PUZOLANLAR. SiO 2. Kendi başlar. yoktur. Puzolanlar, silis veya silis-alumin. kökenlikenli malzemelerdir.

Transkript

1 PUZOLANLAR 1

2 PUZOLANLAR Puzolanlar, silis veya silis-alumin kökenlikenli malzemelerdir. SiO 2 Al 2 O 3 Kendi başlar larına bağlay layıcılık özellikleri ya çok azdır r ya da hiç yoktur.

3 PUZOLANLAR Çok ince iseler, Ortamda sönms nmüş kireç ve nem varsa kimyasal reaksiyona girerek bağlay layıcılık özelliği i olan C-S-H C H oluştururlar. SiO 2 + Ca(OH) 2 CaO.SiO 2.H 2 O Puzolan sönmüş + Kalsiyum Silikat kireç Hidrate yapı PUZOLANİK K REAKSİYON Puzolanik maddelerin kullanımı binlerce yıl y öncesine kadar gitmektedir.

4 PUZOLANLAR Bu özellikteki toprak ilk defa Napoli yakınlar nlarındaki ndaki Pozzuoli kasabasından elde edilmiştir. Pozzuoli Pompei Vezüv yanardağı yakınlar nlarındaki ndaki bu toprak camlaşmış volkan toprağı olup, günümüzde g kullanılan lan Puzolan sözcüğü buradan kaynaklanmış ıştır.

5 PUZOLANLAR DOĞAL YAPAY Volkanik kökenli doğal puzolanlar Volkanik camlar Volkanik tüfler ve tras Isıl işlem görmüş killer ve diatomitler Killer ve şeyller Diatomitler Uçucu Kül Silis Dumanı Yüksek Fırın Curufu Pirinç Kabuğu Külü

6 DOĞAL PUZOLANLAR 6

7 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR * Alumina,, silis içerirler. i Ren Trası % Santorin % Napoli % Kayseri % Kula Curufu % SiO Fe 2 O Al 2 O CaO MgO Diğer Maddeler

8 PUZOLANLAR VOLKANİK K MALZEME REZERVLERİNİ OLUŞTURAN VOLKANİZMA KUŞAĞI

9 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR Erimiş magmanın n püskp skürmesi ile oluşmu muşlardır. r. * Erimiş magmanın n patlama sırass rasında ani basınç düşüşü ile atmosferde hızla h soğumas uması sonucunda, yüzeye y yakın n bölgelerde b düzensiz yapısı ile amorf veya camsı faz oluşur. ur. Yüzeyde amorf yapı Derinlerde büyük k kristalli yapı

10 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR Erimiş magmanın n püskp skürmesi ile oluşmu muşlardır. r. * Magmanın şiddetli püskp skürmesi sonucunda, yüksek y puzolanik aktiviteye sahip camsı malzemeler oluşurken urken daha zayıf şiddetteki püskp skürmeler, camsı volkanik malzemelere kıyasla, k kireçle daha az kimyasal reaksiyon yapan volkanik külleri k meydana getirir. * Volkanik camlar, volkanik tüfler, t traslar ve volkanik küller k olarak çeşitleri vardır. r.

11 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK CAMLAR VOLKANİK CAMLAR * KüçüK üçük k miktarlarda reaktif olmayan kuvars, feldspat ve mika gibi mineral kristalleri, camsı faz içinde inde bulunabilir. * İnce öğütülmeleri halinde oldukça güçlü puzolanik özellikleri vardır. r.

12 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER KİLLER VE ŞEYLLER * Killer ve killi zeminler, plaka veya çubuk şekline sahip olan, boyutları mm den daha küçük k parçalardan alardan oluşurlar. urlar. Küçük k parçalar, alar, orjinal kayaların n daha az stabil olan bileşenlerinin enlerinin kırılmask lmasından meydana gelen ve çoğunlukla alumina silikat içeren i kil minerallerinden oluşurlar. urlar.

13 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER KİLLER VE ŞEYLLER * Şeyller,, killer ile benzer bileşenlere enlere sahiptir ancak su içerikleri killerden daha azdır.

14 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER KİLLER VE ŞEYLLER * Kil mineralleri kristal yapılı olup, killerin ve şeyllerin hammadde formları puzolanik özellik göstermez. g Ancak 700 ile 900 C C arasında ısıl l işlemle i kalsine olurlar ve puzolanik özellik kazanırlar. * Isıl l işlem i killerin ve şeyllerin kristal yapılar larını bozar ve yarı amorf şekle veya bozulmuş alumina silikat yapısına dönüştürür. r.

15 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER KİLLER VE ŞEYLLER * Pişmi miş killer, geleneksel olarak atık k tuğla ve fayansların öğütülerek ince bir toz haline getirilmesi ile de üretilmektedir. bu yöntemle y elde edilen malzemeler oldukça a değişken puzolanik aktivite gösterir. g * Killer için i in en yaygın n olarak kullanılan lan ısıl l işlem i yöntemi y döner fırınlarda f yapılmaktad lmaktadır. Isıl l işlem i süresi s ise 1 ile 2 saat arasındad ndadır. Ayrıca, düşey d milli fırınlarda f bu amaçla kullanılmaktad lmaktadır.

16 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER DİATOMİTLER * Diatomitler,, hücre h duvarları silikadan oluşmu muş,, opal ve hidrate silika içeren, i mikroskopik su bitkisi olan diatomların kalınt ntılarıdır. r. Bazı topraklarda bulunan bu organik kalınt ntılar %94 oranında nda silis içerirler. i Diatomitlerin sahip olduğu puzolanik aktivite, içerdii erdiği amorf silis miktarına bağlıdır.

17 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER DİATOMİTLER * Yüksek miktarda kil minerali içeren i diatomitlerde,, killer puzolanik aktiviteyi azaltır. Bu yüzden y bazı çeşitleri, 760 C C ile 1000 C C arasında ısıl l işlem i görerek g puzolanik aktiviteleri arttırılır. r. * Büyük B k miktarlarda diatomit yataklarına A.B.D. California da, Cezayir de, Almanya, Danimarka ve Kanada da rastlanır. r.

18 YAPAY PUZOLANLAR 18

19 19

20 UÇUCU KÜL (UK) TERMİK SANTRAL ATIĞI, KÖMÜR YANMA ÜRÜNLERİNİN EN İNCESİ, ELEKTRO-FİLTRELERDE TUTULUR PUZOLANİK ÖZELLİĞİ NEDENİYLE ÇİMENTO ve BETONDA MİNERAL KATKI OLARAK KULLANIMI OLDUKÇA YAYGINDIR. DÜNYADA AÇIĞA ÇIKAN UK 450 MİLYON TON/YIL % 6 sı ÇİMENTO ve BETON ÜRETİMİNDE KULLANILMAKTA ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UK 15 MİLYON TON/YIL 20

21 UÇUCU KÜL (UK) UK TANE BOYUTU m, KÜRESEL ŞEKİLLİ TAŞ KÖMÜRÜ LİNYİT KÖMÜRÜ S + A + F %70 S + A + F %50 F SINIFI UK, SİLİSSİ UK (CaO < %10) C SINIFI UK, KALKERSİ UK (CaO > %10) ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UÇUCU KÜLLERİN ÇOK BÜYÜK BÖLÜMÜ C SINIFIDIR C SINIFI UÇUCU KÜLLERİN YÜKSEK ORANDA KULLANIMI BETONUN HACİM SABİTLİĞİNİ BOZABİLİR!! 21

22 UÇUCU KÜL (UK) BİLEŞEN CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO Na 2 O C (%) 11,5-29,0 23,1-50,5 13,3-21,3 3,7-22,5 1,5-7,5 0,4-1,9 F (%) 0,7-6,7 43,6-64,4 19,6-30,1 3,8-23,9 0,9-1,7 0-2,8 ASTM C m ÜZERİ % 34 SO PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G % 75 SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE BETONUN DAYANIKLILIĞINI SAĞLAMADA (SÜLFAT, DENİZ SUYU, ASR vb.) KÜTLE BETONLARINDA (BARAJ vb.) 22

23 SİLİKA TOZU (SİLİS DUMANI) SİLİKONLU METAL ALAŞIMLARININ ÜRETİM ATIĞI % ÇOK İNCE (0.1-0,2 m) AMORF SiO 2 İÇERDİĞİ İÇİN MÜKEMMEL PUZOLANİK ÖZELLİK GÖSTERİR ÇİMENTODAN YAKLAŞIK 100 KAT DAHA İNCEDİR DİĞER PUZOLANLARDAN FARKLI OLARAK : ERKEN DAYANIMI DA ARTTIRMAKTA ÇOK İNCE OLDUĞU İÇİN SU İHTİYACINI ARTTIRMAKTA HİDRATASYON ISISINI ARTTIRMAKTA 45 m ÜZERİ % 10 PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G % 110 SU İHTİYACINDAKİ ARTIŞ % 34 23

24 YÜKSEK FIRIN CURUFU (YFC) DEMİR-ÇELİK ÜRETİMİ ARTIĞIDIR. CURUF SU İLE HIZLI SOĞUTULURSA AMORF YAPI KAZANIR, ÖĞÜTÜLEREK KULLANILDIĞINDA PUZOLANİK REAKSİYON GÖSTERİR CURUFLU ÇİMENTO ÜRETİMİNDE YAYGIN OLARAK KULLANILIR Bileşen CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO S % ,3-0,5 3,5 1-2 ASTM C m ÜZERİ % 20 SO PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G %

25 PUZOLANLAR ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KULLANILABİLDİKLERİ GİBİ, DOĞRUDAN BETON ÜRETİMİNDE DE KULLANILABİLİRLER 25

26 İNŞAAT SEKTÖRÜNDE SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA KIT KAYNAKLARIN VERİMLİ ve EKONOMİK KULLANIMI ÇEVRESEL ETKİLERİN MİNİMİZE EDİLMESİ ÇEVRE DOSTU YAPI MALZEMELERİNİN KULLANIMI (ATIKLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ, DOĞAL KAYNAKLARIN KORUNMASI, ENERJİ TÜKETİMİNİN AZALTILMASI ) GELECEKTEKİ İHTİYAÇLARA YÖNELİK RASYONEL PLANLAMA 26

27 ÖRNEK: ÇİMENTO ÜRETİMİNİN ÇEVRESEL ETKİLERİ BÜYÜK ENERJİ TÜKETİMİ KULLANILAN FOSİL YAKITLARIN GAZLARI TOZ MADDELER CO 2 AÇIĞA ÇIKMASI CO 2 KONSANTRASYONU 270 ppm (1700) 350 ppm (2000) TAHMİN EDİLEN 500 ppm (2050) 27

28 TAZE BETONUN İŞLENEBİLİRLİĞİNDE ARTIŞ SU KUSMADA(TERLEME) AZALMA SEGREGASYONDA AZALMA (KOHEZYONDA ARTIŞ) ÇİMENTO MİKTARINDAN TASARRUF (ENERJİ TASARRUFU, CO 2 MİKTARININ AZALMASI İLE ÇEVRESEL FAYDA) ATIK MADDE KULLANIMI HALİNDE ÇEVRESEL FAYDA HİDRATASYON ISISINDA AZALMA BETON DAYANIMININ YAVAŞ AMA UZUN SÜRELİ ARTMASI 28

29 SU ve KLORÜR GEÇİRİMLİLİĞİNDE AZALMA KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLILIKTA ARTIŞ BAĞLAYICI MATRİS-AGREGA BAĞININ KUVVETLENMESİ KURUMA BÜZÜLMESİNDE ve TERMİK BÜZÜLMEDE AZALIŞ Basınç Dayanımı Katkısız Katkılı 7 gün 28 gün Zaman 29

30 ERKEN DAYANIMLARDA DÜŞME, PRİZ SÜRESİNDE ARTIŞ KÜR HASSASİYETİNİN ARTMASI PUZOLAN KATKILI ÇİMENTOLAR DOĞAL PUZOLANLAR CURUF UÇUCU KÜL Vb. YAVAŞ HİDRATASYON Islak Kür İhtiyacı PÇ ye kıyasla daha fazla Permeabilite Kötü kür Portland Çimentosu 0 Katkılı Çimento İyi kür Yüksek Katkı Oranı 30

31 PUZOLAN KAYNAĞI DEĞİŞTİKÇE veya AYNI KAYNAKTAN TEMİN EDİLEN MADDENİN ÖZELLİKLERİNDE ZAMAN İÇİNDE DEĞİŞMELER OLABİLİR KULLANILACAK PUZOLANIN KALİTE KONTROLU HER AŞAMADA YAPILMALI (KİMYASAL ANALİZ, PUZOLANİK AKTİVİTE, DENEME KARIŞIMLARI vb.) 31

32 PUZOLANLAR KİREÇ-PUZOLAN KARIŞIMLARININ IMLARININ KULLANIMI Puzolan sönmüş + Kalsiyum Silikat Kireç Hidrate yapı 1. Doğrudan kireç (Ca(OH) 2 ) ile karış ıştırılarak 2. Puzolan katkılı çimento üretiminde katkı olarak 3. Beton için i in mineral katkı olarak * Daha önceleri öğütülerek ince bir toz haline getirilmiş doğal puzolanların,, kireç ile doğrudan karışı ışımı hidrolik bağlay layıcı elde etmek için i in çok kullanılmaktayd lmaktaydı.. Ancak günümüzde g bu çok yaygın n değildir. Bununla birlikte, kireç-do doğal puzolan karışı ışımları yol alt temeli işlerinde i ve benzer uygulamalarda kullanılmaktad lmaktadır.

33 PUZOLANLAR PUZOLANİK K AKTİVİTE TE * Bir puzolanın bağlayabilece layabileceği i en fazla kireç (Ca(OH) 2 ) miktarı ve bağlanma işleminin i hızıh puzolanik aktivite olarak ifade edilir. * Puzolanik aktivite ölçüm m yöntemleri y genel olarak ikiye ayrılır. r. 1. Kimyasal yöntem: y a) puzolanik reaksiyon sonucu alkaliler veya asitler içerisinde i çözülebilen SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 toplamı ölçülür. b) puzolan doymuş kireç çözeltisine konulduğunda, unda, belirli bir süre s içinde i inde ortamdaki kalsiyum iyonları azalması tespit edilir.

34 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE 2. Mekanik yöntem: y Kireç-puzolan karışı ışımlarının, n, basınç dayanımlar mlarının ölçülmesi esasına dayanır. 1 kısım k çimento + 3 kısım k m kum + ½ kısım m su Kontrol: %100 çimento Ölçme: %35 puzolan + %65 çimento

35 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE Malzemelerin tartılmas lması Kaba önce su koyulur

36 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE suyun üzerine çimento eklenir Karış ıştırma devam ederken kum eklenir kalıba yerleştirme sarsma

37 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE Etiketleme ( 3 örnek) Bir gün g n sonra kalıptan çıkartılır 28 gün g n 20 C C ve min %95 bağı ğıl l nemli ortamda bekletilir.

38 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE 28 gün g n sonunda 3 nokta eğilme e deneyi uygulanır

39 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE Kırılan parçalar alar üzerinde basınç deneyi yapılır

40 PUZOLANİK K AKTİVİTE TE L P M W P L 4 b h σ 2 6 P P σ P A