ANTALYA ETİBANK ELEKTROMETALURJİ İŞLETMESİ ATIĞI SİLİS DUMANININ HAZIR BETONDA KULLANIMI

Transkript

1 ANTALYA ETİBANK ELEKTROMETALURJİ İŞLETMESİ ATIĞI SİLİS DUMANININ HAZIR BETONDA KULLANIMI İlker Bekir TOPÇU* ve Mehmet CANBAZ* * Osmangazi Üniv., İnşaat Müh. Böl., Eskişehir ÖZET Hazır betonda yüksek performans elde etmek için mineral katkı olan silis dumanı (SD) kullanılması gereklidir. Bu çalışmada iki farklı tip çimento ile 0.50 su/bağlayıcı oranında % 1.6 oranında süper akışkanlaştırıcı (SA) kullanılarak; 300, 350 ve 400 dozlu kontrol betonları ile % 5, 10 ve 15 oranında SD içeren betonlar üretilmiştir. Üretilen betonlarda tazeyken çökme, VeBe, yayılma ve taze birim ağırlık deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş halde hasarsız deneyler ile 28 günlük silindir basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Her iki çimento türünde de yapılan sertleşmiş beton deneyleri sonucunda % 15 oranında SD kullanılmasının en uygun sonucu verdiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Silis dumanı, Dayanım, İşlenebilirlik. UTILIZATION OF ANTALYA ETIBANK ELEKTROMETALURJI CO. WASTE SILICA FUME IN READYMIX CONCRETE ABSTRACT Use of silica fume (SF) as an additive is necessary to obtain high performance ready-mixed concrete. In this study, two different types of cement were used with 0.50 water/binding and 1.6 % superplasticizer. Control series were produced with cement contents of 300, 350 and 400 kg/m 3. Other concretes involving SF ratios of 5, 10 and 15 % were produced. Slump, VeBe, flow-table and fresh unit weight tests were carried out on fresh concretes. The non-destructive and destructive tests were carried out on hardened concrete 28 days after production. Use of 15 % SF in mixtures resulted the most proper solution. Keywords: Silica fume, Strength, Workability.

2 1. GİRİŞ Günümüz endüstrisinde çeşitli ürünlerin üretimleri sırasında meydana gelen atıkların değerlendirilmesi üzerine yoğun olarak çalışılmaktadır. Atıklar ya yeni ürünlerin elde edilmesinde yada mevcut ürünlerde katkı olarak kullanılmaktadır. Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesi nde silikoferrokrom üretimi esnasında baca gazları ile beraber ortamı terk eden tozlar değerlendirilmek amacıyla filtrelerde toplanmaktadır. Bu tozların toplanmasında ilk amaç çevre kirliliğini önlemek, ikincisi ise tozların değerlendirilip ekonomiye kazandırılmasıdır [1-4]. Silis dumanlarının yüksek puzolonik aktivitelerinden dolayı betonda kullanımı son yıllarda oldukça yaygın hale gelmiştir. Özellikle dayanıklılığın da önemli olduğu yüksek performanslı betonlarda SD lı çimento veya betonlar yaygın olarak kullanılmaktadır. SD nın beton özelikleri üzerindeki yararları yanında ekonomik ve ekolojik yararları da vardır [4]. SD betonlar süperakışkanlaştırıcılar ile beraber kullanılmak suretiyle yüksek performans verirler [5]. Bazı araştırmacılara göre SD nın beton basınç dayanımını artırmasının nedeni agrega-hamur geçiş bölgelerini kuvvetlendirmesine bağlanmaktadır. Diğer taraftan inceliğinden dolayı daha sıkı ve kaliteli bir çimento hamuru oluşturduğu öne sürülmektedir.1984 yılında Kanada Montreal de yapılan La Laurentienne Building'de S/B oranı 0.27 olan SD lı betonlarda 28. günde 93, 91. günde ise 107 MPa lık dayanımlar elde edilmiştir. Malhotra ve Jahren, SD'nın beton dayanımı üzerindeki etkisinin uçucu kül ve cüruf gibi atıklardan daha fazla olduğunu belirtmişlerdir. Eşdeğerlik faktörü, (K), uçucu küllerde genel olarak 1 değerini ancak 90 günlük dayanımlarda yakalayabilirken SD ile 7 ve 28 günlük dayanımlarda bu değer 2~5 arasında olmaktadır. Diğer bir deyimle 1 kg SD 2~5 kg çimentoya eşdeğer sayılmaktadır. Cong vd ne göre, beton dayanımının artırılmasında SD en önemli bir unsurdur. SD, hamuragrega ara geçiş bölgelerini tıkayarak betonları daha yüksek dayanımlı yapmaktadır. Laamanen vd, % 8 SD lı betonlardan yüksek sıcaklığa maruz kalanlarında dayanımların düştüğünü gözlemişlerdir. Malolepszy ve Deja, % 5-10 SD lı harçlarda dayanımların kür koşullarından etkilendiğini gözlemişlerdir. Hava kürünün dayanımlarda % 40'a varan azalmalara neden olduğu, bu etkinin eğilmede çekme dayanımlarından daha fazla olduğu da görülmüştür [6]. SD lı yüksek performanslı betonlar (YPB) otobanlar, köprü kirişleri, köprü payanda ve mesnetleri, barajlar gibi kısa sürede bozulma istenmeyen ve uzun vadeli performans aranan beton yapılarda kullanılmaktadır. Aynı zamanda deniz suyu ve endüstriyel kirlilik gibi çevre zararları söz konusu olan yerlerde de YPB çok uygundurlar [7]. Süperakışkanlaştırıcılar SD ile birlikte kullanıldığında taze betonda çimento parçacıklarının daha iyi dağılmasına yardımcı olmakta, özellikle düşük su/bağlayıcı (S/B) oranlı betonlarda SA kullanımı ile betonun işlenebilirliği yüksek oranda artmaktadır [8]. Küçük kürecikler halindeki SD taneleri daha büyük çimento tanelerinin arasındaki su ile yer değiştirerek granülometriyi iyileştirmekte, kohezyonu artırmakta ve serbest su miktarını yükseltmektedir. Bu olumlu etkiye rağmen SD taneleri ıslanması gereken toplam yüzey alanını artırdıklarından, su gereksinmesi SD miktarı ile orantılı olarak artmaktadır. Bu 1 m 3 betona her 1 kg SD için 1 lt su ilavesi şeklinde olmaktadır. Düşük dozlu betonlarda veya SD'nın çimentonun % 5'i civarında katılması halinde su ilavesine gerek kalmayabilmektedir. Ancak, normal olarak SD katılması artsa bile su miktarını artırmadan ve hatta azaltarak aynı işlenebilmeyi sağlamak süperakışkanlaştırıcılarla sağlanabilmektedir [6, 12]. Boşluk yapısının daha ince olması nedeniyle SD lı betonlarda kuruma rötresi daha düşük olmaktadır. SD nın betonda kuruma büzülmesine olan etkisi S/B oranı, beton yaşı ve ilk günlerdeki bakım koşullarına bağlı olarak değişebilmektedir. S/B oranı 0.60 dan küçük olan betonlarda büzülme katkısız betonlardan farklı değildir [10].

3 2. AMAÇ Henüz yaygın olarak kullanılmayan SD nın hazır betonda mineral katkı maddesi olarak kullanılması ile daha kaliteli ve ekonomik beton elde edilmesi yanında özellikle canlı sağlığını tehdit edip, çevre kirlenmesine yol açan atıkların kullanıma yöneltilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada torba şeklinde yaygın olarak satılan CEM II/B-M ve CEM II/A-P çimentolarından çeşitli dozajlarda SD sız ve SD lı süperakışkanlaştırıcı (SA) içeren betonlar üretilmiş, SD nın mineral katkı olarak kullanılmasının sertleşmiş beton özeliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca iki farklı çimento türü üç farklı dozajda birbirleri ile karşılaştırılarak; hangi dozajda, hangi oranda SD katılması durumunda en iyi verim alındığına karar verilmiştir. Araştırmada ayrıca taze beton özelikleri de incelenerek SD lı betonların işlenebilirlikleri de belirlenmiştir. Sertleşmiş betonlarda yapılan hasarsız deneylerle SD lı betonlarla yapılmış binalarda kalite kontrolü açısından dikkate alınabilecek kıstaslar belirlenmeye çalışılmıştır. SD yeterli miktarda bulunabildiğinde hazır betonda yaygın olarak kullanılabilme alanı bulacak ve yüksek dayanımlar ekonomik olarak elde edileceklerdir. 3. SİLİS DUMANI (SD) Silisyum ve ferrosilisyum alaşımlarının üretiminde yan ürün olarak elde edilen SD nın değerlendirilmesi konusunda ilk çalışma 1952 li yıllarda Norveç te başlamıştır. Bu konudaki uygulama ve çalışmalar daha ziyade İskandinav ülkelerinde 1980 li yıllara kadar yavaş gelişmiştir yılında yapılan uçucu kül, SD ve cüruf gibi yan ürünlerin betonda kullanımını konu alan uluslararası konferanslar dizisi büyük bir ilgi görmüş ve 1992 yılında yapılan konferans İstanbul da gerçekleşmiştir [9]. SD yüksek saflıkta kuvarsitin silisyum veya ferrosilisyum alaşımı elektrik ark fırınlarında kok kömürü ile indirgenmesi sonucu elde edilen genellikle gri renkli bir tozdur. SiO gazı fırının düşük sıcaklıktaki üst bölümlerinde hava ile temas ederek hızlı okside olur ve amorf silis olarak yoğunlaşarak SD bileşiminin hemen tamamını oluşturur. Silisyum fırınlarından çıkan SD en az % 89 SiO 2 içermektedir. Alaşım fırınlarından elde edilen tozlar da SD olarak nitelenmekle beraber kimyasal bileşimleri biraz farklı, silis oranları biraz düşük olabilmektedir. Çoğunlukla küresel olan SD 0.1µ civarında ölçülen ortalama çapları ile çimento tanelerinden yaklaşık 100 kere daha küçüktürler. Bileşimindeki yüksek silis oranı bu dumanları aktif bir puzolan yapmakta, fakat çok fazla olan incelik belirli bir kıvam için gerekli su miktarını arttırmaktadır [9]. Antalya da elde edilen SD ları doğal puzolan veya uçucu kül ile karşılaştırıldığında, yüksek SiO2 içeriği, sabite yakın kimyasal bileşimi, çok düşük safsızlığı, camsı fazı ve oldukça yüksek inceliği nedeniyle beton üretimi için çok uygun bir mineral katkıdır. Etibank Elektrometalurji İşletmesi nin Antalya daki tesislerinde elde edilen ferrosilisyum (FeSi) ve silikoferrokrom (SiFeCr) fırınlarında özel filtreli toz tutucularla elde edilen SD larının fiyat, satış şekli ve üretim kapasitesi hakkında alınan bilgiler Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. Silis dumanlarının fiyat, satış şekli ve üretim kapasitesi SD Torba Ebadı (cm) Torba Ağırlığı (kg) Fiyatı ($/Ton) Üretim (Ton/Gün) Üretim (Ton/Yıl) FeSi ve SiFeCr 60x80x

4 4. DENEYSEL ÇALIŞMA 4.1. Kullanılan Malzemeler Mineral Katkı: Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesinden sağlanan (FeSi) SD kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan ferrosilisyumun (FeSi) fiziksel ve kimyasal özelikleri Çizelge 2 de verilmiştir. Çizelge 2. Deneyde kullanılan SD ve çimentoların özelikleri Çimento SD Çimento SD Malzeme Türü CEM CEM FeSi Malzeme Türü CEM CEM FeSi II/B-M II/A-P II/B-M II/A-P Kimyasal Bileşim (%) Basınç Dayanımları (MPa) SiO Günlük Al 2 O Günlük Fe 2 O Günlük CaO Elek Analizi (mm) MgO SO Kızdırma Kaybı Tayin Edilemeyen Çözülmeyen Kalıntı Fiziksel Özellikler Özgül Ağırlık Özgül Yüzey (cm 2 /g) Süperakışkanlaştırıcı Katkı: Karışımlarının tamamında toplam bağlayıcı miktarının % 1.6 sı kadar, TS 3452 ye [14] göre sınıfı F tipi olan Sikament FF-N kullanılmıştır. Sikament FF-N süperakışkanlaştırıcı ve su azaltıcı katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Çimento: ESÇİM Anonim Şirketi, Eskişehir Çimento Fabrikasının üretimi olan, CEM II/B-M çimentosu ve Set Çimento anonim Şirketi, Afyon Çimento Fabrikasının üretimi olan, CEM II/A-P çimentosu kullanılmıştır. Piyasada genel olarak 50 kg torbalar halinde en fazla bu tip çimentolar satıldıklarından çalışmamızda kullanılmıştır. Bu çimentolara ait özelikler Çizelge 2 de verilmiştir. Agrega: Eskişehir-Osmaneli kumu ve Söğüt Zemzemiye kırmataşları kullanılmıştır. En büyük tane boyutu 31.5 mm dir. Agreganın granülometri eğrisi Şekil 1 de verilmiştir. Geçen (%) A 32 B 32 C 32 Karışım 0,25 0, ,5 Elek Açıklığı (mm) Şekil 1. Kullanılan agregaya ait granülometri eğrisi

5 4.2. Üretilen Beton Tipleri ve Deneyler: Deneylerde üretilen kontrol betonları CEM II/B-M ve CEM II/A-P çimentolarından 300, 350 ve 400 dozlu, SD sız ve çimento ağırlığının % 1.6 sı kadar sikament FF-N SA kullanılarak elde edilmiştir. Her doz için çimento ağırlığının % 5, 10 ve 15 i SD ve bağlayıcı (çimento+sd) miktar ağırlığının % 1.6 sı kadar sikament FF-N süperakışkanlaştırıcı kullanılarak SD lı betonlar elde edilmiştir. Çalışmada üretilen taze betonlarda, çökme, VeBe, yayılma ve birim ağırlık deneyleri yapılmıştır. Karışım miktarları Çizelge 3 de verilmiştir. Üretilen betonlardan alınan φ150x300 mm boyutunda silindir numunelerinde ultrases hızı, rezonans frekansı ve basınç dayanımı gibi hasarlı ve hasarsız sertleşmiş beton deneyleri yapılmıştır [15-21]. Çizelge 3. Deneyde kullanılan beton karışımları için malzeme miktarları CEM II/B-M Ç CEM II/A-P (kg) SD (kg) SA (kg) S (kg) Kum (kg) K.taş I (kg) K.taş II (kg) S S S S S S S S S S/(Ç+SD) 5. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDİRİLMESİ CEM II/B-M ile üretilen beton numuneleri X ile, CEM II/A-P ile üretilenler Y ile kodlanmıştır. Deney sonuçları, taze beton deney sonuçlarının değerlendirilmesi ve sertleşmiş beton deney sonuçlarının değerlendirilmesi olarak iki kısımda incelenecektir Taze Beton Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Taze betonda işlenebilirliği belirlemek için çökme, yayılma ve VeBe deneyleri ile birim ağırlık deneyi yapılmış olup sonuçlar aşağıda verilerek şekil ve tablolarla değerlendirilmiştir. Yapılan çökme deneyi sonuçları Şekil 2 de görülmektedir. Şekil 2 ye göre dozaj artması ile karışıma katılan SA miktarı arttığı için çökme miktarları artmıştır. SD ilave edildiğinde SA kullanıldığından dolayı kontrol betonlarına göre çökme miktarları artmış, SD oranı artışı ile çökme miktarları düzensiz değişim göstermiştir. X ile hazırlanan betonlarda % 10 SD kullanılması ile çökme değerleri düşük (300 kg/m 3 ) dozajlarda en düşük değere ulaşmış, yüksek ( 350) dozajlarda ise SD nın artması ile çökme değeri artmıştır. Y ile hazırlanan betonlarda ise SD nın artmasının çökmeyi fazla etkilemediği söylenebilir. Yapılan VeBe deneyi sonuçları Şekil 3 de görülmektedir. Şekil 3 incelendiğinde dozaj artması ile karışıma katılan SA miktarı arttığı için VeBe süreleri azalmıştır. SD ilave edildiğinde SA kullanıldığından dolayı kontrol betonlarına göre VeBe

6 süreleri azalmıştır. Düşük dozajlarda % 10 SD kullanımı ile VeBe süreleri artarken, yüksek dozajlarda % 10 SD kullanımı ile VeBe süreleri azalmıştır. Bu da işlenebilirlik açısından çimento ağırlığının % 10 oranında SD katılmasının en iyi sonucu verdiği bulunmuştur. Çökme (mm) X300 X350 X400 Y300 Y350 Y400 W/B= 0.50 SA/B= % SD Oranı (%) Şekil 2. X ve Y çimentolu taze betonun çökme-sd oranı ilişkisi VeBe Süresi (sn) X300 X350 X400 Y300 Y350 Y400 W/B= 0.50 SA/B= % SD Oranı (%) Şekil 3. X ve Y çimentolu taze betonun VeBe süresi-sd oranı ilişkisi Yapılan yayılma deneyi sonuçları Şekil 4 te görülmektedir. Şekil 4 e göre dozaj artması ile yayılma oranı azalmıştır. SD ilave edildiğinde SA kullanıldığından dolayı kontrol betonlarına göre yayılma oranı artmıştır. SD oranı arttığında yüksek dozajlar hariç yayılma oranlarında az da olsa düşme gözlenmiştir. Bu da SD nın karışımdaki suyu tuttuğunu göstermektedir. Çimento tipine göre yayılma oranlarında dikkate değer bir değişme olmamıştır. Her iki çimento ile de hazırlanan karışımlarda en iyi sonuçları % 10 SD kullanılması ile elde edilmiştir. Sonuç olarak yayılma açısından SD nın olumlu etkisi vardır. Birim ağırlık deneyleri sonuçları Şekil 5 te verilmiştir. SD ilavesi ve farklı tip çimentolara göre taze betonun birim ağırlıkları düzensiz değişim göstermiştir. SD ilave oranın artması ile birim ağırlıklar genelde düşme eğilimindedir. Bunun nedeni SD nin özgül ağırlığının düşük olmasıdır. X ile hazırlanan betonlarda taze birim ağırlıkları; SD sız betonda dozaja bağlı olarak artmış ve 2450 kg/m 3 e ulaşmıştır. Sabit dozajda SD artması ile taze birim ağırlık 2320 kg/m 3 e kadar düşmüştür. X li betonlarda SD oranı % 10 da

7 sabit iken dozajın artması ile taze birim ağırlık 2560 dan 2460 kg/m 3 e, Y ile 2480 den 2360 kg/m 3 e düşmüştür. X ve Y çimentoları ile hazırlanan betonlarda dozajın sabit kalması ve SD oranının artması ile taze birim ağırlık değerleri 300 dozaj hariç SD nın % 5 değerinde en yüksek değerine ulaşmıştır. 300 dozlu betonlarda en yüksek taze birim ağırlıklar % 10 SD da elde edilmiştir. SD oranının % 10 un ve dozajın 300 ün üstüne çıkması ile taze birim ağırlıklarda düşmeler gözlenmiştir. Birim Ağırlık (kg/m 3 ) , , Yayılma Oranı (R/r) ,5 X300 X300 X350 X400 Y300 X350 W/B= 0.50 Y350 X400 W/B= 0.50 Y400 Y300 Y350 Y400 SA/B= % SA/B= 1.6 % SD SD Oranı Oranı (%) (%) Şekil 4. X ve Y çimentolu taze betonun yayılma oranı-sd oranı ilişkisi Birim Ağırlık (kg/m 3 ) X300 X350 X400 Y300 Y350 Y400 Şekil X ve Y çimentolu taze betonun birim ağırlığı-sd oranı ilişkisi SD Oranı (%) Sonuç olarak; her iki çimento türü ile üretilen taze betonların çökme, VeBe ve yayılma deney sonuçları SD nın fazla oranda bulunması durumunda işlenebilirliğin düştüğünü göstermiştir. İşlenebilirliği koruyabilmek için SD kullanılan betonlarda su ilavesi yapılmalı ve SA kullanılmalıdır. Bazı araştırmalarda belirtildiği gibi 1 kg SD ilavesinde yaklaşık 1 kg. su ilave edilmeli tezi de bu deneylerle desteklenmiştir. SD kullanılmasında her iki çimentoda da en iyi işlenebilirlik çimento ağırlığının % 10 u kadar SD katılması ile elde edilmiştir Sertleşmiş Beton Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi W/B= 0.50 SA/B= % 1.6 Üretimden 28 gün sonra birim ağırlık, ultrases hızı, rezonans frekansı ve silindir basınç dayanımı deneyleri yapılmış ve sonuçları değerlendirilmiştir. Yapılan sertleşmiş birim

8 ağırlık deney sonuçları Şekil 6 da gösterilmiştir. Şekil 6 da görüleceği gibi, X li 300 dozlu betonların birim ağırlıklarında SD oranı artışı ile azalma görülmektedir. Üretilen 350 ve 400 doz betonlarda ise birim hacim ağırlıklarda, % 5 SD ile önce bir artış ve % 10 ve 15 SD ile ise azalma olmaktadır. 350 dozda % 1.7, 400 dozda ise % 3.2 lik oranlarında SD ndan dolayı azalma meydana gelmektedir. Y li betonlarda her farklı dozajda birim ağırlıklarda SD oranı artışına bağlı olarak sürekli azalma vardır. Bu azalma oranı doğrusal olarak kabul edilecek olursa 300 dozda % 1.2, 350 dozda % 3 ve 400 dozda ise % 1.8 lik SD ndan dolayı azalma meydana geldiği görülür. Sertleşmiş birim ağırlık açısından Y ile hazırlanan beton X ile hazırlanan betona göre hem daha yüksek ve hem de düşüş miktarı daha az olmuştur. Birim Hacim Ağırlık (kg/m 3 ) X300 X350 X400 Y300 Y350 Y400 W/B= 0.50 SA/B= % SD Oranı (%) Şekil 6. Birim hacim ağırlık-sd oranı ilişkisi Ultrases geçiş hızına ve rezonans frekansına bağlı olarak hesaplanan dinamik elastisite modüleri Şekil 7 de verilmiştir. Her iki çimento ile üretilen betonlarda dozajın veya SD oranının artması ile ultrases hızı değerleri de artmıştır. Bu da dozajın ve SD nın betonun içindeki boşlukları azalttığını göstermekte, dolayısıyla basınç dayanımının artışına neden olmaktadır. Y ile üretilen betonların ultrases hızı sonuçları X ile üretilen betonların ultrases hızlarından daha yüksek çıkması nedeniyle KÇ ile üretilen betonların daha iyi olduğu söylenebilir. Ultrases geçiş hızına bağlı olarak bulunan dinamik elastisite modülleri SD kullanımı ile artmış, SD oranının artması ile bu artma miktarı genel olarak azalmıştır. Üretilen betonların rezonans frekansında SD oranının artması ile az da olsa bir düşme olmakta, SD nın sabit kalması dozajın artması ile düşüş görülmemektedir. Rezonans frekansına bağlı olarak bulunan dinamik elastisite modülleri X tipi kullanılan betonlarda SD kullanımı ile artma, SD oranı artışı ile bu artma miktarında azalma olurken Y tipi çimento kullanılan betonlarda SD oranının artışı ile dinamik elastisite modüllerinde düzensiz değişimler görülmüştür.

9 Ult. Bağlı E Dinamik, GPa W/B= 0.50 SA/B= %1.6 UX300 UX350 UX400 UY300 UY350 UY400 RX300 RX350 RX400 RY300 RY350 RY SD oranı, % Şekil 7. Dinamik elastisite modülü-sd oranı ilişkisi Rez. Bağlı E Dinamik, GPa Üretilen betonların basınç dayanımı deneyi sonuçları Şekil 8 de verilmiştir. X ile hazırlanan betonlarda SD nın artması ile (her eğride dozaj sabit) basınç dayanımı da doğrusala yakın bir şekilde artmıştır. Y ile hazırlanan betonlarda SD oranının artması ile sabit dozajda basınç dayanımı da X ile hazırlanan betonlarda olduğu gibi doğrusal orana yakın bir şekilde artmıştır. SD kullanımı ile basınç dayanımı artmıştır. Örneğin SD katkısız 400 dozlu betonda 34.6 MPa iken aynı dozajda % 5 SD ile 35 MPa ya, % 10 SD ile 38.2 MPa ya ve % 15 SD ile 40.5 MPa ya ulaşmaktadır. Burada da görüleceği gibi SD nın % 10 oranında kullanılması ile en fazla artış gerçekleşmiştir. Sonuçta her iki tür çimento ile üretilen betonlarda SD oranına göre etkilenme birbirine çok yakın olmasına karşılık Y ile üretilen betonlar genelde basınç dayanımı bakımından daha iyi sonuç vermiştir. Basınç Dayanımı (MPa) W/B= 0.50 SA/B= %1.6 X300 X350 X400 Y300 Y350 Y SD Oranı (%) Şekil 8. Basınç dayanımı-sd oranı ilişkisi

10 SD nın dayanımındaki etkisini daha iyi görebilmek için kontrol betonları baz alınarak artış oranları Şekil 9 da verilmiştir. X li betonlarda basınç dayanımı incelenirse, 300 doz üretimlerinde kontrol betonunda basınç dayanımı 25.4 MPa iken; % 5 SD kullanımıyla 28.7 MPa ya, % 10 SD kullanımıyla 32.8 MPa ya, % 15 SD kullanımıyla 35.5 MPa ya çıkmıştır. Yine 350 dozlu betonlarda SD oranı sırasıyla % 0, 5, 10 ve 15 kullanılması durumunda basınç dayanımı sırasıyla 29.8, 32.3, 35.7 ve 36.1 MPa ya çıkmıştır. 400 dozda Basınç Dayanımı Oranı 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 % 0 SD % 5 SD % 10 SD % 15 SD X W/B=0.50 SA/B=% 1.6 Y W/B=0.50 SA/B=% Dozaj (kg) Şekil 9. Basınç dayanım artış oranı-sd oranı ilişkisi ise sırasıyla aynı oranda SD kullanılması halinde sırasıyla 34.3, 35.5, 37.3 ve 38.5 MPa ya ulaşılmıştır. Buradan da görüleceği gibi düşük dozlarda SD nın etkisi daha fazladır. SD % 5, 10 ve 15 kullanılırsa basınç dayanımlarındaki artış oranları; 300 dozlu betonlarda % 12, 29 ve 39, 350 dozlu betonlarda % 8, 19 ve 21 ve 400 dozlu betonlarda % 3, 8 ve 12 olarak gerçekleşmiştir. Y ile üretilen betonların basınç dayanımları incelenecek olursa, 300 dozlu kontrol betonunda 27.4 MPa iken; % 5 SD kullanımında 30.1 MPa ya, % 10 SD kullanımında 33.5 MPa ya, % 15 SD kullanımında 36.0 MPa ya çıkmıştır. 350 dozlu betonlarda SD oranı sırasıyla % 0, 5, 10 ve 15 kullanılması durumunda basınç dayanımı sırasıyla 31.1, 33.7, 36.2 ve 37.9 MPa ya çıkmıştır. 400 dozluda ise sırasıyla aynı oranda SD kullanılması halinde sırasıyla 34.6, 35.0, 38.2 ve 40.5 MPa ya ulaşılmıştır. Buradan da görüleceği gibi düşük dozlarda SD nın etkisi daha fazla olmaktadır. SD % 5, 10 ve 15 kullanıldığında dayanımlardaki artış oranları; 300 dozda % 10, 22 ve 31, 350 dozda % 8, 16 ve 21 ve 400 dozda % 1, 10 ve 17 olarak gerçekleşmektedir. En iyi sonuçlar SD nın % 15 oranında kullanılmasıyla elde edilmekte ve artış oranlarından da anlaşıldığı gibi düşük dozajda daha fazla olmaktadır. Çimento türünün etkisi artış oranları açısından karşılaştırıldığında; 400 dozlu betonlar hariç basınç dayanım artış oranı X ile hazırlanan betonlarda Y ile hazırlanan betonlardan daha iyi sonuç vermiştir.

11 Basınç Dayanımı (MPa) SD Oranı (%) Y300 X300 Z300[4] Z300[11] U300[12] Y300[4] Y350 X350 Z350[4] Z350[13] Y350[4] Y400 X400 Z400[4] K400[6] Z400[14] Y400[4] Şekil 10. Basınç dayanımlarının daha önceki çalışmalarla karşılaştırılması Yapılan araştırmalarda bulunan SD li betonların basınç dayanımlarının karşılaştırılması Şekil 10 da verilmektedir.. Şekil 10 da çimento türlerinin farklı olması nedeni ile her tür üretimin SD içermeyen betonunun basınç dayanımı göz önünde tutulması durumunda bulunan sonuçların birbirleri ile uyumlu olduğu görülmektedir. Bu şekillerden de anlaşılacağı gibi çimento türünün değişmesi ile dayanımında da değişmeler olmaktadır. Şekil 10 da 300 dozla üretilen çalışmada basınç dayanımlarının, Erdoğdu vd [4] ve Akman ın [12] sonuçlarına yakın çıktığı görülmektedir. Begimgil vd nin [11] yaptığı çalışmanın sonuçlarının fazla çıkmasının nedeninin çimento basınç dayanımının fazla olmasındandır. 350 dozla üretilen çalışmada basınç dayanımları kontrol betonlarına göre değerlendirildiğinde sonuçlar oldukça uyumlu çıkmış ancak Aköz vd nin [13] yaptığı çalışmada SD oranının % 15 kullanılması durumunda oldukça büyük artış olmuştur. 400 dozla üretilen çalışmanın sonuçları dayanım açısından Ekinci [6] ve Erdoğdu vd nin [4] sonuçlarına çok yakın çıkmıştır. Özturan vd nin [14] yaptığı çalışmanın sonuçlarının fazla çıkmasının nedeni yine kullandıkları çimentonun basınç dayanımının fazla olmasıdır. 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER SD nın betona katılması ile taze beton özelikleri değişebilmektedir. Genel olarak SD işlenebilirliği olumlu olarak etkilemektedir. İşlenebilirliğin SD içeren betonlarda sadece çökme deneyi ile belirlenmesi yetersiz olmaktadır. İşlenebilirliği artırmak için düşük dozajlarda SA miktarının arttırılması yerinde olacaktır. VeBe deneyinden % 15 gibi yüksek SD oranında taze betondaki suyun SD tarafından tutulduğu anlaşılmıştır. Taze beton deneyleri genel olarak SD nın % 10 oranında kullanılması durumunda en iyi sonucu vermiştir. İşlenebilirlik açısından X' li betonlarda 300 kg/m 3, Y li betonlarda ise 350 kg/m 3 ve üstündeki dozajlarda daha iyi bir sonuç sağlamıştır. Yani düşük dozajlarda X, yüksek dozajlarda ise Y çimentosu daha uygun olacaktır. X çimentosunun katkı oranı düşük olması nedeni ile düşük dozajlarda betonun kohezyonunu olumlu yönde etkileyeceğinden ayrışma yapmadan düzgün bir işlenebilirlik sağlayacaktır. Y tipi çimentolarda katkı oranı yüksek olması nedeni ile özelikle yüksek dozajlarda beton işlenebilirliğini artırmaktadır. SD oranının artması ile birim ağırlıklarda azalma olmuştur. SD oranının artması ile ultrases hızı değerlerinin doğru orantılı bir şekilde arttığı gözlenmiştir. SD nın özgül ağırlığının düşük olması nedeni ile betonun birim ağırlığını düşürmüştür. Buna karşılık çimentodan daha ince tane yapısına sahip olması ve boşlukları doldurması nedeni ile ultrases geçiş

12 hızlarının artmasına neden olmuştur. SD nın artması ile basınç dayanımı da artmaktadır. En fazla artış oranı SD nın % 15 kullanılması ile elde edilmiştir. SD nin prefabrik beton elemanlar üretiminde kullanılması durumunda, hızlandırılmış kür yöntemlerinin SD li betona etkisinin incelenmesi yeni yapılacak çalışmalar için önerilebilir. Endüstriyel atık olarak Türkiye de de bulunabilen SD nın özellikle daha yüksek performans aranan betonlar için oldukça yararlı olacağı açıktır. Yeterli miktarda SD bulunması ve bunun yaygın olarak kullanılması beton teknolojisi ve bir atığın değerlendirilmesi açısından çok yararlı olacaktır. KAYNAKÇA [1] N. Ay ve İ.B. Topçu, 1995, The Influence of Silicoferrochromium Fume on Concrete Properties, Cement and Concrete Research, Vol. 25, No. 2, pp [2] N. Ay ve İ.B. Topçu, 1993, Silikoferrokrom Baca Tozunun Betonda Kullanılması, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Endüstriyel Artıkların İnşaat sektöründe Kullanılması Sempozyumu, ss , Ankara. [3] M. Sümer ve A.İ. Çark, 1996, Değişik Kür Şartlarında Silis Dumanı Kullanımının Beton Mukavemetine Etkisinin İncelenmesi, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, 4.Ulusal Beton Kongresi Bildiriler Kitabı, ss , İstanbul. [4] Ş. Erdoğdu, Ş. Kurbetçi, ve A. Doğan, 1996, Silis Dumanının Katkılı Çimento İle Kullanımı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, 4.Ulusal Beton Kongresi Bildiriler Kitabı, ss , İstanbul. [5] İ.B. Topçu ve Ş. Aydın, 1998, Akışkanlaştırıcı Katkıların Beton Özelliklerine Etkisi, Hazır Beton Dergisi, ss , İstanbul. [6] C.E. Ekinci, 1995, Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesi Silis Dumanlarının Çimento ve Betonda Katkı Maddesi Olarak Değerlendirilmesi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yapı Eğitimi Anabilim Dalı, Elazığ. [7] P.K. Mehta and P.C. Aitcin, 1990, Principles Underlying Production of High- Performance Concrete, Cement, Concrete and Aggregates, CCAGDP, pp [8] R. Duval, ve E.H. Kadri, 1998, Influence of Silica Fume on the Workability and the Compressive Strength of High-Performance Concretes, Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 4, pp [9] M.A. Yeğinobalı, 1997, Silis Dumanının Beton Katkı Maddesi Olarak Değerlendirilmesi, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, ss , Ankara. [10] ACI Committee 226, 1987, Silica Fume in Concrete, ACI Materials Journal, 84, pp [11] M. Begimgil ve A. Doğan, 1997, Silis Dumanının Beton Performansına Katkısı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu 3. Bildiriler Kitabı, ss , Eskişehir. [12] M.S. Akman, 1985, Beton Teknolojisinde Silica Füme Kullanılması, İTÜ Malzeme Seminerleri, ss , İstanbul. [13] F. Aköz, N. Yüzer, H. Biricik ve S. Koral, 1997, Silis Dumanı Katkılı Beton Özelliklerine Kür Koşullarının Etkileri, TMMOB, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu 3. Bildiriler Kitabı, ss , Eskişehir. [14] T. Özturan, M. Özel ve A.N. Şigaher, 1996, Süperakışkanlaştırıcı Dozajının Uçucu Kül ve Silis Dumanı Katkılı Betonlarda İşlenebilme ve Dayanıma Etkisi, TMMOB, 4. Ulusal Beton Kongresi, ss , İstanbul.

13 [15] M. Kaval, 1999, Silis Dumanının Hazır Betonda Kullanımının Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Osmangazi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yapı Bilim Dalı, Eskişehir. s [16] İ.B. Topçu ve M. Kaval, 2000, Hazır Betonda Silis Dumanı Kullanımının Sertleşmiş Beton Özeliklerine Etkisi, Osmangazi Üniv., MMF Dergisi, Cilt XIII, Sayı 2, ss [17] İ.B. Topçu ve M. Kaval, 2001, Betonda Silis Dumanı Kullanımının Ekonomik Analizi, Osmangazi Üniv., Müh.-Mim. Fakültesi Dergisi, Cilt XIV, Sayı 1, ss [18] İ.B. Topçu ve M. Canbaz, 2002, Silis Dumanlı Betonların Ara Yüzeylerinin İncelenmesi, ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, ODTÜ, Ankara, ss [19] İ.B. Topçu ve M. Canbaz, 2004, Silis Dumanlı Betonlarda Donma-Çözülme Etkisinin İncelenmesi, Beton 2004 Kong., THBB, İstanbul, ss [20] İ.B. Topçu ve M. Canbaz, 2004, Microstructural Analysis of Concrete with Silica Fume, 7th International Conference on Concrete Technology in Developing Countries, Malaysia, pp [21] İ.B. Topçu ve A. Uğurlu, 2002, Hazır Betonda Silis Dumanı Kullanımının Taze Beton Özeliklerine Etkisi, Beton Prefabrikasyon, Sayı 61-62, ss