4. SUALTINDA BETON DÖKÜMÜD

Transkript

1 4. SUALTINDA BETON DÖKÜMÜD

2 SU ALTINDA BETON DÖKÜMÜ 2

3 VİSKOZİTE ARTTIRICI KATKILAR SENTETİK POLİMERLER Poliakrilat YARI SENTETİK POLİMER TÜREVLERİ DOĞAL POLİMER BAZLILAR reçine, sakız... 3

4 5. KONTROLLÜ DÜŞÜK K DAYANIMLI BETON

5 *KONTROLLÜ DÜŞÜK DAYANIMLI BETON ÜRETİMİNDE 5

6 6. LİFLL FLİ BETON

7 AMAÇ: Betonda DAYANIM DAYANIKLILIK SÜNEKLİK ÇATLAK KONTROLÜ ne yönelik olarak kullanılır 7

8 LİFLİ BETON (LİF DONATILI BETON, LİFLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ BETON) Agrega Çimento Su Katkı Rasgele dağılmış süreksiz lifler Lif Lif Lif Amaç: Çatlak gelişiminin kontrol altına alınması ve böylelikle tokluğun arttırılması Çatlak Çatlak Çatlak Matris Matris Matris 8

9 LİFLİ BETON ÇEŞİTLERİ KARBON LİFLİ CAM LİFLİ ÇELİK LİFLİ POLİPROPİLEN LİFLİ 9

10 LİFLİ BETON (FIBER REINFORCED CONCRETE)

11 Çimento Su Agregalar Katkılar BETON 11

12 AMAÇ: Betonda DAYANIM DAYANIKLILIK SÜNEKLİK ÇATLAK KONTROLÜ ne yönelik olarak kullanılır 12

13 LİFLİ BETONUN GELİŞİMİ KERPİÇ, TUĞLA VE HARÇTA; SAMAN ÇÖPÜ KEÇİ KILI, AT YELESİ İNSAN SAÇI BETONDA; ÇELİK POLİPROPİLEN POLİOLEFİN CAM DOĞAL LİFLER MÖ AT YELESİ, KEÇİ KILI 1900 ASBEST 1950 KOMPOZİT MALZEMELER 1960 LİFLİ BETON 1970 ÇELİK, CAM, POLİPROPİLEN LİFLİ BETONLAR 1990 YENİ LİF ÜRETİM TEKNİKLERİ YAPISAL UYGULAMALAR, YENİ ÜRÜNLER 13

14 BETON TEKNOLOJİSİNDEKİ SON GELİŞMELERDEN SONRA NORMAL DAYANIMLI BETONLAR İÇİN KULLANILAN MALZEMELER ÇOK BÜYÜK ORANDA FAZLA DEĞİŞMEDEN BASINÇ DAYANIMI 100 MPa ı AŞAN YÜKSEK DAYANIMLI BETONLAR ÜRETİLEBİLİR YALIN BETON GEVREK BİR MALZEMEDİR! ÇEKME DAYANIMI YAPISAL DİZAYNDA İHMAL EDİLECEK DERECEDE DÜŞÜKTÜR! YÜKSEK TOKLUK VE SÜNEKLİKTEN YOKSUNDUR! ÇELİK VEYA SENTETİK LİFLERİN BETONA KATILMASI SÜNEKLİĞİ ARTTIRIR! 14

15 BETON İÇERİSİNDE HOMOJEN OLARAK DAĞILI BULUNAN, KISA KESİLMİŞ LİFLER BETONDA; ÇATLAK OLUŞMASINI GECİKTİRİR ÇATLAK YAYILIMINI VE İLERLEMESİNİ ÖNLER / GECİKTİRİR AŞAMALI OLARAK MATRİSTEN SIYRILMA VE KOPMA MEKANİZMASI İLE BETONUN ENERJİ YUTMA KAPASİTESİNİ ÖNELİ ORANDA GELİŞTİRİRLER 15

16 ENERJİ YUTMA KAPASİTESİ (SÜNEKLİK) DARBE DAYANIMI İLK ÇATLAK DAYANIMI ÇEKME DAYANIMI EĞİLME DAYANIMI BASINÇ DAYANIMI ELASTİSİTE MODÜLÜ 16

17 Değişik lif tipleri (Lofgren 2005) 17

18 LİFLİ BETON Enerji yutma kapasitesinde artış 18

19 ÇELİK LİFLİ PÜSKÜRTME BETON (STEEL FIBROUS SHOTCRETE) DEMİRYOLU TÜNEL TAMİRİ/UŞAK 19

20 LİFLİ BETONUN AVANTAJLARI MEKANİK ÖZELLİK ARTIŞ (%) TOKLUK-ENERJ ENERJİ YUTABİLME DARBE DAYANIMI İLK ÇATLAK DAYANIMI ÇEKME DAYANIMI EĞİLME DAYANIMI YORULMA DAYANIMI DEFORMASYON KAPASİTES TESİ BASINÇ DAYANIMI ELASTİSİTE TE MODÜLÜ KAVİTASYON TASYON-EROZYON DAYANIMI

21 LİFLİ BETONUN KULLANIM ALANLARI ENDÜSTRİYEL YAPILARDA döşemelerde dinamik yüklemeler ve termal etkilere karşı SU YAPILARINDA kavitasyon hasarları ve dinamik yüklemeler için PÜSKÜRTME BETON UYGULAMALARINDA hasır çelik kullanılmaması, esneklik ve zaman tasarrufu için ŞEV VE TÜNEL KAPLAMALARINDA stabilite sağlanması için HAVAALANI, LİMAN VE KARAYOLU DÖŞEMELERİNDE tekrarlı yükler ve yorulma durumuna karşı KABUK YAPILARDA mimari nedenler ve ince kesitler için DEPREME DAYANIKLI YAPILARDA sünekliği arttırmak için PATLAMAYA DAYANIKLI YAPILARDA enerji sönümlemesi için YANGINA DAYANIKLI YAPILARDA termal ve mekanik şok etkilerine karşı ÖNYAPIMLI BETONARME ELEMANLARDA çatlak oluşumunun engellenmesi için 21

22 22

23 23

24 24

25 LİFLİ BETONLARIN ÖZELLİKLERİ 25

26 LİFLER BETONDA HANGİ AMAÇ İÇİN KULLANILACAKSA O YÖNDE LİF ÇEŞİDİNİN SEÇİLMESİ GEREKİR. Taze beton çatlaklarının önlenmesi Cam, sentetik (polipropilen, poliefin, naylon) Sertleşmiş betonda eğilme ve çekme dayanımının arttırılması Çelik, karbon Enerji yutabilme kapasitesinin arttırılması Polipropilen, çelik Aşınma dayanımının arttırılması Çelik 26

27 LİFLER BETONDA HANGİ ORANDA KULLANILACAĞI ŞU DEĞİŞKENLERE BAĞLIDIR: Kullanılacak lif çeşidi Liflerin boyutları Liflerin geometrik şekilleri Lif ile beton arasındaki kenetlenme özellikleri 27

28 ÇELİK LİFLER İÇİN ; Düz veya uçları çengelli Görünüm oranı l/d=60-100, lif boyu l=30-60 mm Hacimce % oranında KOROZYONA DİKKAT!!! GEREKİRSE GALVANİZ KAPLI LİF. 28

29 KARIŞIM ESASLARI Normal beton üretimi ile benzeşimler gösterse de lifli beton üretiminde lif kullanımı sonucu bir takım farklılıklar vardır. Çelik lifli betonlar için matris özelliklerini geliştirmek amacıyla bir dizi öneri getirilmiştir. Portland ya da katkılı Portland Çimentosu kullanılmalı, Maksimum S/Ç oranı 0.55 alınmalı, Minimum çimento dozajı 320 kg/m 3 olmalı, Kum miktarı toplam agrega kütlesinin en az %40-55 i ( kg/m 3 ) olmalı, Karışımlarda doğal kum kullanılmalı, Matrisi güçlendirmek için puzolan (uçucu kül, silika dumanı) kullanılmalı, Korozyona dayanıklılık için kaplanmış lifler kullanılmalı, Dmax doğal agrega için 28 mm, kırma taş için 32 mm olmalı, 16 mm den büyük agrega oranı %15-20 ile sınırlandırılmalı, Betonun karakteristik basınç mukavemeti en az 20 MPa olmalı, İşlenebilirlik sağlaması için akışkanlaştırıcı kullanılmalı, 29

30 İŞLENEBİLİRLİK Lifli betonların işlenebilirliğini etkileyen faktörler: - Maksimum tane çapı - Tane dağılımı, - Lif hacmi, - Lif tipi, - Lif görünüm oranı, - Su/çimento oranı, - Sıkışık hava miktarı. Lifli betonlarda işlenebilirliği azaltan en önemli iki parametre: - Karışımdaki lif hacmi, - Lif görünüm oranı (uzunluk/çap). 30

31 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ SLUMP DENEYİ SAĞLIKLI SONUÇLAR VERMİYOR! GÖRECELİ OLARAK KULLANILABİLİR. VE-BE DENEYİ LİFLİ BETONLAR İÇİN EN UYGUN İŞLENEBİLİRLİK DENEYİ. TERS KONİ DENEYİ YÜKSEK ORANDA AKIŞKANLAŞTIRILMIŞ BETONLAR İÇİN UYGUN DEĞİL 31

32 BASINÇ DAYANIMI Nihai yükte belirgin bir artış olmamasına karşın lifli beton tek eksenli yükleme altında daha sünek davranabilmektedir. Yükleme düzlemine dik olan lifler basınç gerilmesinde herhangi bir işlev üstlenmez. Yükleme düzlemine paralel lifler basınç gerilmesinin artışına duyarlıdır, sünekliği arttırılar. 32

33 7. PÜSKP SKÜRTME BETON

34 PÜSKÜRTME BETON (GUNITE, SHOTCRETE) Agrega Çimento Su Priz hızlandırıcı Aderans arttırıcı Boru hattında basınçlı hava ile taşınma Püskürtülerek yerine yerleştirme YAŞ KARIŞIM KURU KARIŞIM 34

35 Betonun taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması bir arada Kalıp gerektirmez, işçilik tasarrufu Yüksek uygulama hızı Özel ekip ve ekipman Geri sıçrama ile malzeme kaybı 35

36 PÜSKÜRTME BETON 36

37 ÇELİK LİFLİ PÜSKÜRTME BETON (STEEL FIBROUS SHOTCRETE) DEMİRYOLU TÜNEL TAMİRİ/UŞAK 37

38 8. SİFCONS

39 SIFCON UN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Yüksek tokluk, Yüksek çekme dayanımı, Yüksek eğilme e dayanımı, Yüksek basınç dayanımı, Yüksek kesme dayanımı KULLANIM ALANLARI Patlama ve darbe etkisine maruz kalabilecek elemanlarda, Enerji yutma kapasitesi yüksek y özel yapılar ların n inşaas aasında, Hasarlı yapılar ların n tamiri, güçg üçlendirilmesinde vb. 39

40 SIFCON (SLURRY INFILTRATED CONCRETE) ÇİMENTO SU SÜPER AKIŞKANLAŞTIRICI SİLİKA DUMANI ÇOK İNCE KUM HACİMCE % 4-20 ÇELİK LİF (YÜKSEK DONATI İÇERİĞİ) YÜKSEK DEFORMASYON KAPASİTESİ, % BASINÇ DAYANIMI MPa EĞİLME DAYANIMI MPa 40

41 41

42 LİF Yüksek çekme dayanımı, yüksek tokluk LİFLİ BETON lif hacmi %1-3 SIFCON lif hacmi %5-30 (SLURRY INFILTRATED FIBER CONCRETE) 42

43 KULLANILAN MALZEMELER BAĞLAYICI AGREGA Çimento (CEM I 42,5 N) Silika Dumanı (YKS) Uçucu Kül K l (Soma) KİMYASAL KATKI Bazalt (Dmax=1 mm) Kuvars (Dmax=1 mm) Kuvars (Dmax=0.1 mm) Polikarboksilat esaslı yeni nesil hiper akışkanlaştırıcı 43

44 ÇELİK LİF l/d=55 Çap d=0,55mm Uzunluk l=30mm Akma gerilmesi (MPa) 719,1 Akma birim def. (%) 1,4 Maks. gerilme (MPa) 1146,5 Maks. birim def. (%) 4,5 Kopma gerilmesi (MPa) 1048,1 Kopma birim def. (%) 4,7 44

45 UK60 HARCI İÇİN LİF HACMİNE BAĞLI OLARAK YÜK-SEHİM İLİŞKİSİ Yük, N Yük, N ,1 0,2 0,3 0,4 Orta nokta dep., mm 0% lif 2% lif 6% lif 10% lif Orta nokta dep., mm 45

46 46

47 SIFCON ile onarım ve güçlendirme a Yük (P/2) 25 SIFCON ceket d= onarılmış onarılmış Kirişin kaymaya karşı dayanımının arttırılması için SIFCON ceket uygulanması (boyutlar: mm) 47

48 9. REAKTİF F PUDRA BETONU

49 REAKTİF PUDRA BETONU (REACTIVE POWDER CONCRETE) AGREGA VE KUM YERİNE REAKTİF KUVARS, 300 m SİLİKA DUMANI BUHAR KÜRÜ VEYA YÜKSEK BASINÇLI BUHAR KÜRÜ TOKLUK İÇİN ÇELİK MİKROLİFLER YÜKSEK KOMPASİTE, GRADASYON ÖNEMLİ BASINÇ DAYANIMI MPa ELASTİSİTE MODÜLÜ MPa 49

50 Betonun gelişim sürecinde basınç dayanımı-su/çimento ilişkisi 50

51 REAKTİF PUDRA BETONLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİ Mekanik Özelikler NDB YDB RPB Basınç dayanımı (MPa) Elastisite modülü (GPa) Eğilme dayanımı (MPa) Kırılma enerjisi (J/m 2 )

52 52

53 Aynı Moment Taşıma Kapasitesine Sahip (675 KN.m) RPB, Çelik Profil, Öngerneli Betonarme I Kiriş ve Öngermeli Betonarme T Kiriş (Dauriach, 1997). 53

54 54

55 İTÜ VE İSTON FİRMASININ ORTAK ÇALIŞMASI 55

56 B.A KİRİŞ RPC Yanal rijitliği yetersiz yapılarda RPB, sahip olduğu yüksek enerji yutabilme kapasitesi ve eğilme dayanımındaki yüksek değerleri bu betonlardan üretilecek olan özel paneller ile yapıların güçlendirilmesinde geleceğe dair yeni çözümler sunabilir 56

57 Kür r Koşullar ullarının İncelenmesi Yüksek Basınçlı Buhar Kürü (otoklav kürü) Süresinin İncelenmesi kg dm3 Çimento 830,0 266,0 Silika tozu ( MS ) 249,0 113,2 Kuvars Tip 1 513,0 197,3 Kuvars Tip 2 256,0 100,4 Kuvars Tip 3 256,0 100,4 Su 151,0 151,0 katkı 53,0 48,2 S/B 0,17 0,47 katkı % 4,9 12,7 Lif 234,0 30,0 Toplam 2308,0 976,5 lifli toplam 2542,0 1006,5 Yayılma tablası 115 mm Otoklav kürü uygulanan örneklerini harç dizaynları ve kullanılan otoklav makineleri 57

58 Eğilme deneyi sonrası kırılan örnekteki lif dağılımı 58

59 RPC ÜRETİMİ-DEÜ YAPI MALZEMESİ LABORATUVARI Malzeme (kg/m 3 ) KONTROL UK40 YFC60 Çimento Silika tozu YFC UK mm Boksit ,4 886,5 0-1 mm Boksit ,9 Su Kim. Katkı (Glenium ACE 30) Lif Toplam ,4 2515,4 Lifli toplam ,4 2749,4 S/B 0,13 0,14 0,13 Kim. katkı (%, bağlayıcı) 4,5 5,5 4,5 59

60 Hidratasyonun ilk Aşamalarında Sıkıştırma Uygulama Sistemi Priz sırasında (8 saat süre ile) özel kalıplar içerisinde basınç altında tutulmuş (30 MPa) ve ardından otoklavda (8 saat 2.0 MPa) kür Sıkıştırma aparatı Yüksek kaliteli çelik kalıp 30 ton kapasiteli hidrolik pompa 60

61 RPC DE BASINÇ DAYANIMI 450 Sıkıştırma yok Sıkıştırma var Basınç dayanımı, MPa KONTROL UK 40 YFC 60 Karışım 61

62 OTOKLAV KÜRÜK GEÇİRM RMİŞ KONTROL NUMUNELERİNİN N (BASINÇ DAYANIMI=285 MPa) İÇ YAPISI 62

63 BASINÇ ALTINDA SIKIŞTIRILMI TIRILMIŞ VE OTOKLAV KÜRÜ GEÇİRM RMİŞ KONTROL NUMUNELERİNİN (BASINÇ DAYANIMI=400 MPa) İÇ YAPISI 63

64 10. SİLİNDS NDİRLE SIKIŞTIRILMI TIRILMIŞ BETON

65 Silindirle sıkışs ıştırılmış beton (RCC) ile baraj yapımı 65

66 Silindirle sıkışs ıştırılmış beton (RCC) ile yol yapımı 66

67 11. POLİMER BETONLAR

68 SINIFLANDIRMA Betonun zayıf f olan çekme dayanımı,, düktil d ve betona kıyasla çekmede daha güçg üçlü olan polimerik malzemelerin kullanımıyla iyileştirmektir. Polimer Beton (PC) Polimer ile Modifiye Edilmiş Beton (PMC) Polimer Emdirilmiş Beton (PIC) 68

69 POLİMER BETON (PC) (Sentetik reçine betonu, plastik reçine betonu, reçine betonu ) Bağlayıcı olarak sadece polimerlerin kullanıldığı, polimer ve agrega karışımlarıdır. Monomer ve agrega karışımının polimerizasyonu ile elde edilir. Portland çimentosu ve su içermezler. Polimer içeriği genellikle, çimento ağırlığının %5-15 idir. Priz süreleri s ve maksimum dayanım m için i in gerekli süre, katalizör r sistem ve sıcakls caklığın n ayarlanması ile, birkaç dakikadan birkaç saate kadar kolaylıkla kla değiştirilebilmektedir. 69

70 PC KULLANIM ALANLARI Birkaç saat içinde yüksek basınç dayanımları elde edilebilmektedir. Betonlama işlerinin acilen yapılmasının gerektiği; madencilik işlerinde, tünellerde ve otoyollarda kullanımı uygun olmaktadır. Kimyasal etkilere karşı dayanıklılığının iyi, Erken dayanımının ve elastisite modülünün yüksek Endüstriyel işlerde i Kaplamalarda Tamir işlerinde i Malzemenin termal ve sünme s özellikleri, yapısal PC uygulamaları için in genellikle uygun değildir. 70

71 POLİMER İLE MODİFİYE EDİLM LMİŞ BETONLAR (PMC) Polimer Lateksleri Sıvı Reçineler Toz Halindeki Emülsiyonlar Suda Çözünebilen Polimerler Monomerler En yaygın n olarak kullanılan lanı lateks modifiye betonlar (LMC) olup, karışı ışım m suyunun bir kısmk smı yerine lateks adı verilen polimer emülsiyonlar kullanılır. Sadece birkaç polimerin betona ilave edilmesi uygun olmaktadır. Çoğu u polimer kötük kalitede LMC üretimine yol açmaktada maktadır. 71

72 BAĞLAYICI FAZDA ÇİMENTONUN HİDRATASYONU VE POLİMER FİLM OLUŞUMU 72

73 LATEX MODİFİYE BETON-LMC Eski betona çok iyi aderans ve agresif çözeltilere yüksek dayanıklılık. Endüstriyel zeminlerin kaplanması ve hasarlı köprü döşemelerinin onarımı. LMM, tamir, kaplama veya döşeme yüzeylerinin seviyelendirilmesinde, LMB döşemelerin üzerine kaplama üretilmesinde. SBR döşeme ve köprü kaplamalarında. Betona mükemmel aderans dayanımı, daha yüksek eğilme dayanımı ve daha düşük geçirimlilik. Akrilik lateksler, renklerini kaybetmeme (solmama). Mimari işlerde ve seramik 73 yapıştırıcısı.

74 POLİMER EMDİRİLM LMİŞ BETON Sıvı monomerlerin beton içerisine emdirilmesi ve daha sonra monomerin polimerizasyonu ile boşlukların içinde katı polimerin oluşturulması. Monomerin beton içerisine girişi, atmosferik veya basınçlı daldırma işlemi ile sağlanmaktadır. Tamamıyla emdirme, boşlukların %85 ini polimer ile doldurmayı ifade eder. Kısmi emdirme, yüzeysel emdirmeyi içermektedir. Daha gözenekli beton daha fazla monomer gerektirir. Bununla birlikte, bu betonlara monomer emdirme daha kolay ve daha hızlı yapılabilmektedir. Tam emdirme işlemi başarılabilirse, nihai betonun dayanımı büyük ölçüde başlangıçtaki betonun dayanımından bağımsızdır. Kısmi emdirme uygulandığında bu durum geçerli değildir. Çünkü bu durumda, polimer emdirilmeden kalan betonun kalitesi önem taşımaktadır. PIC un dayanımı, sonuçta oluşan malzemenin porozitesine bağlıdır 74

75 PIC ÜRETİM TEKNOLOJİSİ H 2 O çıkışı (a) Isıtma ve kurutma ila 150 C (b) monomer emdirme -yaklaşık olarak, 70 kpa basınç altında 1 saatte (c) Polimerizasyon - gama ışınları kullanılarak (radyasyon) - bir katalizör ve ısı kaynağının kullanımıyla (termal katalitik polimerizasyon). (d) Son ürün 75