Mineral Katkılar Kullanılarak Elde Edilen Kendiliğinden Yerleşen Betonların Özellikleri

Transkript

1 Mineral Katkılar Kullanılarak Elde Edilen Kendiliğinden Yerleşen Betonların Özellikleri Mehmet Gesoğlu Erhan Güneyisi İnşaat Mühendisliği Bolumu, Gaziantep Üniversitesi,27360, Gaziantep, Türkiye Tel: (342) ; E-Posta: Erdoğan Özbay Kilis MYO İnşaat Programı, Kilis 7 Aralık Üniversitesi,79000, Kilis, Türkiye Tel: (348) E-Posta: ozbay@gantep.edu.tr Öz Mineral katkıların çimento ile belirli oranlarda yer değiştirilmesi ile beton üretilmesi, beton endüstrisinin çevresel koşullarının sağlanabilmesi, üretim maliyetlerinin azaltılabilmesi ve betonun dayanıklılığının artırılabilmesi için kullanılan en etkili yöntemlerden biridir. Bu çalışmada, uçucu kül (UK), yüksek fırın cürufu (YFC) ve metakaolinin (MK) çimento ile tek, ikili ve üçlü olarak belirli oranlarda yer değiştirilmesi ile kendiliğinden yerleşen betonlar üretilmiştir. Beton karışımlarında su/bağlayıcı oranı 0.32 ve toplam bağlayıcı miktarı 550 kg/m 3 olarak seçilmiş ve bu şekilde 22 farklı karışım tasarlanmıştır. UK ve YFC % 20, 40 ve 60, metakaolin ise %5, 10 ve 15 oranlarında çimento ile ağırlıkça ikame edilerek kullanılmışlardır. Üretilen taze betonların yayılma çapları 70±3 cm de sabit tutulmuştur. Taze betonlar üzerinde T 50 yayılma zamanı, V hunisi akma süresi, L-kutusu yükseklik oranı, priz başlangıç/bitiş süresi tayini ve viskozite deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton numuneler üzerinde ise basınç dayanımı ve hızlı klorür geçirimliliği deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre UK ve YFC nun kendiliğinden yerleşen betonların taze özelliklerini iyileştirip, viskoziteyi azaltıp priz başlangıç ve bitiş sürelerini uzattıkları görülmüştür. MK kullanılarak elde edilen betonlarda ise viskozitenin önemli oranda arttığı gözlenmiştir. MK in bu zararlı etkisini azaltmak için YFC ve/veya UK ile birlikte kullanılmasının daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Kullanılan mineral katkıların tamamı KYB ların klorür geçirimliliğini belirgin bir şekilde azaltmıştır. Anahtar sözcükler: Uçucu kül, Kendiliğinden yerleşen beton, Metakaolin, Yüksek fırın cürufu Giriş Kendiliğinden yerleşen beton (KYB) kendi ağırlığı ile sık donatılı dar ve derin kesitlere yerleşebilen, iç ve dış vibrasyon gerektirmeksizin kendiliğinden sıkışabilen, bu özelliklerini sağlarken, ayrışma ve terleme gibi problemler oluşturmaksızın kohezyonunu koruyabilen, yüksek akabilme ve geçebilme özelliklerine sahip özel bir 87

2 yüksek performanslı beton türüdür (Okamura ve Ouchi, 2003). KYB lara bu özellikler yeni kuşak süperakışkanlaştırıcılar, viskozite düzenleyici katkılar ve mineral katkı malzemelerinin tamamının aynı anda veya bazılarının üretimde birlikte kullanılması ile kazandırılabilmektedir. İnşaat alanında gürültü azalması, imalat süresinin kısalması, işçilik maliyetlerini düşürme, çevre ve çalışma koşullarında iyileşme, üretim kalitesi ve verimlilik artışı KYB ların kullanılması ile elde edilebilen faydalardan bazıları olarak sıralanabilir. Literatürde, mineral katkı malzemelerinin kullanılması ile KYB ların taze özelliklerinin nasıl geliştiğini gösteren birçok çalışma mevcuttur. Sonebi (2004) ince öğütülmüş uçucu kül ve kireçtaşı tozu katkı maddelerini kullanarak istenen yayılma değerinin daha az superakışkanlaştırıcı ile de elde edilebileceğini göstermiştir. Ayrıca mineral katkılar kullanılarak elde edilen betonların reolojik özelliklerinin iyileştiğini ve kılcal çatlakların azaldığını belirtmiştir. Bouzoubau ve Lachemi (2001) yüksek miktarda (50%) uçucu kül kullanarak ekonomik, aynı zamanda 35 MPa dan daha yüksek dayanıma sahip KYB lar üretmişlerdir. UK ün priz süresini uzattığı ve özellikle erken dayanımı düşürdüğü, YFC nun priz süresini uzattığı fakat betonun mekanik özellikleri üzerinde olumsuz bir etki yapmadığı, MK nin ise betonun mekanik ve dayanıklılık özelliklerini iyileştirirken (Bai ve diğ. 2000; Güneyisi ve diğ. 2007), çok ince tanecik yapısına sahip olması nedeniyle taze beton özelliklerini kötüleştirdiği ile ilgili literatürde bilgiler mevcuttur (Brooks ve diğ. 2001; Naik ve Singh, 1997). Ancak, mineral katkıların çimento ile tek, ikili ve üçlü yer değiştirilmesinin KYB ların özellikle taze beton ve klorür geçirimliliği özelliklerini nasıl etkilediği literatürde yeteri kadar yer bulamamıştır. Amaç Bu çalışmada, UK, YFC ve MK in çimento ile tek, ikili ve üçlü olarak belirli oranlarda yer değiştirilerek kullanılması ile elde edilen KYB ların T 50 yayılma zamanı, V hunisi akma süresi, L kutusu yükseklik oranı, priz başlangıç/bitiş süresi tayini, viskozite, basınç ve klorür geçirimliliği değerlerinin nasıl değiştiğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Taze beton özellikleri irdelenirken tüm karışımlarda yayılma çapı 70±3 cm de sabit tutulmuştur. Malzemeler Deneysel Çalışma Tüm deneylerde Adana Çimento Sanayi AŞ den sağlanan CEM I 42.5 R portland çimentosu, Ceyhan-Yumurtalık Termik Santralinden elde edilen F-sınıfı uçucu kül, OYSA İskenderun Çimento Sanayi AŞ den sağlanan yüksek fırın cürufu ve ABD den temin edilen metakaolin kullanılmıştır. Tablo 1 de portland çimentosu, uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve metakaolinin fiziksel ve kimyasal özellikleri verilmektedir. İnce agrega olarak doğal ve kırma kum karışımı, iri agrega olarak ise maksimum tane çapı 16 mm olan doğal dere çakılı kullanılmıştır. Agregaların özellikleri Tablo 2 de sunulmaktadır. KYB serilerinde polikarboksilik eter esaslı yeni nesil bir süperakışkanlaştırıcı kullanılmıştır (Glenium 51). 88

3 Karışım Oranları Tablo 1 Çimento ve mineral katkıların özellikleri. Analiz [%] PÇ UK YFC MK CaO SiO Al 2 O Fe 2 O MgO SO K 2 O Na 2 O Kızdırma kaybı Özgül ağırlık Özgül yüzey [m 2 /kg] Tablo 2 Agrega özellikleri. Elek açıklığı (mm) İnce agrega Doğal kum Kırma kum İri agrega İncelik modülü Özgül ağırlık Su emme [%] Beton karışımlarında su/bağlayıcı oranı 0.32 ve toplam bağlayıcı miktarı 550 kg/m 3 olarak seçilmiş ve bu şekilde 22 farklı karışım tasarlanmıştır. Kontrol betonu karışımında bağlayıcının tamamı portland çimentosu iken, tekli sistemlerde (UK, YFC ve MK) uçucu kül ve yüksek fırın cürufu %20, 40 ve 60, metakaolin ise %5, 10 ve 15 oranlarında çimento ile ağırlıkça yer değiştirilerek kullanılmışlardır. İkili sistemlerde ise, (UK+YFC, UK+MK ve YFC+MK) UK ve YFC nun çimento ile birlikte kullanımında toplam mineral katkı miktarı iki eşit parçaya ayrılarak kullanılmıştır. Ayrıca, MK in UK veya YFC ile ikili kullanımlarında MK in tekli kullanımdaki yüzdesi sabit tutulmuş, UK ve YFC nun miktarları ise tekli kullanımlarındaki miktarlarından MK yüzdesi çıkarılarak elde edilmiştir. Üçlü sistemde ise (UK+YFC+MK) MK miktarı, tekli sistemlerdeki yüzdesinde kullanılmış, UK ve YFC ise bu katkıların tekli sistemdeki yüzdelerinden MK yüzdesinin çıkarılması sonucu elde edilen miktarların eşit paylaştırılması sonucu elde edilmiştir. Böylece, toplam 22 KYB karışımı elde edilmiştir (Tablo 3). Tüm karışımlarda serbest yayılma EFNARC (2005) sınırlarını sağlayacak şekilde (70±3 cm) yeterli miktarda süperakışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılarak sağlanmıştır. 89

4 Bütün KYB ların hazırlanmasında aynı yöntem izlenmiştir. Öncelikle iri ve ince agregalar 1 dk süresince standart bir mikserde karıştırıldıktan sonra karışım suyunun 3/4'ü eklenerek karıştırma işlemine bir süre daha devam edilmiştir. Sonrasında, kimyasal katkı geriye kalan karışım suyuna katıldıktan sonra iyice karıştırılıp, miksere ilave edilerek 3 dk daha karıştırılmıştır. Karıştırma işlemi tamamlandıktan sonra serbest yayılma ölçülmüş ve amaçlanan yayılma sağlanınca, V-hunisi akma süresi, L-kutusu yükseklik oranı, priz alma süresi ile viskozite ölçülmüştür. Ayrıca, basınç dayanımının belirlenmesi için her bir karışımdan 6 adet 150 mm lik küp ve hızlı klorür geçirimliliği deneyi için ise 2 adet Ø100x200 silindir numuneler üretilmiştir. Üretilen numuneler 24 saat sonra kalıptan çıkarılmış ve 28. güne kadar 20±2 0 C sıcaklığa sahip su havuzunda bekletilmiştir. Deney Yöntemleri Tablo 3 de verilen KYB ların hazırlanmasından hemen sonra akıcılık ve işlenebilirlik özelliklerini belirlemek amacı ile yayılma çapı ve yayılma zamanı ile viskozitesi ve akıcılığı hakkında bilgi sahibi olmak için V-hunisi deneyleri, dar kesitlerden geçebilme yeteneğini belirlemek için L-kutusu deneyi gerçekleştirilmiştir. Bahsedilen taze beton deneyleri, Avrupa Kendiliğinden Yerleşen Beton Çalışma Grubu tarafından hazırlanan (EFNARC) standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir (EFNARC 2005). Priz başlama ve bitiş süresi deneyleri ASTM C403/403M-99 a (1999) uygun olarak ELE penetrasyon direnci aleti ile yapılmıştır. Üretilmiş olan KYB ların 5 mm elekten elenmesiyle taze harç elde edilmiş ve bu harç 100 mm lik küp kalıplara yerleştirildikten sonra 23 0 C sıcaklıktaki bir ortamda bekletilmiştir. Penetrasyon direnci cihazının standart iğnesi harç yüzeyinden 25 mm derinliğe kadar daldırılarak cihaz üzerindeki skaladan bu derinliğe karşılık gelen kuvvet okunmuştur. Daldırma işlemi belirli aralıklarla yapılarak penetrasyon direnci-geçen zaman eğrileri çizilmiştir. Buradan priz başlama ve bitiş süreleri hesaplanmıştır. Penetrasyon direnci 3.5 ve 27.6 MPa olan daldırma zamanları sırasıyla priz başlama ve bitiş sürelerini göstermiştir. Viskozite ölçümleri Brookfield DV-E model bir cihaz kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Viskozite deneyleri priz başlama ve bitiş deneyinde olduğu gibi KYB un 5 mm lik elekten elenmesi ile elde edilen harç kullanılarak yapılmıştır (Gesoğlu ve Özbay, 2007). Harçların viskozitesi 1, 2.5, 5, 10, 20, 50 ve 100 devir/dk açısal hızlarda ve karıştırma işleminden hemen sonra ölçülmüştür. Böylece, her bir KYB karışımı için farklı açısal hızlardaki viskozite değerleri (cp) elde edilmiş ve viskozite-açısal hız grafikleri çizilmiştir. KYB karışımlarının basınç dayanımlarının belirlenmesi için her bir karışımdan 6 adet 150 mm lik küp numuneler hazırlanmıştır. Deneyler 0.1 kn duyarlıklı, 3000 kn kapasiteli basınç aleti kullanılarak 28 ve 90. günde yapılmıştır. Hızlı klorür geçirimliliği deneyi betonun elektriksel iletkenliği esasına dayanan bir deney yöntemidir. Deney, çapı 100 mm boyu 200 mm olan silindir numunelerden kesilerek çıkartılan 100 mm çap, 50 mm kalınlıktaki disk numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deney gerçekleştirilmeden ince, disk numunelerin yan yüzeyleri elektrik iletmeyen bir malzeme ile kaplandıktan sonra numunelere 3 saat boyunca vakum uygulanmıştır. Vakum haznesine su doldurularak numunelerin vakum etkisinde 90

5 1 saat su emmesi sağlandıktan sonra numunelerin, su içine yerleştirilerek deney başlangıcına kadar suya doygun halde kalması sağlanmıştır. Numuneler, hızlı klorür geçirimliliği deneyinde içine doldurulan çözeltilerin numuneyle temasına izin veren ve kullanılan disk numunelere uygun boyutlara sahip olacak şekilde tasarlanan hücreler arasına yerleştirilmiştir. Deney için, hücrelerden birisi sodyum klorür, diğeri ise sodyum hidroksit çözeltisi ile doldurulduktan sonra, 60 V sabit potansiyel fark uygulanarak beton diskten geçen elektrik akım şiddeti miktarı 15 dk lık aralıklarla kaydedilmiştir. Altı saat süren deney sonunda numuneden geçen akım şiddeti zaman grafiği çizilerek eğri altında kalan alanın hesaplanması yardımıyla, bu sürede iletilen elektrik akımı miktarı coulomb cinsinden hesaplanmıştır (ASTM.C 1202, 1997; Özkul ve Doğan, 2003). Tablo 3 KYB ların karışım oranları (kg/m 3 ). Karışım no s/b Su PÇ UK YFC MK Doğal kum Kırma kum İri Agrega SP Kontrol-PÇ UK UK UK YFC YFC YFC MK MK MK UK5MK UK10MK UK15MK YFC5MK YFC10MK YFC15MK UK10YFC UK20YFC UK30YFC UK7.5YFC5MK UK15YFC10MK UK22.5YFC15MK Deney Sonuçlarının İrdelenmesi T 50 Yayılma Süresi, V-Hunisi Akma Zamanı ve L-Kutusu Kendiliğinden yerleşen betonların yayılma çapları, T 50 yayılma süresi, V-hunisi akma süresi ve L-kutusu yükseklik oranları Tablo 4 de verilmiştir. Tüm KYB karışımlarında hedeflenen yayılma çapı kullanılan süperakışkanlaştırıcı miktarı değiştirilerek 91

6 sağlanabilmiştir. Tablo 3 de görüldüğü gibi UK lü karışımlarda süperakışkanlaştırıcı miktarı azalırken, MK ve YFC içeren karışımlarda kontrol betonuna göre süperakışkanlaştırıcı miktarı artmıştır. T 50 yayılma zamanı, KYB ların yayılma çapı ölçülürken betonun yayılma çapının 50 cm ye ulaşması için geçen süreyi göstermektedir. KYB ların T 50 süreleri 1.2 ile 7 sn arasında değişmektedir. Tablo 4 de açıkça görüldüğü gibi UK ve YFC nun kullanımı KYB ların T 50 yayılma sürelerini kontrol betonuna göre azaltmıştır. UK miktarının %20 den %60 a çıkması T 50 süresini 4 sn den 2.2 sn ye düşürmüştür. Benzer şekilde, %20 YFC içeren KYB un T 50 süresi 3.2 sn iken bu değer %60 YFC içeren KYB da 1.2 sn ye düşmüştür. Ancak, MK miktarının %5 den %15 e çıkması ile T 50 süresi 5 sn den 7 sn ye yükselmiş, %15 MK içeren karışımda ise T 50 süresi kontrol betonunun T 50 süresini aşmıştır. UK+MK ve YFC+MK içeren KYB ların T 50 süreleri genel olarak UK ve YFC içeren betonların T 50 sürelerine göre uzamıştır. UK+YFC ikili sisteminde ise toplam mineral katkı miktarının %20 den %60 a artması ile T 50 süresi değişmemiş ve 2 sn de sabit kalmıştır. UK+YFC+MK içeren üçlü sistemlerde T 50 süresi dalgalı bir dağılım göstermesine rağmen, bu grup betonların T 50 süresi kontrol betonuna göre önemli azalma eğilimi göstermiştir. KYB larda V-hunisi akma zamanı genel olarak 6.3 sn ile 22 sn arasında değişmektedir. EFNARC tarafından hazırlanan kriterlere göre V-hunisinden akma süresi 6-12 sn arasında olmalıdır. Buna göre Tablo 4 de görüldüğü gibi hazırlanan KYB karışımlarının çoğu bu sınırları sağlamamaktadır. MK nın portland çimentosu ile tekli kullanımında MK miktarının artması ile V-hunisi akma süresinin arttığı, UK+MK nın porland çimentosu ile ikili kullanımında ise V-hunisi akma süresinin toplam mineral katkı miktarının artması ile azaldığı gözlenmiştir. UK+YFC ikili sisteminde ise genel olarak EFNARC limitlerinin sağlandığı görülmüştür. Üretilmiş olan tüm mineral katkılı KYB ların L-kutusu yükseklik oranı EFNARC tarafından önerilen (0.8-1) sınırları sağlamakta olup kontrol betonunun L-kutusu yükseklik oranı değeri ise alt sınır olan 0.8 değerinin bir miktar altında kalmıştır. Buna göre üretilen tüm mineral katkılı betonların kendi ağırlığı ile sık donatılı dar ve derin kesitlere vibrasyona ihtiyaç olmadan yerleşebileceği söylenebilir. Priz Başlama ve Bitiş Süresi Tayini Şekil 1 de KYB ların priz başlama ve bitiş süreleri sunulmaktadır. Şekilden da açıkça görüldüğü gibi, UK veya YFC nun portland çimentosu ile tekli kullanımı ile KYB ların priz başlangıç ve bitiş sürelerinin kontrol betona göre önemli oranda uzadığı tespit edilmiştir. Ayrıca, kullanılan mineral katkı miktarının artması ile bu etkinin daha belirgin olduğu da tespit belirlenmiştir. MK nın portland çimentosu ile tekli kullanımlarında ise MK miktarının %5 ten %10 a artırılması ile priz sürelerinin uzadığı, fakat MK miktarının %15 e artırılması ile priz süresinde kısalma olduğu gözlenmiştir. Bu betonların priz başlama ve bitiş süreleri kontrol betonuna göre daha uzun olmakla birlikle, UK veya YFC nin portland çimentosu ile tek olarak yer değiştirilmesi ile elde edilen betonların priz sürelerine oranla oldukça azdır. MK nin, UK+MK ve YFC+MK ikili sistemlerinde kullanımı ile bu betonların priz süreleri, sadece UK ve YFC içeren betonlara kıyasla önemli azalma eğilimi göstermiştir. Buna rağmen, MK kullanımına göre önemli bir artış gözlenmemiştir. İlginç bir şekilde UK+YFC nun ikili sistemde kullanımıyla betonun priz süreleri, tekli sistemde UK ve YFC içeren betonlara göre azalmıştır. UK+YFC+MK üçlü sistemlerinde toplam mineral katkı miktarının artması 92

7 ile priz sürelerinin kısaldığı gözlemlenmekle birlikte, neredeyse tüm betonların priz başlangıç ve bitiş süreleri kontrol betonuna göre bir miktar artış göstermiştir. Tablo 4 KYB ların taze özellikleri. V-hunisi Yayılma L-kutusu Karışım no akma zamanı T 50 [sn] Çap[cm] H 2 /H 1 [sn] Kontrol-PÇ UK UK UK YFC YFC YFC MK MK MK UK5MK UK10MK UK15MK YFC5MK YFC10MK YFC15MK UK10YFC UK20YFC UK30YFC UK7.5YFC5MK UK15YFC10MK UK22.5YFC15MK Priz alma süresi [dk] Bitiş Başlama 0 Kontrol-PC 20UK 40UK 60UK 20YFC 40YFC 60YFC 5MK 10MK 15MK 15UK5MK 30UK10MK 45UK15MK Karışım adı 15YFC5MK 30YFC10MK 45YFC15MK 10UK10YFC 20UK20YFC 30UK30YFC 7.5UK7.5YFC5MK 15UK15YFC10MK 22.5UK22.5YFC15MK Şekil 1 KYB ların priz başlama ve bitiş süreleri. 93

8 Viskozite KYB ların viskozite-açısal hız eğrileri tek, ikili ve üçlü sistemler için sırası ile Şekil 2 ve 3 de verilmiştir. Şekil 2 ve 3 de de görüldüğü gibi açısal hızın 1 devir/dk dan 100 devir/dk ya belirli bir oran ile artırılmasıyla KYB ların viskoziteleri düzenli bir şekilde azalmaktadır. Şekil 2 de görüldüğü gibi UK ve YFC içeren tekli sistemdeki betonların viskozite değerleri kontrol betona göre daha düşüktür. Aynı zamanda UK ve YFC miktarlarının %20 den %60 a yükselmesi viskozite değerini sistematik olarak azaltmıştır. MK içerentekli sistemlerde ise durum tam tersine dönmüş, MK miktarının %5 den %15 e artması ile viskozite değeri önemli ölçüde bir yükselme göstermiştir. Ayrıca, MK içeren KYB ların viskozite değerleri kontrol betona göre daha yüksektir. İkili sistemde üretilen UK+MK ve YFC+MK içeren KYB ların viskozitelerinin, MK nin viskoziteyi artırma etkisi ile UK ve YFC içeren betonların viskozitelerine oranla arttığı görülmüştür. Bu yükselme eğilimi MK miktarının artmasıyla daha belirgin hale gelmiştir. Ayrıca, UK+YFC içeren ikili sistemdeki betonların viskozite değerleri UK ve YFC içeren tekli sistemdeki betonlara göre önemli bir değişim göstermemiştir. Ancak, betonların üçlü sistemde üretilmesi ile (UK+YFC+MK), viskozitenin MK içeren ikili sistemli betonlara kıyasla bir miktar arttığı görülmüştür. Basınç Dayanımı Mineral katkıların tek, ikili ve üçlü kullanımı ile KYB ların 28 ve 90 günlük basınç dayanımlarında görülen değişim Tablo 5 ve Şekil 4 de gösterilmiştir. Şekil 4 de açıkça görüldüğü gibi üretilmiş olan tüm KYB ların 90 günlük basınç dayanımı 28 günlük basınç dayanımlarına göre bir miktar artış göstermiştir. Tablo 4 de görüldüğü gibi 28. güne oranla 90 günlük basınç dayanımında en yüksek artış %36.4 ile %60 UK kullanılan PÇ+UK tekli sistem karışımında gözlenmiştir. En yüksek basınç dayanımı 28. günde 98.6 MPa ve 90. günde MPa olarak %15 MK içeren beton karışımlarında elde edilmiştir. UK içeren tekli sistem karışımlarının 28 ve 90 günlük basınç dayanımlarının kontrol betonun basınç dayanımlarına göre belirgin bir şekilde azaldığı görülmüştür. Ancak, YFC içeren karışımların basınç dayanımları kontrol betonuna göre her iki yaşta da önemli bir değişim göstermez iken, MK içeren betonların ise kontrol betona göre daha yüksek basınç dayanımlarına ulaştığı görülmüştür. İkili sistemler incelendiğinde, UK oranının düşük olduğu betonlarda MK ve YFC miktarının artması ile bu betonların basınç dayanımının kontrol betonun basınç dayanımına ulaşılabildiği görülmüştür. UK+YFC+MK üçlü sisteminde kullanılan toplam mineral katkı miktarının artması ile her iki test zamanında da basınç dayanımında sistematik bir azalma meydana gelmiş fakat bu azalışın UK tekli sistemi ile karşılaştırıldığında çok daha düşük mertebede olduğu görülmüştür. Hızlı Klorür Geçirimliliği Mineral katkıların tek, ikili ve üçlü kullanımının KYB ların klorür geçirimliliği üzerindeki etkisi Tablo 5 ve Şekil 5 de verilmiştir. Tablo ve şekilden de görüldüğü gibi mineral katkıların kullanımı ile klorür geçirimliliği değerleri kontrol betona göre önemli ölçüde düşüş göstermiştir. Aynı zamanda karışımlardaki mineral katkı miktarının artması ile klorür geçirimliliği miktarındaki azalış daha belirgin hala gelmiştir. ASTM C 1202 (1997) standardına göre mineral katkı kullanılarak üretilmiş olan tüm KYB lar çok düşük klorür geçirimliliğine sahip betonlar olarak sınıflandırılabilmektedir. Tablo 5 ve Şekil 5 den görüldüğü gibi MK nin tekli kullanımı, UK ve YFC nun tekli 94

9 kullanımlarına göre, klorür geçirimliliği bakımından çok daha etkilidir. Kontrol betonun klorür geçirimliliği 1009 coulomb iken bu değer %15 MK içeren KYB da 164 coulomb mertebesine düşmüştür. MK nın UK ile ikili kullanımlarında, MK nın klorür geçirimliliğini daha fazla azaltıcı etkisi sonucu, UK+MK karışımlarının klorür geçirimliliği değerleri UK tekli sistemlerine göre belirgin olarak azalmıştır. Örneğin, %60 UK içeren karışımın klorür geçirimliliği değeri 715 coulomb iken bu değer 45UK15MK içeren karışımda 186 coulomb a düşmüştür. UK+YFC ikili sistemdeki betonun klorür geçirimliliği değeri, tekli sistemde UK içeren betona göre belirgin bir şekilde azalmış olmasına rağmen YFC içeren betona oranla göre çok az miktarda bir artış göstermiştir. Buna göre, UK+YFC ikili sistemlerinde YFC nin klorür geçirimliliğini azaltıcı etkisi belirgin olarak ortaya çıkmıştır. Ayrıca, UK+YFC+MK üçlü sistemdeki betonların klorür geçirimliği değerleri ile UK+MK ve YFC+MK ikili sistemdeki betonların klorür geçirimliği değerleri arasında önemli bir fark görülmemiştir Viskozite (cp) Kontrol-PC 20UK 40UK 60UK 20YFC 40YFC 60YFC 5MK 10MK 15MK ,0 2,5 5,0 10,0 20,0 50,0 100,0 Açısal hız (devir/dk) Viskozite (cp) Şekil 2 Kontrol ve ikili sistemli KYB ların viskozite değişimleri. 1,0 2,5 5,0 10,0 20,0 50,0 100,0 Açısal hız (devir/dk) Kontrol-PC 15UK5MK 30UK10MK 45UK15MK 15YFC5MK 30YFC10MK 45YFC15MK 10UK10YFC 20UK20YFC 30UK30YFC 7.5UK7.5YFC5MK 15UK15YFC10MK 22.5UK22.5YFC15MK 95

10 Basınç dayanımındaki yüzde degişim Şekil 3 Kontrol, üçlü ve dörtlü sistemli KYB ların viskozite değişimleri. Tablo 5 Basınç dayanımı ve klorür geçirimliliği deney sonuçları. Basınç dayanımı [MPa] Klorür geçirimliliği Karışım no 28.gün 90.gün Coulomb Derece Kontrol-PC Düşük 20UK Çok düşük 40UK Çok düşük 60UK Çok düşük 20YFC Çok düşük 40YFC Çok düşük 60YFC Çok düşük 5MK Çok düşük 10MK Çok düşük 15MK Çok düşük 15UK5MK Çok düşük 30UK10MK Çok düşük 45UK15MK Çok düşük 15YFC5MK Çok düşük 30YFC10MK Çok düşük 45YFC15MK Çok düşük 10UK10YFC Çok düşük 20UK20YFC Çok düşük 30UK30YFC Çok düşük 7.5UK7.5YFC5MK Çok düşük 15UK15YFC10MK Çok düşük 22.5UK22.5YFC15MK Çok düşük UK 40UK 60UK 20YFC 40YFC 60YFC 5MK 10MK 15MK 15UK5MK 30UK10MK 45UK15MK Karışım adı Şekil 4 KYB ların basınç dayanımının kontrol betonuna göre yüzdesel değişimi. 15YFC5MK 30YFC10MK 45YFC15MK 10UK10YFC 20UK20YFC 30UK30YFC 7.5UK7.5YFC5MK 15UK15YFC10MK 22.5UK22.5YFC15MK 28 gün 90 gün 96

11 Klorür geçirimliliğindeki yüzde değişim UK 40UK 60UK 20YFC 40YFC 60YFC 5MK 10MK 15MK 15UK5MK 30UK10MK 45UK15MK Karışım adı Şekil 5 KYB ların klorür geçirimliliğinin kontrol betonuna göre yüzdesel değişimi. Sonuçlar Bu çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir: 1. Uçucu kül ve yüksek fırın cürufunun portland çimentosu ile tek ve ikili kullanımının KYB ların taze özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdikleri fakat MK nın portland çimentosu ile tek kullanımının taze beton özellikleri üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. MK nın tek kullanımlardaki olumsuz etkisi UK ve YFC ile ikili ve üçlü kullanımlarda giderilebilmiştir. 2. Üretilen KYB ların neredeyse tamamının EFNARC tarafından belirtilen yayılma çapı, T 50 yayılma zamanı ve L-kutusu yükseklik oranını sağladığı halde çoğunun istenen V-hunisi akma zamanı sınır değerlerini sağlamadığı görülmüştür. 3. UK ve YFC nun portland çimentosu ile tek kullanımlarının KYB ların priz başlangıç ve bitiş sürelerini kontrol betona göre önemli ölçüde uzattığı, aynı durumun MK kullanılan tekli sistemlerde de görüldüğü, fakat priz sürelerindeki artışın UK ve YFC kullanılan betonlara oranla çok daha az olduğu belirlenmiştir. 4. UK ve YFC nun portland çimentosu ile tek ve ikili kullanımları KYB ların viskozitesini önemi ölçüde azaltmıştır. MK nın portland çimentosu ile tekli veya UK ve YFC ile ikili ve üçlü kullanımları viskoziteyi artırmıştır. Ayrıca açısal hızın artışı ile viskozitenin düştüğü gözlemlenmiştir. 5. MK in portland çimentosu ile tek ve/veya UK ve YFC ile ikili ve üçlü kullanımının 28 ve 90 günlük basınç dayanımlarını kontrol betona oranla arttırdığı, UK kullanımının basınç dayanımını azalttığı, YFC nun tek kullanımının ise basınç dayanımını önemli ölçüde değiştirmediği görülmüştür. 6. Kullanılan mineral katkıların tamamı KYB ların klorür geçirimliliğini kontrol betona göre önemli ölçüde azaltmıştır. Ayrıca klorür geçirimliliğindeki en belirgin düşüşün MK kullanımı ile elde edilebildiği görülmüştür. 15YFC5MK 30YFC10MK 45YFC15MK 10UK10YFC 20UK20YFC 30UK30YFC 7.5UK7.5YFC5MK 15UK15YFC10MK 22.5UK22.5YFC15MK 97

12 Teşekkür Yazarlar metakaolini sağlayan OTS inşaat Ltd.Şti, çimentoyu sağlayan Adana çimento sanayi A.Ş. ve yüksek fırın cürufunu sağlayan OYSA çimento fabrikasına katkılarından dolayı teşekkür ederler. Kaynaklar ASTM C 403/403M-99 (1999) Standard Test Methods for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance, Annual Book of ASTM Standards. ASTM C (1997) Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete s Ability to Resist Chloride Ion Penetration, Annual Book of ASTM Standards. Bai I., Sabir B.B., Wild S. and I. Kinuthia (2000) Strength development in concrete incorporating PFA and metakaolin. Magazine of Concrete Research, 52, Bouzoubaa, N. and Lachemi, M. (2001) Self-compacting concrete incorporating high volumes of class F fly ash preliminary results. Cement and Concrete Research, Vol. 31, No. 3, pp Brooks, J.J., Megat Johari, M.A. and Mazloom, M. (2000) Effect of admixtures on the setting time of high strength concrete. Cement and Concrete Composites, Vol. 22, No. 4, pp EFNARC (2005) Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, Gesoğlu, M. and Özbay, E. (2007) Effects of mineral admixtures on fresh and hardened properties of self-compacting concretes: binary, ternary and quaternary systems. Materials and Structures, DOI /s Güneyisi E., Gesoğlu M. and K. Mermerdaş (2007) Improving strength, drying shrinkage, and pore structure of concrete using metakaolin. Materials and Structures, (in press), DOI /s1/ z. Naik, T.R. and Singh, S.S. (1997) Influence of fly ash on the setting and hardening characteristics of concrete systems. ACI Material Journal, Vol. 94, No. 5, pp Okamura, H. and Ouchi, M. (2003) Self compacting concrete. Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 1, No. 1, pp Özkul, H. ve Doğan, Ü.A. (2003) Kendiliğinden yerleşen betonların geçirimlilik özellikleri. Beşinci Ulusal Beton Kongresi, Bildiriler Kitabı, İstanbul, s Sonebi, M. (2004) Medium strength self-compacting concrete containing fly ash: modelling using factorial experimental plans. Cement and Concrete Research, Vol. 34, No. 7, pp