. 27 Şekil Ultrases aleti Şekil ton kapasiteli beton presi. 29 Şekil 3.1. Normal agreganın granülometri eğrisi (d max =16 mm). 32 Şekil 3.2. Zeolitin granülometri eğrisi (d max =16 mm). 33 Şekil 3.3.İyileştirilmiş ve beton yapımında kullanılacak olan Atabey ve Zeolit agregalarının ortak granülometri eğrisi.. 34 Şekil 3.4. Normal agreganın birim ağırlık değerleri. 36 Şekil 3.5. Zeolit agregasının birim ağırlık değerleri. 37 Şekil 3.6. Normal agrega ve Zeolit agregasının özgül ağırlık değerleri Şekil 3.7. Normal agrega ve Zeolit agregasının su emme yüzdeleri. 41 Şekil 3.8. Üretilen beton numunelerin çökme değerleri Şekil Betonların Ultrases Hızları.. 44 Şekil Betonların Schmidt Sertlikleri 44

12 Şekil Betonların 7 günlük Basınç Dayanımları 45 Şekil Betonların 28 günlük Basınç Dayanımları.. 46 Şekil Betonların 90 günlük Basınç Dayanımları.. 46 Şekil N 35 beton serisinin basınç dayanımları. 47 Şekil NZ 10 beton serisinin basınç dayanımları.. 47 Şekil NZ 30 beton serisinin basınç dayanımları.. 48 Şekil NZ 50 beton serisinin basınç dayanımları.. 48 Şekil NK 35 beton serisinin basınç dayanımları.. 49 Şekil NZK 10 beton serisinin basınç dayanımları Şekil NZK 30 beton serisinin basınç dayanımları Şekil NZK 50 beton serisinin basınç dayanımları Şekil Katkılı beton serisinin eğilme dayanımları. 51 Şekil Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün ) ( Katkı kullanılmamış beton ) 52 Şekil Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün )( Katkı kullanılmış beton ) 52

13 ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 2.1. PÇ 42,5 çimentosunun kimyasal özelikleri Çizelge 2.2. PÇ 42,5 çimentosunun fiziksel ve mekanik özelikleri.. 13 Çizelge 2.3. S.D.Ü. şebeke suyunun kimyasal analizleri.. 15 Çizelge 2.4. Beton yapımında kullanılan agrega yüzdeleri Çizelge 2.5. Üretilen betonların karışım yüzdeleri Çizelge 2.6. Karışıma giren beton bileşenleri (kg/m 3 ).. 21 Çizelge 2.7. Betonların Schmidt Sertlikleri.. 27 Çizelge 2.8. Betonların Ultrases Hızları Çizelge 2.9. Betonların 7 günlük basınç dayanımları Çizelge Betonların 28 günlük basınç dayanımları Çizelge Betonların 90 günlük basınç dayanımları Çizelge Betonların 28 günlük eğilme dayanımları Çizelge 3.1. Normal agreganın elek analizi deney sonuçları 32 Çizelge 3.2. Zeolitin elek analizi deney sonuçları 33 Çizelge 3.3. Normal agrega için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri.. 35 Çizelge 3.4. Normal agrega birim ağırlıkları (gr / cm 3 ) 35 Çizelge 3.5. Zeolit agregası için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri.. 36 Çizelge 3.6. Zeolit Birim Ağırlıkları (gr / cm 3 ) 37 Çizelge 3.7. Normal agrega için özgül ağırlık deney değerleri 38 Çizelge 3.8. Zeolit agregası için özgül ağırlık deney değerleri. 38 Çizelge 3.9. Agregaların özgül ağırlık değerleri Çizelge Normal agreganın su emme deney değerleri.. 40 Çizelge Zeolit agregasının su emme deney değerleri.. 40 Çizelge Zeolit ve normal agreganın su emme yüzdeleri.. 41 Çizelge Betonların birim ağırlığı ve su emme yüzdeleri. 42 Çizelge Üretilen beton numunelerin çökme miktarları 42 Çizelge Betonların Ultrases Hızları. 43 Çizelge Betonların Schmidt Sertlikleri 44

14 Çizelge Betonların Basınç Dayanımları Çizelge Betonların Eğilme Dayanımları.. 51

15 1. GİRİŞ Beton; kum, çakıl, kırma taş veya diğer agregaların su, bazı katkı maddeleri ve çimento ile birlikte meydana getirdiği bir bileşimdir. Bileşime giren malzemeler özel olarak oranlandığı zaman karışım herhangi bir yere dökülebilir ve ebadı ile şekli önceden belli kalıpların şeklini alabilen plastik bir kütle meydana getirir. Çimentonun hidratasyonu sonunda beton, birçok gayeler için kullanılabilecek mukavemete ve sertliğe erişir. Beton teknolojisinin tarihi ancak 1850 yıllarında, betonda ilk teçhizatın kullanılmasına kadar gitmektedir. Bu tarih, çimento patentinin alınışından 25 yıl kadar sonrasına rastlar. Betonarme yapıların önem kazanması 19. yüzyıl başında olmuştur. Beton malzemeleri ve sertleşmiş beton özellikleri hakkında en ayrıntılı araştırmaların yapılması ve karışım hesapları için esasların getirilmesi, yılları arası rastlanır. Daha sonraki yıllarda betonun uzun süredeki davranışı, döküm tekniği, ekipman, kalitesinin devamlılığı, kalite kontrolü deneyleri, betonda ekonomiyi artırma, daha zor şartlarda beton yapıların inşası, yeni malzemeler, katı maddeleri, iş programlaması, yönetimi ve ekonomisi konularında büyük gelişmeler olmuştur. Ancak, betonun temel özellikleri konusunda yıllarında getirilen esaslarda büyük bir değişiklik olmamıştır. Yalnız, gelişen teknoloji ile kullanılabilecek özel beton tipleri getirilmiştir. Uzun yıllar hafif agregalı beton, duvar ve blok eleman üretiminde kullanılan bir malzeme olarak görülmüştür lerden sonra hafif agregalı betonun taşıyıcı olarak kullanılması gündeme gelmiştir. Yapay hafif agregaların üretimine başlanması ile, yüksek dayanımlı hafif agregalı betonlar üretilmeye başlanmıştır. Günümüzde kullanılmakta olan hafif betonları üretmek için beton içinde çeşitli yöntemlerle boşluk oluşturmak genel kuraldır. Ancak boşluk oluşturma ya harç içinde veya iri agrega daneleri arasında yapılır. Hafif betonlar öncelikle ekonomik olmaları nedeniyle kullanılırlar. Çok katlı yapıların artması sonucu, yapı yüklerinde azalma sağlama gereği de ortaya çıkmaktadır. Hafif agregalı beton kullanarak, çelik gereksinimi azalmakta, temellerde ve diğer taşıyıcı yapı kısımlarında tasarruf

16 sağlanmakta, depreme karşı daha güvenilir yapı elde edilmektedir. Betonun ağırlık olarak hafif olması yani ağırlığının azalması sonucu taşıma kolaylığı ve inşaat yerinde montaj kolaylığı sağlamaktadır. Üstün yanlarının yanında, hafif agregalı bazı olumsuz ve sorun oluşturan yanları da vardır. Hafif agregaların pürüzlü yüzeye sahip olması nedeniyle, doğal agregaya göre işlenebilirliği daha az beton elde edilebilmektedir. Belirli bir dayanım sağlamak için çimento gereksinmesi daha fazla olmaktadır. Diğer bir olumsuzluk, yapay hafif agregaların doğal agregalara oranla pahalı olmalarıdır. Ancak bu nedenle oluşan maliyet artışı, taşıma masraflarının azalması ile dengelenmektedir. Hafif agregalı beton üretiminde daha fazla itina gerekmektedir. Boşluklu olmaları nedeniyle dayanımları düşük, su emme oranları yüksek ve elastisite modülleri düşüktür. Bu nedenle taşıyıcı betonarme eleman üretiminde hafif beton kullanılacaksa, hesaplarda farklı kriterler kullanmak gerekir. Hafif betonlar; kullanılan hammaddeye ve yapım tekniğine göre aşağıda açıklandığı gibi başlıca üç şekilde üretilir. a) Karışımda normal agregalar ( kum, çakıl, kırma taş) yerine hafif agrega kullanarak üretilen, hafif mineral agregalı betonlar, b) Beton veya harç kütleleri içinde çok miktarda boşlukların oluşturulmasıyla elde edilen boşluklu, köpüklü veya gaz beton gibi adlar alan betonlar, c) Karışımda genellikle normal iri agrega kullanılarak üretilen ince agregasız betonlardır. Hafif agregalarla yapılan betonun özellikleri agreganın mineralojik yapısı ile birlikte granülometrik dağılımına, çimento miktarına, su-çimento oranına ve sıkışma derecesine bağlıdır. Sertleşmiş betonların birim ağırlığı, su emmesi, dayanımı ve ısı yalıtımı birbirleriyle ilişkili olan özellikleridir. Betonun tüm mekanik özellikleri arasında en önemli olanı ve değeri en yüksek olanı basınç dayanımıdır. Ancak betonun çekme dayanımı oldukça zayıftır. Malzemenin bu özelliği göz önüne alınarak betonarme yapı sistemi doğmuştur. Beton gevrek bir malzemedir. Çekme dayanımının çok küçük olması nedeniyle, pratikte beton

17 yalnızca basınca çalıştırılır. Basınç dayanımı betonun tüm olumlu nitelikleriyle paralellik gösterir. Ayrıca betonun kalitesi basınç dayanımı ile tanımlanır. Betonun en önemli özelliği olan basınç dayanımı zamanın artan bir fonksiyonudur ve dayanım artımı yıllarca sürebilir. Ancak betonarme yapılarda genel olarak 28 günlük dayanım esas alınarak, emniyet gerilmeleri saptanmaktadır. Hafif betonun dayanımı agrega dayanımı ve çimento hamuru dayanımı tarafından oluşturulur. Hafif agregaların dayanımı sertleşmiş çimento hamuru dayanımından düşüktür. Bu nedenle genel bir kural olarak hafif betonlarının dayanımlarının da genellikle çimento hamuru dayanımından düşük değerlerde olabileceği söylenebilir. Aynı çimento dozajında, agrega dayanımı azaldıkça hafif betonun dayanımı düşük değerler almaktadır. Hafif agregalı betonların dayanımlarının çimento dayanımına bağlı olarak doğrusal bir şekilde değişir fakat dayanımdaki gerçek değişmenin farklı agregalar nedeniyle oluşmaktadır. Hafif agregalı betonlarının çoğunun dayanımdaki artış, zamana bağlı olarak normal betonda olduğu gibi gelişir. Dünya nüfusu her geçen yıl hızla artan bir hal almıştır. Artan nüfusa paralel olarak gelişen teknoloji insanlık rahatlığı açısından çok yönlü taleplerin artmasına sebep olmuştur. Dünya üzerinde gelişen doğal afetler güvenli yapı gereksinimini, artan nüfus ve teknolojiye rağmen temiz bir çevrede yaşama isteğini, enerjinin tasarrufuna ve buna benzer başlıca taleplerdir. Bu taleplerin karşılanması amacıyla yapılacak yatırımların yeni teknoloji üretimini belirleyen ana faktörler, ekonomiklik ve çevre dostu olmasıdır. Yapı endüstrisinde ısı ve ses yalıtımı yüksek, ısıya dayanıklı, hafif, yüksek basınç dayanımlı, elde edilişi ve kullanımı rahat malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Yapısal özelliklerinin yanında ekonomiklik ve dekoratif özellikte de olması arzu edilen bir özelliktir. Yapılan araştırmalar sözü edilen özellikleri taşıyabilen malzemenin zeolitlerden üretilebileceği saptanmıştır. Zeolit, geniş anlamındaki tanımıyla alkali ve toprak alkali katyonları ihtiva eden sulu alümina silikat olarak tanımlanır. Doğal zeolitler yaygın kullanım alanlarının varlığı ve büyük pazar potansiyeline rağmen, birçok Pazar alanında daha yeni yeni kabul görmeye başlamıştır. Zeolitler endüstriyel alanlarda kullanılabildiği 1940 lı yıllarda ortaya konulmasına rağmen tali mineral

18 olarak volkanik kayaçların boşluk ve çatlaklarında bulunduğunun bilinmesi kullanımlarını sınırlamıştır. Ancak 1950 li yıllardan sonra denizel ve gölsel tüflerin de zeolit içerdiklerinin saptanmasıyla zeolitlerin kullanım alanları hızla genişlemiştir Zeolitler Zeolit doğal ya da yapay olmak üzere atomik düzeyde gözenekli yapıya sahip sulu alümina silikat bileşiklerine verilen isimdir. İlk olarak İsveç li mineralog Fredrick Cronstedt tarafından 1756 yılında bulunmuştur. Bu kristaller ısıtıldıklarında yapılarında bulunan suyun köpürmesinden dolayı Yunanca kaynayan taş anlamına gelen Zeolit adını almıştır yılında İsveçli kimyacı ve mineralog Frederic Cronstedt in bir bakır madeninde yeni bir mineral bulmasıyla tanımlanan doğal zeolitler iki asır boyunca yalnızca volkanik kayaçların boşluklarında yer alan mineraller gözüyle bakılmış ve kristal yapının analizi yapılmamıştır. Zeolitler üzerinde ilk deneysel çalışmalar 1857 yılında A. Dumour tarafından yapılan zeolitlerin su tutma tersinirliği ile 1858 yılında E. Erchorn un gerçekleştirdiği iyon değişim özelliklerinin incelenmesi üzerinde yoğunlaşmıştır. Dünya zeolit rezervlerini tam olarak tespit edilmiş rakamlarla vermek mümkün değildir. Dünyada zeolit oluşumları 1950 lerden sonra saptanmaya başlamış ve hemen hemen bütün kıtalarda yaygın olarak görülmüştür. Yeryüzünde sedimanter kayaçlarda en fazla klinoptilolit mevcut olmakla birlikte, en az onun kadar ticari değeri olan mordenit, filipsit, şabazit, erionit ve analsim minerallerine de oldukça sık rastlanmaktadır. Zeolit konusunda rezerv miktarlarından ziyade, tespit edilen oluşumlarından mineralojik-kimyasal-fiziksel detay araştırmalarının yapılıp yapılmadığından bahsetmek daha yerinde olacaktır. Çünkü özellikle volkanosedimanter bölgelerde tesbit edilen zeolit oluşumları, en kaba tahminler ile ve tüm sınır değerleri en düşük seviyelerde tutulsa bile milyar ton lar ifade edilebilen yayılmalara sahiptir. Bu tip jeolojik bölgelere sahip ülkelerin birçoğu yüksek zeolit rezervlerine sahiptir. Bu durumda teknolojik parametreler açısından araştırmalarını tamamlamış ülkeler sanki dünya ülkeleri arasında en büyük rezervlere

19 sahip gibi görünmektedir. Bu değerlendirmeler çerçevesinde önemli zeolit üreticisi olan Küba, Eski SSCB, A.B.D, Japonya, İtalya, Güney Afrika, Macaristan ve Bulgaristan ın önemli rezervlere de sahip olduğu söylenebilir. Ülkemiz ise doğal zeolitler açısından ideal jeolojik ortamlara sahip olmasına rağmen, ülkemizde ilk defa 1971 yılında Gölpazarı-Göynük civarında analsim oluşumları saptanmıştır. Daha sonra Ankara nın batısında analsim ve klinoptilolit yatakları bulunmuştur. Volkano tortul oluşumlarının gözlenebildiği ülkemizde daha çok klinoptilolit ve analsim türleri yoğunlukta olup diğer türlere çok az rastlanılmıştır. Türkiye de detaylı etüdü yapılmış tek zeolit sahası Manisa Gördes civarındaki MTA ruhsatlı sahadır. Sahada 18 milyon ton görünür zeolit rezervi ve 20 milyon ton zeolitik tüf rezervi tespit edilmiştir. Balıkesir-Bigadiç bölgesinde ise, Türkiye nin en önemli zeolit yaltaklanmaları tespit edilmiş olup kolaylıkla işletilebilir. Nitelikte yaklaşık 500 milyon ton rezerv 1995 yılında tahmin edilmektedir. Diğer bölgelerde detaylı bir çalışma yapılmamış olup, ülkemiz genelinde toplam rezervin 50 milyar ton civarında bulunduğu tahmin edilmektedir. Ülkemizde kesin doğal zeolit rezerv tespit çalışması bulunmamaktadır. Bunun başlıca nedeni, henüz bilinen zeolit oluşumlarının birçoğunda volkanik içerisindeki zeolit zonalarının sınırlarının belirlenmemiş olmasıdır. Ancak, Gördes, Bigadiç, Emet, Kırka ve Karamürsel gibi bazı bölgeler için gerekli zeolitli zonlar gerekse kayaç içerisindeki zeolit oranları ile ilgili yapılan ayrıntılı çalışmalar milyarlarca ton zeolit tüf rezervini ortaya koymuştur. Özellikle Gördes ve Bigadiç de kayaç içerisindeki zeolit oranı ortalama % 80 civarındadır. Türkiye deki yatakların büyüklüğü ve kalitesine rağmen işletilebilirliği ve kullanım alanları üzerindeki bilgilerin azlığı, zeolit kaynaklarının değerlendirilmesine engel olmaktadır. Dünyada doğal zeolitlerin kullanımı ve üretimi hızla gelişmekte ise de ülkemizde bu zamana kadar, zeolit üretimi yapılmamıştır. Pilot çapta ürün kullanımı belirleme çalışmaları için küçük yapılmaktadır.

20 1.2. Zeolitlerin İnşaat Sektöründe Kullanım Alanları Zeolitler inşaat sektöründe başlıca şu şekillerde kullanılırlar. Puzzolan çimento Hafif agrega Boyutlandırılmış taş Doğal zeolitlerin sulu alt yapılarda kullanılacak puzzolan çimento üretiminde kullanılması, yüksek silis içermeleri nedeniyle betonun katılaşma sürecinde açığa çıkan kirecin nötrleşmesine sağlayabilmektedir. İlk puzzolan çimentosu yol, su geçidi ve kamu binalarının yapılması için Napoli yakınlarındaki zeolitik tüfler kullanılarak İtalya tarafından üretilmiştir. Zeolitik puzzolan çimentoları sürekli su ile temas içinde olan yapılarda etkin bir biçimde kullanılmaktadır. Zeolitik tüfler dünyanın birçok yerinde içlerinde zeolit olduğu bilinmeden yalnız silis bileşimlerinden yararlanılmak amacıyla kullanılmaktadır. Yugoslavya, Bulgaristan ve Almanya da büyük miktarlarda zeolitik tüf, puzzolan çimentosu üretimi için işletilmektedir. Zeolitler 200 yıldan beri yapı taşı olarak kullanılmışlardır. Zeolitli tüflerin hafif oluşu kadar dayanıklı oluşları ve kolaylıkla kesilip işlenebilmeleri de yapı taşı olarak kullanılmalarının en önemli nedenleridir. Güney Meksika da birçok binalar % 90 mordenit ve klinoptilolit içeren zeolitik tüflerden kesilmiş taşlardan yapılmışlardır. Aynı şekilde Japonya nın Otsunomiyo kenti yakınlarında yüzlerce yıldır yapı taşı olarak işletilen zeolitler 100 metreden fazla kalınlığa sahiptirler. Bu yapı taşı olarak işletilen zeolitler, % klinoptilolit yanında az miktarlarda montmorilonit, kaledonit ve volkanik cam içerirler. Orta İtalya daki ünlü Napoli kentinin hemen hemen tüm binaları büyük miktarlarda şabazit ve filipsit içeren sarı zeolit tüflerinden yapılmışlardır. Orta Avrupa daki birçok büyük binalarda, Almanya daki Leacher bölgesindeki zeolitik tüflerden kesilmiş yapı taşları kullanılmıştır. Avrupa daki birçok ülkede, zeolitlerin yapı endüstrisinde değişik biçimlerde kullanılma olanakları araştırılmaktadır. Klinoptilolit, perlit gibi, o C ye kadar ısıtıldığında, içerdiği suyun ani olarak buhar fazına geçmesi ile genleşmekte ve bu anda soğuma

21 sağlanırsa hafif ve gözenekli bir silikat malzemesi oluşmaktadır. Böylece genleştirilmiş zeolitlerde yoğunluk 0,8 g/cm 3 e kadar düşmekte, gözeneklilik de % 65 e kadar çıkabilmektedir. Genleştirilmiş doğal zeolitlerin sıkışma ve aşınmaya karşı dayanımı daha yüksek olup, genleştirilmiş hafif agrega üretilmektedir. Doğal zeolitik tüfler düşük ağırlıklı, yüksek gözenekli, homojen, sıkı-sağlam yapılıdırlar. Bu özelliklerinden dolayı hafif yapı taşı olarak yapı endüstrisinde kullanımları mümkündür. Gelişmiş ülkelerde doğal zeolitlerin yapı endüstrisinde kullanımı görülmektedir. Bu ülkelerin başında Rusya, Kanada, A.B.D., Japonya ve Belçika gelmektedir. Özellikle Rus bilim adamları doğal zeolitlerden yapı endüstrisinde, dekoratif süslemelerde kullanılması için çalışmalar yapmışlar ve bu çalışmaların sonuçlarını patent alarak hayata geçirmişlerdir. Zeolitik tüf yatakları birçok ülkede puzzolonik hammadde olarak kullanılmaktadır. Zeolit puzzolanları, son beton ürününün daima yeraltı su korozyonuna maruz kalacağı hidrolik çimentolarda, önemli uygulamalar bulmaktadır. Zeolitlerin sulu altyapılarda kullanılacak puzzolan çimento üretiminde kullanılması, yüksek silis içermeleri nedeniyle, betonun katılaşma sürecinde açığa çıkan kirecin nötrleşmesini sağlayabilmektedir. Zeolitik tüfler, düşük ağılıklı, yüksek gözenekli, homojen, sıkı-sağlam yapılıdırlar. Kolayca kesilip işlenebilmeleri ve hafiflikleri ile iyi bir yapı taşı olarak kullanılabilirler. Doğal zeolitlerden elde edilen hafif yapı malzemelerinin kullanılmasıyla, yapı ağırlıklarının azaltılması sonucu, deprem güvenliğinin artması da sağlanacaktır. Bu malzemelerin hafif olması yapıların taşıyıcı sistemlerinde ekonomi sağlandığı gibi, deprem yüklerine karşı güvenliği de arttırmaktadır. Doğal zeolitlerin kullanılmasıyla elde edilen hafif yapı malzemeleri, yüksek ısı yalıtım özelliği ile ısıtma ve soğutma sistemlerinin hem ilk yatırımlarında hem de yapıların kullanımları süresince ortaya çıkan enerji harcamalarında önemli tasarruflar sağlayacaktır. Bu malzemelerin istenilen boyutlarda üretilebilmesi, ahşap gibi kolay

22 işlenebilmesi, delme ve oyma işlemlerinin çok kolay gerçekleşebilmesi, milimetrik duyarlıktaki boyutları nedeniyle düzgün derzler elde edilmesi, sıva işlemlerinin en az kalınlıklara indirilmesi mümkündür. Bütün bunların sonucunda elde edilen düzgün yüzeyler nedeniyle bu malzemelerin üretilmesi, yapımcılara çağdaş teknolojinin üstün özelliklerini sunacaktır. Doğal zeolitlerden yapılan hafif yapı malzemelerinin, taşıma ve işçilik giderlerinde önemli tasarruf sağlayacağı bir gerçektir. Bu malzemeler ile yapılan yapının ağılığı azalacak ve deprem güvenliği artacaktır. Bu malzemelerden yapılan blokların düzgün yüzeyli ve düzgün kenarlı olması, duvarların sıvasız bırakılmasına veya sadece ince sıva ile sıvanması olanak verecektir. Bu malzemelerin çeşitli yüksek dayanım gücüne sahip türde üretilmeleri mümkündür. Bu malzemeler yüksek düzeyde ısı yalıtım özelliğine sahiptirler. Doğal zeolitlerin özelliklerinden dolayı bu malzemeler, iklim ve çevre koşullarından etkilenmez. Dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Bu malzemelerin hafifliği nedeniyle, büyük boyutlarda üretilmesi mümkündür. Büyük boyutlu ve düzgün yüzeyli bloklarla duvar örülmesi özel bir beceri gerektirmez. Ahşap gibi kesilebilir, delinebilir, tesisat kanalları açılabilir. Bu özellikleri ile yapımı hızlandırır, malzeme israfını ortadan kaldırır. Doğal zeolitlerden yapılan bu yapı malzemelerinin ataşe dayanıklı olması yangın güvenliğini artırır ve yangından korunmuş mekânların yaratılmasını sağlar. Avrupa'nın bilinen ve ana hammadde olarak silika kumu kullanarak hafif inşaat blokları üreten "Autoclaved Cellular Concrete, (ACC)" teknolojisine rakip olarak geliştirilen yeni bir teknolojide doğal zeolitler kullanılarak daha ekonomik olarak daha üstün özelliklerde hafif inşaat blokları geliştirilmiştir. "Light Zeolite Concrete (LZC)" olarak adlandırılan bu yeni hafif inşaat bloklarının bazı özellikleri aşağıda özetle verilmektedir. LZC değişik yoğunluklarda üretilebilmektedir kg/m 3 yoğunluklar en yaygın olanlardır. Bu yoğunluklarda üretilen hafif inşaat blok'unun sıkıştırılabılme gücü (compressive, strength) 7,5 10 Mpa'dır. 750 kg/m 3 yoğunluktaki bir blok aynı boyutlardaki bir beton bloğun 1/3 ağırlığında,

23 diğer yöntemlerle üretilmiş olan gözenekli hafif blokların 2/3 ağırlığındadır. Bu nedenle taşıma ve inşaat-montaj işlemlerinde önemli tasarruflar sağlamaktadır. LZC hafif inşaat bloklarının sıkıştırılabilme gücü 5 30 Mpa arasında istenilen değerde ayarlanabilmektedir. İçi boş olarak üretilerek hafif olmaları sağlanan diğer inşaat bloklarından daha fazla taşıma gücüne sahiptir. LZC, klasik inşaat bloklarına kıyasla, boyutları çok daha değişmez ve tekrarlanabilir olarak üretilebilir. Bu nedenle inşaat sıvasında bloklar arasında kullanılacak harçtan önemli tasarruflar yapılabilir. Bir LZC üreticisinin iddiasına göre klasik inşaat bloklarında bloklar arası için 10 mm harç kalınlığına ihtiyaç duyulurken, bu kalınlık LZC için 4 mm'dir. LZC blokların ısı yalıtımı diğer inşaat bloklarına kıyasla çok üstündür. LZC bloklar ayrıca ses ve gürültü yalıtımı da sağlamaktadır. LZC bloklar yanmaz malzemelerdir. Yapılan bir test 1000 C sıcaklıkta bile LZC'de herhangi bir değişiklik olmadığını; 1250 C'de hafif ergimelerin başladığını ve 1800 C'de ergidiğini göstermiştir. LZC atmosferik koşullarda çok dayanıklıdır Önceki Çalışmalar Bu tez çalışmasını konu alan literatür bilgileri tarandığı zaman, yapılan çalışmaları şu şekilde toplayabiliriz. Poon, Lam, Kou ve Lin (1999), 0,25 ve 0,30 su/çimento oranına sahip beton dökümü gerçekleştirmişler ve bu örneklerde çimento yerine çimento ağırlığının %0, %15 ve %25 oranlarında zeolit kullanarak basınç dayanımlarını ve zeolitin puzolanik aktivitesi ile porozitesini incelemişler. Mol (2001), değişik oranlarda pomza-zeolit karışımlarının kimi fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemiştir.

24 Saka (2001), Zeoliti endüstriyel atıkların çöp depolama alanı dizaynında geçirimsizlik malzemesi olarak değerlendirmiştir. Oğuz (1989), Hafif ve yarı hafif betonların fiziksel ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkileri ve hafif betonun basınç yükleri altında davranışını ve bunların yük taşıyıcı elemanlarında kullanılamayacağını incelemiştir. Serbest (1999), Manisa-Gördes yöresi ve Balıkesir-Bigadiç yöresine ait içinde doğal zeolitlerden klinoptilolit bulunan zeolitik tüf örnekleriyle deneyler yapılmıştır. Deneyler sonucunda Manisa-Gördes bölgesine ait ve içinde doğal zeolitlerden klinoptilolit bulunan zeolitik tüflerden üretilen, Anafom adlı malzemenin, hafif yapı endüstrisinde kullanımının daha uygun olduğunu saptamıştır. Apaydın ve Sunay (2004), Çimento yerine farklı oranlarda zeolit kullanarak beton üzerinde etkisini araştırmışlar ve ayrıca aynı oranlarda uçucu kül kullanarak, zeolitli örneklerle kıyaslayarak dayanımlarını incelemişler. İhtiyaroğlu (1984), Tabii hafif agregalarla imal edilen hafif beton bloklarının duvar elemanı olarak özelliklerinin tayini üzerinde incelemeler yapmıştır. Uygunoğlu (2005), Afyon ve çevresindeki hafif agregalarla üretilen blok elemanlarının fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırmış, Değişik agrega granülometrisi ve çimento miktarının blok elemanların fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi incelemiştir. Canpolat Yılmaz, Köse, Yurdasev ve Soma (2002), Zeolitin harç üzerindeki kullanımını incelemişler ve bu çalışmada puzolanik malzemelerin harcın; hacim genleşmesi, priz süresi ve su yüzdelerine olan etkilerini araştırmışlar. Kocakuşak (2001), doğal zeolitler ve uygulama alanlarını incelemiş. Ülkü ve Turgut (1991), zeolitler ve uygulama alanlarını incelemiş. Felekoğlu (2003), Kendiliğinden yerleşen betonun fiziksel ve mekanik özelliklerini incelemiş.

25 Kaya (2003), Pomza taşından hafif beton üretmiş ve onun özelliklerini incelemiş. Özdemir (1998), Radyoaktif atıkların doğal saklanma ortamında zeolit ile çimento ve bentonit kili kullanılarak uygun koşullardaki davranışlarını incelemiş. Bektaş, Uzal ve Turanlı (2003), öğütülmüş doğal zeolitin doğal alkali-silika reaksiyonu ve sülfat etkisi ile genleşmesinin incelenmesi Sağın (2005), Pomza ile üretilen hafif beton bloklarının fiziksel özelliklerini incelemiştir. Kocaman (2000), Doğu Anadolu Bölgesindeki doğal hafif ve normal agregalarla üretilen betonların fiziksel, mekanik ve ısı iletkenlik özelliklerini incelemiş.

26 2. MATERYAL ve METOD Bu çalışmada, Manisa ilinin Gördes ilçesinde bulunan Enli Madencilik A.Ş. tarafından çıkarılan doğal zeolit agregası ile Isparta ili Atabey ilçesinde bulunan doğal agrega yataklarından elde edilen normal agrega kullanılmıştır. Belirli oranlarda ve belli granülometriye sahip zeolit, agrega yerine konularak farklı mukavemetlere sahip betonlar elde edilmeye çalışılmıştır. Beton yapımında bağlayıcı olarak portland çimentosu ve S.D.Ü. nin şebeke suyu kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda Türk standartları Enstitüsünün agregalar ve betonlar üzerine yaptığı deneyler uygulanmıştır. Bu çalışmada su/çimento oranı 0,50 olan katkılı ve katkısız olmak üzere beton serileri dökülmüştür Çimentonun Sağlanması Bu çalışmada Isparta da bulunan Göltaş Çimento Fabrikası nda üretilmiş PÇ 42,5 çimentosu kullanılmıştır. PÇ 42,5 çimentosunun Göltaş Çimento Fabrikası nda yapılmış olan kimyasal özellikleri Çizelge 2.1., fiziksel ve mekanik özellikleri Çizelge 2.2. de verilmiştir. Çizelge 2.1. PÇ 42,5 çimentosunun kimyasal özelikleri Bileşen PÇ 42,5 ( % ) MgO 1,91 Al 2 O 3 6,20 SiO 2 20,60 CaO 61,40 Fe 2 O 3 3,01 SO 3 2,53 K 2 O 1,03 Na 2 O 0,19 Cl 0,007 Kızdırma Kaybı 1,35 Çözünmeyen Kalıntı 0,30

27 Çizelge 2.2. PÇ 42,5 çimentosunun fiziksel ve mekanik özelikleri Bileşen PÇ 42,5 ( % ) Özgül Ağırlık (gr/cm 3 ) 3,10 İncelik (cm 2 /gr) günlük basınç dayanımı (N/mm 2 ) 37,7 28 günlük basınç dayanımı (N/mm 2 ) 49,8 7 günlük eğilme-çekme dayanımı (N/mm 2 ) 5,9 28 günlük eğilme-çekme dayanımı (N/mm 2 ) 7, Kimyasal Katkı Deney çalışmalarında Sika Yapı Kimyasalları A.Ş. nin ürettiği FFN süper akışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılmıştır. Yüksek oranda su azaltıcı ve erken yüksek dayanım sağlayan bu katkı maddesi ASTM C 494 Tip F ye uygundur. Döşeme betonu, temeller, yoğun donatılar nedeniyle beton yerleştirmenin güç olduğu kesitler ile her türlü perde ve kolon betonlarında süper akışkanlaştırıcı olarak kullanılan bu katkı maddesi su miktarını arttırmadan ve ayrışma riski olmadan çalışabilme olanağı sağlamaktadır. Çimento ağırlığının % 0,8 3 ü oranında kullanılabilen ve su azaltıcı olarak kullanılan bu katkı maddesi dozajına bağlı olarak % su azaltarak betonun 28 günlük dayanımında % oranında artış sağlamaktadır. (Sika Ürün Klavuzu)

28 2.3. Su Beton yapımında kullanılan temel malzemelerden biriside sudur. Su olmadan çimento hidratasyona uğrayamaz, yani sertleşemez. Betonun mukavemetini direk etkileyen bir faktör karışımda kullanılan su/çimento oranıdır. Genel olarak içilebilen her su, betonda karışım suyu olarak rahatlıkla kullanılabilir. İnşa edilecek yapı cinsi ve çevre şartlarına göre deniz suyu da beton karışım suyu olarak kullanılabilir. Deniz suyu ile yapılan yapılarda kazanılan nihai mukavemet normal betona nazaran biraz düşüktür. Ancak bu mukavemet düşmesi, betonda düşük su/çimento oranları kullanarak telafi edilebilir. Betonarme yapılar için deniz suyunun paslanmayı kolaylaştırıcı etkisi ( içindeki klorür tuzlar nedeniyle ) önem kazandığı için teçhizatlı betonlarda deniz suyu kullanılmalıdır. Keza öngerilmeli beton elemanlarının yapımında deniz suyu kullanılmamalıdır. Başka çare yok ise, teçhizatlı beton yapımında, demirler etrafındaki beton örtü ( pas payı ) kalınlaştırılıp, geçirimsiz ve hava katkılı bir beton yaparak deniz suyu kullanılmamasının olumsuz etkilerindeki risk azaltılabilir. Denizden çıkarılan kum ve çakıllar deniz suyuna nazaran daha az tuz taşıdıkları için beton yapımında normal su ile beraber kullanılabilir. Deniz suyu ile yapılan betonlarda izlenen mukavemet düşmesi normal su ile yapılan betonlara kıyasla % 20 ye kadar çıkabilir. Agreganın emdiği su miktarı tanelerin kökenine, yapısına ve granülometri bileşimine bağlı bulunmaktadır. Su miktarının optimum değerden düşük olması betonun mukavemetini azaltacaktır.

29 Yapılan araştırmada kullanılan su S.D.Ü. nin şebeke suyudur ve malzemede ne kadar kullanılacağı hesaplanmıştır. S.D.Ü. Jeotermal Enerji, Yeraltı suyu ve Mineral Kaynakları Araştırma ve Uygulama Merkezinden alınan suyun özellikleri aşağıdaki Çizelge 2.3. de verilmiştir. Çizelge 2.3. S.D.Ü. şebeke suyunun kimyasal analizleri Na + (mg/l) 9,95 K + (mg/l) 3,51 Mg 2+ (mg/l) 35,0 Ca 2+ (mg/l) 82,04 Fe 2+ (mg/l) 0,12 Pb 2+ (mg/l) 0,14 Zn 2+ (mg/l) < 0,2 Cu 2+ (mg/l) 0,22 Al 3+ (mg/l) < 0,05 Cl - (mg/l) 6,0 SO 2-4 (mg/l) 20 NO - 3 (mg/l) 12,3 NH 4 (mg/l) < 0,06 NO - 2 (mg/l) < 0,07 CO 2-3 (mg/l) 0 % Na 6,93 SAR 0,23 Toplam Sertlik ( o f) 40,9 Karbonat Sertliği ( o f) 43,2

30 2.4. Agreganın Sağlanması Çalışmada bölgenin önemli derecede agrega ihtiyacını karşılayan Atabey kum çakıl ocağından getirilen normal agrega ve Manisa Enli Madencilik işletmesinden alınan zeolit olmak üzere iki tip agrega kullanılmıştır. Normal agrega; Atabey Belediyesinin işletmeciliğini yaptığı Isparta nın Atabey İlçesinde bulunan, Akçay Deresinden sağlanmıştır. Ocaktan S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarına getirilen yaklaşık 3 m 3 agrega yıkanıp kurutulduktan sonra ASTM standartlı elekler ile elenmişlerdir. Manisa Enli Madencilik işletmesinden getirilen yaklaşık 3 m 3 zeolit doğrudan elenmiştir. Agregalar nem ve sudan korunacak şekilde depolanmıştır Agrega Deneyleri Manisa Enli Madencilik işletmesinden gelen zeolit ve Atabey Belediyesi Ocağından gelen normal agrega TS 707 ye göre, orta bölmeden ve iç kısımlardan olmak üzere toplam altı değişik bölümden yaklaşık 60 kg malzeme alınmış ve agrega deneyleri yapılmak üzere saklanmışlardır. Granülometri analizi için agrega deneyleri yapmak üzere saklanan normal agrega ve zeolitten alınan numuneler, TS 130 a uygun olarak etüve konulmuş, 24 saat sonra etüvden çıkarılmıştır. Deney elekleri, yukarıdan aşağıya doğru göz açıklıkları giderek küçülecek şekilde üst üste yerleştirilmiştir. Kurutulup tartılmış deney numunesi en üstteki eleğin içine konmuş ve eleme işlemi yapılmıştır. Eleme işlemi sonunda her elekte kalan malzeme hassas terazide tartılmıştır.

31 Şekil 2.1. Terazi Şekil 2.2. Elek analizi deneyinde kullanılan standart elekler

32 Şekil 2.3. Etüv Birim ağırlık deneyleri, TS 3529 a göre gevşek birim ağırlık ve sıkı birim ağırlık olmak üzere iki durumda yapılmıştır. Gevşek birim ağırlık ve sıkı birim ağırlıkların saptanması için deneyler TS 707 de belirtildiği şekilde yapılmıştır. Agregadaki özgül ağırlık ve su emme oranı deneyi TS 3526 ya uygun olarak yapılmıştır. 800 gram numune alınarak 24 saat su içinden bırakılmıştır. Numunenin serbest yüzey suyu süzülerek akıtılmış ve kuruma tepsisi üzerine konularak doygun kuru yüzey hali meydana gelinceye kadar kurumaya bırakılmıştır. Agregaların su emme yüzdelerini belirlemek amacı ile yapılan deneyde; özgül ağırlık deney metodunda kullanılan yöntem ile numuneler doygun kuru yüzey durumuna getirilmiş ve sonra agregaların su emme tayini deneyleri yapılmıştır.

33 2.6. Beton Karışım Hesapları Beton bileşimlerinde normal agrega kullanılarak TS 802 ye göre 350 dozlu betonlar üretilmesi hedeflenmiştir. Karışın hesapları, üretilecek betonun kuru plastik kıvamda ve maksimum dane çapı 16 mm. olacak şekilde birim hacim ağırlık yöntemine göre yapılmıştır. Agrega karışım oranları % 40 ı ince (0 4 mm.) ve % 60 ı kalın (4 16 mm.) olacak şekilde alınmıştır. Karışımda kullanılan agrega granülometri değeri Çizelge 2.4. de verilmiştir. Bu çalışmada hesaplanan agrega miktarının tamamı normal agrega olmak üzere N35 serisi kontrol betonları üretilmiştir. Agrega hacminin %10 u, %30 u, %50 si kadar aynı hacimde zeolit kullanılarak NZ10, NZ30, NZ50 serisi betonlar üretilmiştir ve aynı serilerden katkılı betonlar üretilmiştir. Beton karışım agregası A 16 -B 16 bölgesi içinde kalacak şekilde alınmıştır. Üretilen betonların kodları Çizelge 2.5. de verilmiştir. Çizelge 2.4. Beton yapımında kullanılan agrega yüzdeleri Agrega Boyutu Agrega Sınıfı Karışımda Kullanılan Yığışım Agrega Yüzdesi mm mm - 0.5mm mm -1mm İnce mm - 2mm mm - 4mm mm - 8mm Kaba mm - 16mm

34 Çizelge 2.5. Üretilen betonların karışım yüzdeleri Kodu Beton Sınıfı Agrega ( % ) Zeolit ( % ) N Dozlu NZ Dozlu NZ Dozlu NZ Dozlu NK Dozlu NZK Dozlu NZK Dozlu NZK Dozlu Su/Çimento (w/c) oranı; üretilecek betonların 28 günlük basınç dayanımı göz önüne alınarak seçilmiştir. Su/Çimento oranı 0.50 alınmıştır. TS 802 de belirtilen karışım suyu ve hava miktarları alınarak 1m 3 sıkıştırılmış betonda bulunacak beton bileşenlerinin miktarları denklem 2.1. de yerine konularak hesaplanmıştır. Ç A 1 A S H = 1 m 3 (2.1) δ ç δ A1 δ A2 Burada Ç: Karışımdaki çimento miktarı δ ç : Çimentonun yoğunluğu (kg/m 3 ) A 1 : Karışımdaki ince malzeme miktarı (kg) δ A1 : İnce malzemenin yoğunluğu (kg/m 3 ) A 2 : Karışımdaki kaba malzeme miktarı (kg)

35 δ A2 : Kaba malzemenin yoğunluğu (kg/m 3 ) H: Karışımdaki toplam hava miktarı (m 3 ) hapis olmuş hava miktarı 20 dm 3 miktarlar Çizelge 2.6 da verilmiştir. alınmıştır. Karışımdaki 1 m 3 için kullanılan Çizelge 2.6. Karışıma giren beton bileşenleri (kg/m 3 ) Beton Su Çimento Katkı İnce Agrega Kaba Agrega İnce Zeolit Kaba Zeolit N NZ NZ NZ NK NZK NZK30 171,5 3, NZK N 35 Beton Serisi Su 7.42% Kaba Agrega 47.86% Çimento 14.85% İnca Agrega 29.87% Şekil 2.4. N 35 beton serisinin hacimce karışım oranları

36 NZ 10 Beton Serisi Kaba Zeolit 3.55% İnce Zeolit 2.47% Kaba Agrega 43.90% Su 7.57% Çimento 15.14% İnca Agrega 27.38% Şekil 2.5. NZ 10 beton serisinin hacimce karışım oranları NZ 30 Beton Serisi Kaba Zeolit 11.19% İnce Zeolit 7.88% Su 7.83% Çimento 15.67% Kaba Agrega 35.36% İnca Agrega 22.07% Şekil 2.6. NZ 30 beton serisinin hacimce karışım oranları NZ 50 Beton Serisi Kaba Zeolit 19.40% İnce Zeolit 13.74% Kaba Agrega 26.17% Su 8.12% Çimento 16.24% İnca Agrega 16.33% Şekil 2.7. NZ 50 beton serisinin hacimce karışım oranları

37 NK 35 Beton Serisi Su 7.28% Çimento 14.85% Kaba Agrega 47.86% Katkı 0.15% İnca Agrega 29.87% Şekil 2.8. NK 35 beton serisinin hacimce karışım oranları NZK 10 Beton Serisi İnce Zeolit 2.47% Kaba Agrega 43.90% Kaba Zeolit 3.55% Su 7.42% Çimento 15.14% Katkı 0.15% İnca Agrega 27.38% Şekil 2.9. NZK 10 beton serisinin hacimce karışım oranları NZK 30 Beton Serisi Kaba Zeolit 11.19% İnce Zeolit 7.88% Kaba Agrega 35.37% Su 7.68% Çimento 15.67% Katkı 0.15% İnca Agrega 22.07% Şekil NZK 30 beton serisinin hacimce karışım oranları

38 NZK 50 Beton Serisi Kaba Zeolit 19.40% İnce Zeolit 13.75% Kaba Agrega 26.17% Su 7.96% Çimento 16.24% Katkı 0.15% İnca Agrega 16.33% Şekil NZK 50 beton serisinin hacimce karışım oranları 2.7. Betonların Üretimi S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında yapılan çalışmalarda 8 seri beton üretilmiştir. Bunlar 350 dozlu, katkısız ve katkılı beton serileridir. Katkılı beton serilerinin üretiminde süper akışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılmıştır. Karışımlarda maksimum dane çapı 16 mm seçilmiştir ve bütün karışımların granülometrisi aynı kalmıştır. Karışıma giren agrega, zeolit, su ve çimento üretilecek betonun koduna göre önceden tartılıp hazırlanmıştır. Karışım suyu S.D.Ü. nin şebeke suyu kullanılmıştır. Harcı karıştırmada kullanılacak düşey eksenli cebri karıştırmalı mikser su yardımı ile nemlendirilmiştir. Önce agregalar mikser e katılarak beş dakika karıştırılmış, daha sonra çimento katılarak üç dakika daha bileşimdeki kuru maddeler karıştırılmıştır. Daha sonra mikser deki karışıma gerekli su ilave edilerek karıştırma üç dakika daha sürdürülmüştür. Numunelerin kıvamını belirlemek amacıyla abrams konisi ile çökme miktarları bulunmuştur. Çeşitli deneylerde kullanılmak üzere sarsma tablası üzerindeki 100 mm. 100 mm. 100 mm. boyutlu küp kalıplara ve 100 mm. 150 mm. 300 mm. boyutlu silindir

39 kalıplara harç üç aşamada konmuş ve her aşamada 10 sn. sarsma tablası aleti ile sarsılmıştır. Her seri beton için 20 adet küp ve 3 adet silindir numune üretilmiştir. Numunelerin üstü ıslak keten örtü ile örtülerek 24 saat kalıp içinde bırakılmış, bu sürenin sonunda lastik takozlar yardımıyla kalıptan çıkarılmıştır. Numuneler deneylerin yapılacağı güne kadar bağıl nemi % 65 olan ve sıcaklığı 22 C olan kür odasında saklanmıştır. Şekil x10 cm küp kalıplar Şekil Düşey eksenli cebri karıştırmalı beton mikseri

40 Şekil Sarsma tablası 2.8. Beton Deneyleri Betonların mekanik özelliklerinin saptanması iki aşamada yapılmıştır. Bunlar tahribatsız testler ve tahribatlı testlerdir. Tahribatsız test yöntemlerinden Schmidt sertlik deneyi ve Ultrases geçiş deneyi uygulanmıştır. Schmidt sertlik deneyleri S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Deney başlamadan Schmidt çekici kalibre edilmiştir. Deneyler cm 3 numunelerde betonlar 28 günlük iken yapılmıştır. Deney her bir beton serisi için üç farklı numune üzerinde ve her numune için 5 farklı noktasından uygulanmak sureti ile gerçekleştirilmiştir. Küp numunelerin üst yüzeyinden 90 açı ile alınan değerler ile alınan değerler, kullanım kılavuzunda yer alan grafikte bu değerlere karşılık gelen dayanım değerleri bulunmuştur.

41 Şekil Schmidt çekici ve deneyin yapılışı Çizelge 2.7. Betonların Schmidt Sertlikleri Beton serisi 1.değer 2.değer 3.değer N35 32,00 32,10 32,00 NZ10 25,90 26,00 26,00 NZ30 21,80 21,80 21,90 NZ50 17,70 17,60 17,40 NK35 42,00 42,10 42,10 NZK10 33,00 33,00 33,10 NZK30 27,50 27,50 27,50 NZK50 23,40 23,50 23,60 Ultrases geçiş hızlarını ölçmek için S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında bulunan Ultrases cihazı kullanılmıştır. Ultrases hız ölçümü 12 voltluk akümülatör ile çalışan dijital göstergeli Ultrases ölçme aleti ile yapılmıştır. Aletin önce sıfır ayarı yapılmış sonra kalibre edilmiştir. Numunelerin her iki yanına gres yağı sürülerek proplar ile numune arasında boşluk oluşması önlenmiştir. Silindir üç adet numune üzerinde yapılan

42 deney ile ses dalgaları geçirme süreleri ölçülmüştür. Ultrases hızı deney sonuçlarının değerlendirilmesinde mikro saniye (µsn) olarak okuna Ultrases hızı geçiş süresi değerleri denklem 2.2. formülü ile hesaplanarak Ultrases hızı km/sn cinsinden bulunmuştur. L V = ---- t (2.2) V: Ultrases hızı (km/sn) L: Numune boyu (km) t: Ultrases geçiş süresi (sn) Şekil Ultrases aleti Çizelge 2.8. Betonların Ultrases Hızları Beton serisi 1.değer 2.değer 3.değer N35 2,05 2,05 2,05 NZ10 2,19 2,20 2,19 NZ30 2,49 2,48 2,49 NZ50 2,92 2,92 2,92 NK35 2,11 2,11 2,11 NZK10 2,23 2,23 2,23 NZK30 2,53 2,54 2,54 NZK50 3,05 3,05 3,05

43 Tahribatlı test yönteminde tek eksenli basınç deneyi yapılmıştır. Bu deney için S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında bulunan 300 ton kapasiteye sahip tek eksenli basınç presi kullanılmıştır. Basınç deneylerinde yükleme hızı saniyede 0.35 Mpa olarak sabit tutulmuştur. Bu amaçla daha önceden hazırlanan küp beton numunelerinden 3 er adedi 7. ve 5 er adedi 28., 90. günde kırılarak kırılma anındaki okunan değer denklem 2.3. de yerine konularak bulunan basınç dayanımı değerleri verilmiştir. P σ = ---- A (2.3) σ : Basınç dayanımı (MPa) P : Kırılma yükü (N) A: Numunenin yük doğrultusundaki kesit alanı (mm 2 ) Şekil ton kapasiteli beton presi

44 Çizelge 2.9. Betonların 7 günlük basınç dayanımları Basınç Dayanımı Beton serisi ( 7 günlük ) (MPa) 1.değer 2.değer 3.değer N35 36,47 35,29 36,95 NZ10 36,17 36,39 35,56 NZ30 17,50 17,85 18,53 NZ50 13,35 14,28 13,86 NK35 39,08 38,62 38,78 NZK10 36,93 35,74 36,34 NZK30 26,01 27,17 26,37 NZK50 17,04 16,34 16,86 Çizelge Betonların 28 günlük basınç dayanımları Beton serisi Basınç Dayanımı ( 28 günlük ) (MPa) 1.değer 2.değer 3.değer 4değer 5.değer N35 46,51 46,11 46,54 45,18 45,52 NZ10 45,39 43,70 44,47 45,86 44,27 NZ30 24,75 25,25 23,93 24,13 25,19 NZ50 19,56 20,44 19,30 18,14 19,45 NK35 48,74 48,24 46,80 47,58 48,62 NZK10 45,50 45,00 46,47 44,44 45,73 NZK30 34,58 33,50 34,15 34,06 33,08 NZK50 22,04 22,48 22,31 22,51 21,87

45 Çizelge Betonların 90 günlük basınç dayanımları Beton serisi Basınç Dayanımı ( 90 günlük ) (MPa) 1.değer 2.değer 3.değer 4değer 5.değer N35 52,31 51,58 49,45 51,03 51,25 NZ10 48,08 48,79 49,26 49,08 48,85 NZ30 23,30 21,70 23,93 22,95 22,56 NZ50 17,55 16,93 16,45 17,78 17,01 NK35 62,61 60,63 61,29 59,99 61,50 NZK10 55,68 57,78 57,15 54,86 56,45 NZK30 30,53 31,70 30,76 30,85 31,28 NZK50 20,65 20,89 21,28 21,12 20,54 Tahribatlı test yönteminde eğilme deneyi yapılmıştır. Bu deney için S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında bulunan 10 ton kapasiteli eğilme cihazı kullanılmıştır. Bu amaçla daha önceden hazırlanan katkılı beton numunelerinden 3 adedi 28. günde kırılarak kırılma anındaki okunan değer denklem 2.4. de yerine konularak bulunan eğilme dayanımı değerleri verilmiştir. 3. F. L f cf = d 1.d 2 (2.4) f cf F L : Eğilme dayanımı (MPa) : En büyük yük (N) : Mesnet silindirleri arasındaki açıklık (mm) d 1, d 2 : Numunenin en kesit boyları Çizelge Betonların 28 günlük eğilme dayanımları Beton Eğilme Dayanımı (28 günlük) (MPa) Serisi 1.değer 2.değer 3.değer NK35 317,90 310,24 314,16 NZK10 261,95 257,35 266,90 NZK30 151,38 148,12 154,44 NZK50 115,84 104,36 111,82

46 3. DENEY SONUÇLARI 3.1. Zeolit ve Normal Agregaya ait Özellikler Granülometri Analizi Normal agrega ve zeolit için yapılan elek analiz deney sonuçları Çizelge 3.1. ve Çizelge 3.2. de verilmiştir. Çizelge 3.1. Normal agreganın elek analizi deney sonuçları Elek Boyutu Elek Üstünde Kalan Malzeme (gr) Elekten Geçen Malzeme miktarı(gr) Elek üstünde Kalan Malzeme Miktarı( % ) Elekten Geçen Malzeme Miktarı( % ) 16 0, , , ,98 11,7 88, , ,60 36,1 63, , ,66 59,6 40, , ,08 75,2 24, ,16 713,92 85,7 14, ,08 475,84 90,5 9,5 Tava 475, pan 0,25 0, Agrega A 16 B 16 C 16 Şekil 3.1. Normal agreganın granülometri eğrisi (d max =16 mm)

47 Çizelge 3.2. Zeolitin elek analizi deney sonuçları Elek Boyutu Elek Üstünde Kalan Malzeme (gr) Elekten Geçen Malzeme miktarı (gr) Elek üstünde Kalan Malzeme Miktarı ( % ) Elekten Geçen Malzeme Miktarı ( % ) 16 0, , , ,89 20,8 79, , ,92 42,7 57, , ,88 62,6 37, , ,2 73,9 26, ,17 913,03 81,7 18, ,32 607,71 87,8 12,2 Tava 607, pan 0,25 0, Zeolit A 16 B 16 C 16 Şekil 3.2. Zeolitin granülometri eğrisi (d max =16 mm)