Katkılı Taze Betonların Reolojik Özelikleri ile Bazı Taze Beton Deney Sonuçları Arasındaki İlişkiler *

Transkript

1 İMO Teknk Derg, , Yazı 340 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Deney Sonuçları Arasındak İlşkler * Cengz ÖZEL* Kemal Tuşat YÜCEL** ÖZ Taze betonların özelkler eşeksenl vskozmetrelerle belrlenmektedr. Ancak bu chazların yüksek malyet ve yalnızca laboratuarlarda kullanılablmes yaygın kullanımını engellemektedr. Bu çalışmada; farklı bleşmlere sahp (agrega tp, mneral, kmyasal ve fber katkılı) üç farklı çmento dozajında üretlen betonların taze haldek özelkler; Çökme, J rng, K çökme ve İk Nokta İşleneblrlk Deneyler (CTPT) le belrlenmştr. Deneylerden elde edlen verler üzernde; her deneyn kend çıktıları arasındak lşkler ve bu çıktılar le CTPT den elde edlen verlern lşks araştırılmıştır. Elde edlen sonuçlara göre reolojk parametrelern çmento dozajı le kullanılan akışkanlaştırıcı katkı tpne göre değştğ ve en yüksek belrleyclk katsayısının çökme kombnasyonlu olarak uygulanan J rng deneynden elde edldğ gözlemlenmştr. Anahtar kelmeler: Taze beton deneyler, şleneblrlk, reolojk parametreler, katkılı betonlar ABSTRACT Relatonshps between the Rheologcal Propertes of Fresh Concrete Contanng Admxtures and Some Test Results on Fresh Concrete Propertes of fresh concrete are determned by usng coaxal vscometers. However, these devces are not wdely used snce they are very expensve hence can only be used n laboratores. In ths study, propertes of fresh concrete were determned usng Slump, J Rng, K Slump and Two Pont Workablty tests (CTPT), on concrete mxes havng dfferent composton characterstcs (types of aggregate, mnerals, chemcal and fber admxtures) for three dfferent cement dosages. The results obtaned from each test are correlated wth each other. In addton, the results obtaned from Slump, J Rng, and K Slump tests are also correlated wth CTPT test results. Accordng to the obtaned results, Not: Bu yazı - Yayın Kurulu na günü ulaşmıştır Mart 011 gününe kadar tartışmaya açıktır. * Süleyman Demrel Ünverstes, Teknk Eğtm Fakültes, Yapı Eğtm Bölümü, Isparta - cozel@tef.sdu.edu.tr ** Süleyman Demrel Ünverstes, İnşaat Mühendslğ Bölümü, Isparta - kyucel@mmf.sdu.edu.tr

2 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton rheologcal parameters dffer due to cement dosage and type of plastczer admxture. The hghest determnaton ratos are obtaned for J rng tests when used wth slump cone. Keywords: Tests of fresh concrete, workablty, rheologcal parameters, concretes contanng admxture 1. GİRİŞ Betonun taze haldek özelkler sertleşme sürecn ve sonrasında kazanacağı özelkler doğrudan etklemektedr. Betonun sertleşmesnn tersnmez oluşu, ntelk denetm ve güvence sstemnn sertleşme sürecnden önce, bleşenlern tedark edlmesnden başlayarak kurulmasını zorunlu kılmaktadır. Betonun taze haldek özelkler bleşenlerne ve karıştırma sürecne bağlı olduğu çn, bunlar denetlenerek stenlen sertleşmş beton özelkler denetm altına alınablr. İy br betonda tüm nce agrega tanelernn çmento hamuruyla; tüm kaba agrega tanelernn de harçla bütünüyle kaplanmış olması gerekr. Betonlardan en genel anlamda beklenen üç ana özelk; şleneblme, dayanım ve dayanıklılıktır. Bu özelklerden dayanım ve dayanıklılık sertleşmş beton çn, şleneblme se taze beton çn geçerldr [1,, 3]. Taze betonun özelkler, başta dayanım ve dayanıklılık olmak üzere, sertleşmş betonun tüm özelklern ve ekonomklğn etklemektedr. İşleneblme taze betonun en öneml özelğdr. İşleneblme özellğ betonun yapısından kaynaklanan; taze beton kütlesnde akma başlatacak kuvvete karşı betonun gösterdğ drenç (kayma dayanımı), yerleştrlme ve yüzeynn düzeltlmesn etkleyen yapışkanlık özelkler (kohezyon) le lgldr. Taze harcın ve betonun reolojk sabtler; kayma eşğ ( 0 ) ve plastk vskozte ( pl ) akış blm olarak tanımlayablen Reoloj blm le açıklanır [4, 5, 6]. Ölçüleblen fzksel faktörlerle bağlantı olarak şleneblrlk çn üç temel özelk vardır. Bunlar; kararlılık, sıkıştırılablrlk ve hareket kablyet dr. Kararlılık, terleme ve segregasyona bağlıdır. Hareket kablyet ç sürtünme açısına, bağ kuvvetne ve vskozteye bağlıyken, sıkıştırılablrlk yoğunluğa eşdeğerdr [7]. Genel kabul olarak, şleneblrlk deney (ASTM C143 [8] veya TS EN [9]) betonun çökmes deney (Slump) le yapılır. Ancak çökme deney statk deneydr ve çökmeler eşt olan betonların akışkanlıkları eşt olmayablr; aynı çökmey gösteren betonlarda pl değer küçük olan daha akışkan br beton olacaktır. Öte yandan 0 eşt veya çökmeler eşt betonlardan pl değer yüksek olanın stabltes daha y olacaktır [10]. Bununla beraber şleneblrlğn gerekl bleşenlern belrlemek çn bazı dnamk deneyler le uzun zamandır çalışılmaktadır [11, 1, 13]. Taze betonun özelklern belrlemek çn brçok deneysel metot gelştrlmştr. Bu deney metotları brkaç grup altında toplanablr. Kohezyon, kararlılık ve betonun sıkışması çn gerekl enerjnn ölçülmes gb özelkler ölçen deneyler, Betonun deney esnasında serbest akmasına zn veren ya da serbest akmasını engelleyen deneyler ve 54

3 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL Deney sonucunda elde edlen verlerle tek ya da k reolojk parametrey (kayma eşğ ve/veya plastk vskozte) belrleyen deneylerdr. Tek noktalı deneyler genellkle bast ve hızlıdır. Bu deneyler sadece br reolojk değer ( 0 veya pl ) veya faktörü ölçer. Ölçülmüş faktörler le k temel reolojk parametrelern herhang br arasındak lşk açık değldr. Brçok durumda, temel parametreler, ölçülmüş faktörler çn hesaplanablr değldr ancak sadece lşkl olduğu varsayılablr [7, 14]. Reolojk sabtler olan; plastk vskozte ve kayma eşğnn beton ve harçlarda ölçülmesnde, klask reoloj deneylerndekne benzer olan slndr veya paralel plaka geometrsnde eşeksenl veya eşmerkezl (Couette vskozmetre veya dönel vskozmetre olarak da blnr) vskozmetreler kullanılır. Betonlarda süspansyon çndek tanelern rlğ nedenyle daha güçlü, slndrler arası daha açık eşeksenl veya dış slndr çnde eşmerkezl ya da kanatlı olarak dönen br karıştırıcısı olan vskozmetreler gerekr. Kayma eşğn de ölçmek çn muhtelf dönme hızlarına karşı gelen kayma gerlmelernn ölçülmes ve ( d / dt) grafğnn çzlmes şarttır. ( d / dt) doğrusunu çzeblmek çn en az k noktaya htyaç olduğundan bu tür araçlara, k nokta şleneblme Two-pont workablty apparatus adı verlmektedr [6, 7, 15, 16]. Banfll [17] bleşenlerndek boyutlar nedenyle taze betonun reolojsn belrlemede, blnen eşeksenl slndr vskozmetrelern kullanılamayacağını, reolojk ölçümler sağlayan chazın aralığı en büyük parçacık boyutunun on katı ve dış slndr çapın ç slndr çapına oranı 1. den az olmaması gerektğn belrtmştr. Bu çalışmada farklı bleşme sahp katkılı betonların Çökme (Slump), J Rng ve K Çökme deneylernden elde edlen verler le her deneyn kend çıktıları ve İk Nokta İşleneblrlk (CTPT) chazından elde edlen Bngham parametreler le arasındak lşk belrleyclk (determnasyon) katsayılarına göre araştırılmıştır. Elde edlen verlere göre reolojk parametreler tanımlamada kullanılablecek deney ve/veya deneyden elde edlen parametreler belrlenmeye çalışılmıştır.. MATERYAL VE METOT.1. Materyal Araştırmada üretlen betonların r fazı lk serde kırmataş (çekçl kırıcılardan elde edlen), knc serde kırmataş ve çakıldan (doğal dere çakılı) oluşmaktadır (Şekl 1). İnce faz se doğal dere kumudur. Betonların reolojk özelkler üzernde çmentonun C 3 A çerğnn, ncelğnn, CaSO 4 tp ve mktarının etkl olduğu belrtldğnden [] katkı ve agrega tpnn etksnn ncelenmes açısından üretlen tüm serlerde TS EN e [18] uygun çmento sabt olarak kullanılmıştır (Çzelge 1). Bağlayıcı ve dolgu malzemes olarak sls dumanı (S) ve uçucu kül (C tp C uk ve F tp F uk uçucu küller, ASTM C 618 [19]) mneral katkıları kullanılmıştır. larda kullanılan mneral katkılara at fzksel ve kmyasal özellkler Çzelge 1 de verlmştr. 543

4 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Şekl 1. Üretlen betonların karışım granülometrs ve sınır değerler Çzelge 1. Çmento ve mneral katkıların özelkler Çmento F uk C uk S (FeS) SO Al O Fe O CaO MgO SO K O Na O KK Cl Serb. CaO Cr O TO µ (elekte kalan) µ (elekte kalan) Blane (m /kg) Yoğunluk (kg/m 3 ) Su/Bağlayıcı (S/B) oranı tüm serlerde sabt tutulup (0.38) akışkanlaştırıcı kmyasal katkıların (polnaftelen SA ve polkarbokslat HA kökenl akışkanlaştırıcı) farklı oranlarda kullanılmasıyla benzer çökmel (00± 0 mm) ve farklı reolojk sabtler olan betonlar üretlmştr. Polnaftelen kökenl akışkanlaştırıcı kmyasal katkı (SA); ASTM C 544

5 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL 494 Tp G [0], 0 C Bağıl Yoğunluk; 1.1 kg/l ve Katı madde oranı %41.5 dr. Polkarbokslat kökenl akışkanlaştırıcı kmyasal katkı (HA); TS EN 934 [1], 0 C Bağıl Yoğunluk; 1.10 kg/l ve Katı madde oranı %.0 dr. 350 ve 400 kg/m 3 çmento dozajında üretlen betonlarda, 0.6 kg/m 3 oranı sabt tutulan polproplen fber (P) kullanılmıştır. Kullanılan polproplen fber lfn boyu 1 mm, çapı 18 mkron, özgül ağırlık 0.91 g/cm 3, özgül yüzey alanı 50 m /kg dır... Metot Üretlen betonlarda her k r ser çn, çmento dozajları 300, 350 ve 400 kg/m 3 olarak seçlmş ve her br çmento dozajında SA ve HA katkıları ayrı ayrı kullanılmıştır. Yne karışımlarda mneral katkılı olarak; sls dumanı (S) [16,, 3], C ve F tp uçucu küller (C uk ve F uk ) [16, 4, 5], sls dumanı le uçucu külün beraber kullanıldığı serler (SC uk ve SF uk ) üretlmştr. Bu katkılar sırasıyla, %10 S, %0 C uk - %0 F uk, %10 S le %10 C uk (SC uk ), %10 S le %10 F uk (SF uk ) çmento ağırlığının oranı olarak karışıma lave metoduyla katılmıştır. dzaynları Çzelge de verlmştr. Çzelge. Araştırma deneyler karışım bleşenler İr Agrega Fazı Kırmataş Çakıl + Kırmataş Çmento Dozajı (kg/m 3 ) Kmyasal Katkı Tp SA HA SA HA SA HA SA HA SA HA SA HA 1. grup (Mneral Katkısız) * Bu karışımlarda hedef çökme üretlememştr.. grup % 10 S grup %0F uk grup %0C uk grup %10 S+ %10F uk grup %10 S+ %10C uk grup P * * * * Karılma şlem her karışım çn Şekl de gösterldğ gb toplam 300 s de (5 dk.) düşey eksenl cebr karıştırıcılı beton mkser le yapılmıştır. 545

6 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Kuru Su ve Kmyasal Katkı laves Dnlenme Son Deneyler Zaman (sanye) Şekl. Betonun karılma şlem aşamaları Üretlen her beton karışımı çn eş zamanlı olarak Çökme, J Rng, K Çökme ve İk Nokta İşleneblrlk Deneyler uygulanmıştır. Çökme (Slump) deney ASTM C143 [8] ve TS EN e [9] göre yapılmıştır. Yapılan çökme deneynde, çökme yükseklğ (CCY), toplam yayılma çapı [7] (CTYC) ve toplam yayılma süres (CTYS) üretlen her beton çn ölçülmüştür. Ayrıca deney sonuçlarının analznde son yayılma çapının, başlangıç çapına oranı olarak tanımlanan [] Yayılma Alanı Oranı (CYAO) da kullanılmıştır. J rng deney, EFNARC a [6] göre yapılmıştır (Şekl 3). J rng; çökme, ormet deney veya V hun le brlkte kullanılablmektedr. Bu deney kombnasyonunun neden, betonun akma yeteneğnn ve J rng n yardımıyla betonun geçme yeteneğnn belrleneblmesdr. Ormet zamanı ve/veya çökme yayılması akış karakterstkler olarak ölçülür [6]. J rng chazı çökme kons, br kenarı en az 700 mm olan alt tabla (üzernde çökme kons çn merkez gösteren dare, 500 ve 700 mm çapında eş merkezl dareler çzlmş) le 300 mm çapındak çelk halka üzerne yerleştrlmş çelk çubuklardan (100 mm uzunluğunda, 10 mm çapında, 48 ± mm aralıklı) (rng) oluşur. Konnn yukarı kaldırılmasıyla betonun 500 mm (T50) ve 700 mm ye (T70) serbest akış zamanı ölçülür. Yayılma tamamlandıktan sonra yükseklkler; rng ç, dışı ve çökme yükseklğ olmak üzere Şekl 3 de gösterldğ gb ölçülür. Hesaplamalarda karşılıklı kenarlardan olmak üzere alınan dört farklı rng ç ve dışı yükseklğn ortalaması kullanılır [6]. Betonun yayılması deneylern büyük çoğunluğunda 500 mm çapındak dareye ulaşmadığı çn bu ölçü alınamamış, Toplam Yayılma Süres (JTYS) ölçülmüştür. Rng n dört ayrı noktasından alınan ç ve dış yükseklklern ortalaması h 1 ve h olarak alınmıştır. Dış yükseklğn ç yükseklğe oranı olarak (h /h 1 ) JHO değer hesaplanmıştır. Yne çökme deneyne benzer olarak h 0 Çökme Yükseklğ (JCY), Toplam Yayılma Çapı (JTYC) ölçümler de alınmıştır. Bu deneyde de son yayılma çapının, başlangıç çapına oranı Yayılma Alanı Oranı (JYAO) olarak belrlenmş olup analz ve değerlendrmelerde kullanılmıştır. K çökme (K Slump) deney, ASTM C136 ye [7] göre yapılmıştır. K çökme ölçümü olarak; sondanın betona sokulmasından sonra ölçülen yükseklk lk Yükseklk (KİY), sondanın çıkarılmasıyla okunan yükseklk Son Yükseklk (KSY) ölçümler yapılmıştır. Ayrıca lk yükseklğn, son yükseklğe oranı olarak tanımlanan K Çökme Oranı (KO) da analzlerde kullanılmıştır. 546

7 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL h0 h1 h h= 140 mm A - A Kest 100 mm 300 mm Ø 500 (T 50) Ø 700 (T 70) 00 mm Çökme kons 16 Ø 16 A A 300 mm 1000 x 1000 mm Şekl 3. J rng deney chazı, ölçüler ve ölçüm noktaları [6] MH sstem LM sstem Şekl 4. CTPT chazı ve karıştırıcı kanatlar [6]. Araştırma deneylernde Tattersall ın gelştrmş olduğu k nokta şleneblrlk chazı Two Pont Workablty Test Apparatus (CTPT) (Ser No: 05LS01, Supply: 30, FREQ: 50) kullanılmış olup plastk vskozte (η pl ) ve kayma eşğ değer (τ 0 ) bu chazdan elde edlmştr. CTPT chazı le betonların şleneblrlğn belrlemede k farklı karıştırıcı sstem kullanılablmektedr (Şekl 4) mm den yüksek çökmel betonlar çn MH sstem ve 50 mm den daha düşük çökmel betonlar çn se LM sstem kullanılmaktadır. 547

8 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Üretlen betonlarda hedef çökme 00 0 mm olduğu çn, CTPT de MH sstem kullanılmıştır. CTPT üç farklı hız modunda kullanılablmektedr. Bunlar; Sabt Hız Modu (Constant), Basamaklı Hız Modu (Starcase) ve Eğml Hız Modu dur (Ramp). Deneysel çalışmalarda Starcase hız modu (başlangıç hızı 10 rpm, btş hızı 10 rpm, hız düşüm adımı 10 rpm, her hız basamağında geçen süre 30 s.) kullanılmıştır. Chazın kalbrasyonu çn Poldmetlsloksan polmer sıvı kullanılmıştır [8]. Beton örnekler hazırlanırken mneral katkısız betonda 00±0 mm çökme değer hedeflendğnden dolayı katkı tür ve mktarının belrlenmes aşamaları dahl olmak üzere betonlar beş kez üretlmş olup çökmey ±10 mm doğrulukta sağlayan karışımlarda araştırma deneyler yapılmıştır. Özellkle CTPT ve taze beton deney çıktıları arasındak lneer olmayan lşk gözlemlendğ çn aralarındak lşkler en bast parabolk lşk olan y X 1. x X. x X 3 fonksyonu le araştırılmıştır. Bunun çn önce Cramer Kuralına göre çözümden denklem katsayıları bulunmuştur. 300 dozlu, süperakışkanlaştırıcılı ve çakıllı ser çn CTPT ve J rng deneynden elde edlen verler Çzelge 3 de verlmştr. Çzelge 3. Deneylerden elde edlen τ 0 le JTYS değerler (300 dozlu, SA lı ve çakıllı ser) Mneral katkısız S katkılı F uk katkılı C uk katkılı S ve F uk katkılı S ve C uk katkılı x (τ 0 ) (Pa) y (JTYS) (s) n x x x x x 3 x X1 3 x X 4 x X 3 y X ( x. y ) X ( y. x ) X y X 1. x X. x X 3 denklemnde katsayılar yerne konulmuş ve τ 0 değerler x değşken olarak grlp JTYS değerler tekrar hesaplamıştır ( y t ). Kurulan modelden elde edlen değerlern uyumluluğuna, en küçük kareler yöntemnden elde edlen belrleyclk katsayısı (R ) le bakılmıştır (Şekl 5). R n (y y) 1 1 n 1 (y y) n (y y ) t R

9 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL JTYS (s) y = x x R = Kayma Eşğ (Pa) Deneysel JTYS Değerler (s) y = x R = Hesaplanan JTYS Değerler (s) Şekl 5. τ 0 ve JTYS arasındak belrleyclk katsayısının belrlenmes 3. ARAŞTIRMA BULGULARI Aynı karışımda, eş zamanlı deneylerden elde edlen verler arasında lk olarak br deney türünün kend çıktıları arasındak lşk belrleyclk katsayıları le belrlenmştr. Çzelge 4 de gösterlen çökme deney sonuçlarına göre polkarbokslat kökenl kmyasal katkılı betonların deney çıktılarının kend aralarındak belrleyclk katsayıları genel olarak yüksek olmasına karşılık 300 kg/m 3 çmento dozajlı kırmataşlı serde bu lşk daha düşüktür. SA lı betonlarda se yayılma süres le yayılma çapı arasındak belrleyclk katsayısı 400 kg/m 3 çmentolu serler harcnde kabul edleblrdr. Çökme yükseklğ le yayılma çapı arasında se 300 kg/m 3 çmentolu serlerde lşk düşük dğerlernde daha yüksektr. Çzelge 4. Çökme deney sonuç parametreler arasındak belrleyclk katsayıları Çmento dozajı ve Agrega türü 300 dozlu Çakıllı 350 dozlu Çakıllı 400 dozlu Çakıllı 300 dozlu Kırmataşlı Çökme deney SA sers HA sers çıktısı CTYC CTYS CYAO CTYC CTYS CYAO CCY CTYC CTYS CCY CTYC CTYS CCY CTYC CTYS CCY CTYC CTYS

10 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Çzelge 4. Çökme deney sonuç parametreler arasındak belrleyclk katsayıları (devam) 350 dozlu Kırmataşlı 400 dozlu Kırmataşlı 550 CCY CTYC CTYS CCY CTYC CTYS Çzelge 5 de gösterlen J rng deney çıktıları arasında, çökme yükseklğ le yayılma çapı arasında lşk tüm karışımlar çn kabul edleblr düzeyde yüksek, toplam yayılma süres le çökme yükseklğ arasında lşk 300 kg/m 3 çmento dozajlı betonlarda dğerlerne göre daha yüksek lşk vardır. H oranı (JHO) le dğer parametreler arasında lşk düşük olmasına karşılık SA lı betonlarda daha yüksektr. Çzelge 5. J rng deney sonuç parametreler arasındak belrleyclk katsayıları Çmento dozajı ve Agrega türü 300 dozlu Çakıllı 350 dozlu Çakıllı 400 dozlu Çakıllı 300 dozlu Kırmataşlı 350 dozlu Kırmataşlı 400 dozlu Kırmataşlı J rng SA sers HA sers çıktısı JTYC JTYS JYAO JHO JTYC JTYS JYAO JHO JCY JTYC JTYS JYAO JCY JTYC JTYS JYAO JCY JTYC JTYS JYAO JCY JTYC JTYS JYAO JCY JTYC JTYS JYAO JCY JTYC JTYS JYAO

11 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL Çzelge 6 da gösterlen K çökme deney çıktıları arasında, lk yükseklk (KİY) le son yükseklk (KSY) arasındak lşk SA lı betonların 400 kg/m 3 çmento dozajlı sersnde düşük olmasına karşılık dğer serlerde yüksektr. K çökme oranıyla (KO) se SA lı betonlarda lşk HA lı betonlara göre daha yüksektr. K çökme oranıyla (KO), lk (KİY) ve son yükseklk (KSY) arasındak lşk, lk yükseklkte daha yüksektr. Çzelge 6. K çökme deney sonuç parametreler arasındak belrleyclk katsayıları Çmento dozajı ve Agrega türü 300 dozlu Çakıllı 350 dozlu Çakıllı 400 dozlu Çakıllı 300 dozlu Kırmataşlı 350 dozlu Kırmataşlı 400 dozlu Kırmataşlı K çökme S sers H sers deney çıktıları KSY KO KSY KO KİY KSY KİY KSY KİY KSY KİY KSY KİY KSY KİY KSY Taze beton deneyler le CTPT den elde edlen reolojk parametrelern değşmnden elde edlen belrleyclk katsayıları Çzelge 7 de verlmştr. CTPT sonuçlarına göre plastk vskozte le kayma eşğ arasıda hem kırmataşlı hem de çakıllı 300 kg/m 3 çmento dozajlı betonlar arasında lşk yüksek, 350 kg/m 3 çmento dozajlı polkarbokslat kökenl katkılı betonlarda yüksek, 400 kg/m 3 çmento dozajlı betonlarda se polnaftelen kökenl katkılı çakıllı betonlarda lşk kabul edleblr düzeydedr. Dğer karışımlarda lşk düşüktür. Taze beton deney çıktıları le CTPT deney çıktıları arasında lşk ncelendğnde, taze beton deney çıktıları düşük ken reolojk parametrelern düşük, taze beton deney çıktıları yüksek ken reolojk parametrelern yne düşük, ara değerlerde se deney türü, beton tür ve çerdğ katkı özellğne göre değşen artış ve/veya azalma olduğu görülmüştür. 300 kg/m 3 çmento dozajlı polnaftelen katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı çakıllı serde her k reolojk parametre le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (η pl ; 0.90, τ 0 ; 0.979), kırmataşlı serde η pl le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (0.530), τ 0 le K çökme deneynn lk yükseklk (KİY) değer arasında (0.95) elde edlmştr. Polkarbokslat kökenl kmyasal katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı se, çakıllı serde η pl le K çökme oranı (KO) arasında (0.33), τ 0 le çökme deneynn çökme yükseklğ (CCY) arasında (0.973), kırmataşlı serde her k reolojk parametre le J rng deneynn toplam yayılma çapı (JTYC) ve yayılma alanı oranı (JYAO) arasında (η pl ; 0.945, τ 0 ; 0.954) elde edlmştr. 551

12 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Çzelge 7. Taze beton deney çıktıları le CTPT deney çıktıları arasındak belrleyclk katsayıları Çmento Dozajı 300 Dozlu lar 350 Dozlu lar 400 Dozlu lar Kmyasal Katkı SA Sers HA Sers Agrega Kırmataşlı Kırmataşlı Çakıllı Ser Çakıllı Ser Ser Ser Deney çıktıları η pl τ 0 η pl τ 0 η pl τ 0 η pl τ 0 η pl CCY CTYC CTYS CYAO JCY JTYC JTYS JYAO JHO KİY KSY KO η pl CCY CTYC CTYS CYAO JCY JTYC JTYS JYAO JHO KİY KSY KO η pl CCY CTYC CTYS CYAO JCY JTYC JTYS JYAO JHO KİY KSY KO

13 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL 350 kg/m 3 çmento dozajlı polnaftelen katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı, çakıllı serde η pl le J rng deneynn H oranı (JHO) arasında (0.746), τ 0 le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (0.861), kırmataşlı serde her k reolojk parametre le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (η pl ; 0.87, τ 0 ; 0.711) elde edlmştr. Polkarbokslat kökenl kmyasal katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı se, çakıllı serde η pl le Çökme deneynn çökme yükseklğ (CCY) arasında (0.948), τ 0 le J rng deneynn toplam yayılma çapı (JTYC) ve yayılma alanı oranı (JYAO) arasında (0.976) elde edlmşken, kırmataşlı serde η pl le J rng deneynn H oranı (JHO) arasında (0.643), τ 0 le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (0.965) elde edlmştr. 400 kg/m 3 çmento dozajlı polnaftelen katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı, çakıllı serde her k reolojk parametre le Çökme deneynn çökme yükseklğ (CCY) arasında (η pl ; 0.910, τ 0 ; 0.95), kırmataşlı serde η pl le Çökme deneynn toplam yayılma çapı (CTYC) ve yayılma alanı oranı (CYAO) arasında (0.6311), τ 0 le Çökme deneynn toplam yayılma süres (CTYS) arasında (0.84) elde edlmştr. Polkarbokslat kökenl kmyasal katkılı betonlarda en yüksek belrleyclk katsayısı se, çakıllı serde η pl le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (0.8645), τ 0 le J rng deneynn çökme yükseklğ (JCY) arasında (0.6774) elde edlmşken, kırmataşlı serde η pl le J rng deneynn toplam yayılma süres (JTYS) arasında (0.8597), τ 0 le K çökme deneynn son yükseklğ (KSY) arasında (0.4774) elde edlmştr. Normalze Taze Beton Deney Çıktısı R = R = R = R = R = Normalze Plastk Vskozte C 300 SA K 300 HA C 350 SA K 350 HA K 400 SA Normalze Taze Beton Deney Çıktısı R = R = 0.91 R = R = R = R = R = Normalze Plastk Vskozte C 300 HA K 300 SA C 350 HA K 350 SA C 400 SA C 400 HA K 400 HA Şekl 6. Çökme, J rng ve K çökme deney sonuçları le CTPT nn plastk vskozte sonuçlarının lşks (en yüksek belrleyclk katsayıları) 553

14 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Çzelge 7 de verlen belrleyclk katsayılarına göre, plastk vskozte değerler le en yüksek lşkler Şekl 6 da, kayma eşğ le en yüksek lşkler se Şekl 7 de gösterlmştr. Normalze Taze Beton Deney Çıktısı R = R = R = 0.95 R = R = Normalze Kayma Eşğ K 300 SA K 350 SA C 400 SA C 400 HA K 400 HA Normalze Taze Beton Deney Çıktısı R = 0.84 R = R = R = R R = = R = Normalze Kayma Eşğ C 300 SA C 300 HA K 300 HA C 350 SA C 350 HA K 350 HA K 400 SA Şekl 7. Çökme, J rng ve K çökme deney sonuçları le CTPT nn kayma eşğ sonuçlarının lşks (en yüksek belrleyclk katsayıları) 4. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME Yüksek dayanımlı ve dayanıklı beton üretm betonun taze haldek özelklernn kontrollü takp edlmes le gerçekleştrleblr. Betonun taşınması, pompalanması, yayılması, kalıplara yerleştrlmes ve sıkıştırılması betonun reolojk özelklerne bağlıdır. Betonun taze haldek özelklern tanımlamak çn gelştrlen deney metotları eşeksenl chazlar üzernde yoğunlaşmakta, teork yaklaşımlar se Bngham model le süspansyon teorlernn gelştrlmesne yönelk yapılmaktadır. Eşeksenl vskozmetre ve Bngham model, Çökme, J rng ve K Çökme deneyler kullanılarak yapılan çalışma sonucunda elde edlen verler aşağıda sunulmuştur. Yapılan çalışma sonucuna göre, çökme deney çıktıları arasında lşk kabul edleblrdr. Yan çökme; yayılma çapı ve yayılma süres le lşkl değşmektedr. Ancak bu lşk katsayısı, agrega tp, çmento dozajı (veya bağlayıcı oranı) ve kullanılan kmyasal katkının türüne göre değşmektedr. Düşük çmento dozajlı karışımlarda çökme yükseklğ le 554

15 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL yayılma çapı ve süresndek lşk agreganın hacm oranına bağlı olarak daha düşük olmakta, yüksek çmento dozajlı serlerde se yne aynı nedenden dolayı yayılma çapı ve zamanı arasındak lşk düşük olmaktadır. J rng deney çıktıları arasındak lşk çökme deneyne göre daha yüksektr. Temel neden sıkıştırılmadan konye yerleştrlen betonun, konnn çeklmesyle daha rahat hareket edeblmesdr. Agrega kltlenmesnn etks bu deneyde daha az olmaktadır. Ayrıca bu deneyde sıkıştırma olmadığı çn kohezyonun etks de daha az olmaktadır. K çökme deney çıktıları arasında, lk yükseklk le son yükseklk arasındak lşk yüksek dozajlı çmentolu karışımlar harcnde yüksektr. Yüksek dozajlı karışımlarda matrs malzemesnn çok daha fazla olmasından dolayı mneral ve kmyasal katkı tpnn etks daha belrgn olarak değerler etklemektedr. K çökme oranıyla lk ve son yükseklk arasındak lşk SA lı betonlarda HA lı betonlara göre daha yüksektr. Yne K çökme oranıyla lk ve son yükseklk arasında se lk yükseklk le arasındak lşk daha yüksektr. CTPT deney sonuçlarına göre reolojk parametreler arasında düşük çmento dozajlı betonlarda lşk yüksek ken, yüksek çmento dozajlı betonlarda düşüktür. Bunun neden bağlayıcı malzemenn artmasıyla betonun kohezyonundak artış olablr. Taze beton deney çıktıları le CTPT deney çıktıları arasıdak lşk üç çmento dozajı, kmyasal katkı türü ve agrega türüne göre ncelenmştr. Elde edlen sonuçlara göre, CTPT deney çıktıları le tamamen uyum gösteren veya arasında lşk bulunan deney bulunmamaktadır. Genel olarak en yüksek lşkler J rng deneynn sonuç parametrelernden alınmıştır. Özellkle J rng deneynde yayılma süres çıktısı brçok karışım çn en yüksek lşky vermştr. Bununla brlkte çökme deney le kayma eşğ değerler arasında da lşk brçok karışımda ( kg/m 3 dozlu HA lı ve 400 kg/m 3 dozlu karışımların tümünde) mevcuttur. Ancak bu lşkde matrsn hacm oranı ve agregaların tp etken rol oynamaktadır. Düşük çmento dozajına sahp betonlarda agrega tp reolojk parametrelerde etkl ken yüksek çmento dozajında akışkanlaştırıcı katkıların etknlğ ortaya çıkmaktadır. Günümüzde toplumun htyaç duyduğu ntelktek yapıların üretm çn beton bleşenlernn, betonun taze ve sertleşmş beton özelklerne etksn kesn olarak açığa çıkaran, betonun sertleşme sürecnde geçrdğ fzksel ve kmyasal olaylarla bağlantısını ortaya koyan ve maruz kaldığı dış etkenler doğru modelleyeblen pratk deneysel ve teork çalışmalara da htyaç bulunmaktadır. Gelştrlecek deneysel metotlarda, özellkle düşük çökmel betonlarda T50 yayılma süres ölçülemeyeceğnden; toplam yayılma süres, yayılma çapı (veya yayılma alanı oranı) ve çökme yükseklğ gb parametreler le donatı engellemesnn ölçülmes beton şleneblrlğnn tanımlanması çn faydalı olacaktır. Teşekkür Bu çalışmanın yapılmasında, madd destek sağlayan 104M568 No.lu Proje le TÜBİTAK a ve 1190-D-05 No.lu Proje le Süleyman Demrel Ünverstes Blmsel Araştırma Projeler Yönetm Brm Başkanlığı na teşekkür ederz. 555

16 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton Semboller τ 0 η pl dγ/dt τ S F uk C uk SA HA P SC uk SF uk KİY KSY KO CTPT CCY CTYC CTYS CYAO JTYC JTYS JYAO JHO kayma eşğ (veya akma eşğ, Pa) plastk vskozte (Pa.s) açısal şekl değştrme hızı (1/s) kayma gerlmes (Pa) sls dumanı F tp uçucu kül C tp uçucu kül polnaftelen kökenl akışkanlaştırıcı kmyasal katkı polkarbokslat kökenl akışkanlaştırıcı kmyasal katkı polproplen fber katkı S le C uk nn beraber kullanıldığı serler S le F uk nn beraber kullanıldığı serler K çökme deney, lk yükseklk (cm) K çökme deney, son yükseklk (cm) K çökme deney, K çökme oranı (KİY/KSY) İk Nokta İşleneblrlk Deney Chazı Two Pont Workablty Test Apparatus çökme deney, çökme yükseklğ (mm) çökme deney, toplam yayılma çapı (mm) çökme deney, toplam yayılma süres (s) çökme deney, yayılma alanı oranı (son /başlangıç yayılma çapı) J rng deney, toplam yayılma çapı (mm) J rng deney, toplam yayılma süres (s) J rng deney, yayılma alanı oranı (son /başlangıç yayılma çapı) J rng deney, rng dışındak beton yükseklğn rng çndek beton yükseklğne oranı (h /h 1 ) Kaynaklar [1] Akman, M. S., Yapı Malzemeler, İTÜ İnşaat Fakültes yayını, İstanbul, [] Özkul, H., Sağlam, A. R., Süperakışkanlaştırıcı ve Mneral Katkıların Betonun Reolojk Özellklerne Etks, TÜBİTAK Proje No: İNTAG-655, Ankara, 00. [3] Sağlam A. R., Mutlu, M., Taze Betonda İşleneblmenn Ölçülmes ve Deney Aletlernn İrdelenmes, Ska Yapı Kmyasalları, 8 s., 001. [4] Erdoğan, T. Y., Beton, ODTÜ Gelştrme Vakfı Yayıncılık ve İletşm A.Ş. Yayını, Ankara,

17 Cengz ÖZEL, Kemal Tuşat YÜCEL [5] Banfll, P.F.G., Rheology of Fresh Cement and Concrete, E.&F.N. Spon Publsher, London, [6] Tattersall G. H., Workablty and Qualty Control of Concrete, E.&F.N. Spon Publ., London, [7] Ferrars, C. F., Measurement of The Rheologcal Propertes of Hgh Performance Concrete, Journal of Research of The Natonal Insttute of Standards and Technology, 104 (5), , [8] ASTM C143, Standard Test Method for Slump of Hydraulc Cement Concrete, USA, 000. [9] TS EN 1350-, Beton- Taze Beton Deneyler- Bölüm : Çökme (Slamp) Deney, Türk Standartları Ensttüsü, Ankara, 00. [10] Akman, M.S., Süperakışkanlaştırıcı Katkıların Taze Beton İşleneblmesndek Sorunları, Dördüncü Ulusal Beton Kongres, Maya Basın Yayın, İstanbul, [11] Wong G. S., Alexander A. M., Haskns R., Poole T. S., Malone P.G., Wakeley L., Portland-Cement Concrete Rheology and Workablty: Fnal Report, Publcaton No. FHWA-RD-00-05, Performng Organzaton Report No. ERDC-TR-S-XX-00, Structures Laboratory USAE Research and Development Center (ERDC) Halls Ferry Road, Vcksburg, 001. [1] Banfll, P., Beaupré, D., Chapdelane, F., Larrard D. F., Domone, P., Nachbaur, L., Sedran, T., Wallevk, O., Wallevk, J. E., Comparson of Concrete Rheometers: Internatonal Tests at LCPC, (Ed. Ferrars, C. F., Brower, L. E.), Buldng and Fre Research Laboratory Natonal Insttute of Standards and Technology, NISTIR 6819, Gathersburg, 000. [13] Beaupré, D., Chapdelane, F., Domone, P., Koehler, E., L., Shen, M., Soneb, Struble, L., Tepke, D., Wallevk, O., Wallevk, J. E., Comparson of Concrete Rheometers: Internatonal Tests at MB, (Ed. Ferrars, C. F., Brower, L. E.), Buldng and Fre Research Laboratory Natonal Insttute of Standards and Technology, NISTIR 7154, Gathersburg, MD 0899, 003. [14] Ferrars, C. F., Obla, K. H., Hll, R., The Influence of Mneral Admxtures on the Rheology of Cement Paste and Concrete, Cement and Concrete Research, 31 (), 45-55, 001. [15] Tattersall, G. H. ve Banfll P. F. G., The Rheology of Fresh Concrete, Ptman Books Lmted, London, [16] Yücel, K.T., Pompa Betonlarında İşleneblrlğn Harç Fazının Reolojsne Dayanarak Belrlenmes, Doktora Tez, İTÜ Fen Blmler Ensttüsü, İstanbul, [17] Banfll, P.F.G., The Rheology of Fresh Cement and Concrete - A Revew, 11th Internatonal Cement Chemstry Congress, Durban, 003. [18] TS EN 197-1, Çmento- Bölüm 1: Genel Çmentolar- Bleşm, Özellkler ve Uygunluk Krterler, Türk Standartları Ensttüsü", Ankara,

18 Katkılı Taze Betonların Reolojk Özelkler le Bazı Taze Beton [19] ASTM C 618, Standard Specfcaton for Coal Fly Ash and Raw or Calcned Natural Pozzolan for Use n Concrete, USA, 000. [0] ASTM C 494, Standard Specfcaton for Chemcal Admxtures for Concrete. USA, [1] TS EN 934-, Kmyasal katkılar - Beton, Harç ve Şerbet İçn - Bölüm : Beton Katkıları - Tarfler, Özellkler, Uygunluk, İşaretleme ve Etketleme, Türk Standartları Ensttüsü, Ankara, 00. [] Sh, Y., Matsu, I., Feng, N., Effect of Compound Mneral Powders on Workablty and Rheologcal Property of HPC, Cement and Concrete Research, 3 (1), 71-78, 00. [3] Duval, R., Kadr E. H., Influence of Slca Fume on the Workablty and the Compressve Strength of Hgh-Performance Concretes, Cement and Concrete Research, 8 (4), , [4] Haque M. N., Kayal, O., Propertes of Hgh-Strength Concrete Usng a Fne Fly Ash, Cement and Concrete Research, 8 (10) , [5] Xe, Y., Lu, B., Yn, J., Zhou, S., Optmum Mx Parameters of Hgh-Strength Self- Compactng Concrete Wth Ultrapulverzed Fly Ash, Cement and Concrete Research, 3 (3), , 00. [6] EFNARC, Specfcaton and Gudelnes for Self-Compactng Concrete, European Federaton for Specalst Constructon Chemcals and Concrete Systems, Farnham, UK. 00. [7] ASTM C 136, Standard Test Method for Flow of Freshly Mxed Hydraulc-Cement Concrete, USA, 004. [8] Özel, C. Yücel, K. T., Yücel, H. G., Taze Betonun İşleneblrlğn Belrlemede Kalbrasyon İşlem ve Kalbrasyon Sıvısı, SDÜ Fen Blmler Ensttüsü Dergs, 1 (), ,