SUUDİ ARABİSTAN DAMAD BARAJINDA UÇUCU KÜL YERİNE PUZOLANİK MADDE OLARAK TAŞ UNU KULLANIMI VE PROJE EKONOMİSİNE ETKİSİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "SUUDİ ARABİSTAN DAMAD BARAJINDA UÇUCU KÜL YERİNE PUZOLANİK MADDE OLARAK TAŞ UNU KULLANIMI VE PROJE EKONOMİSİNE ETKİSİ"

Mehmed Dede
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 SUUDİ ARABİSTAN DAMAD BARAJINDA UÇUCU KÜL YERİNE PUZOLANİK MADDE OLARAK TAŞ UNU KULLANIMI VE PROJE EKONOMİSİNE ETKİSİ Sunan: Nejat Demirörs İnş. Müh.

2 DAMAD BARAJI Damad barajının kesin projesi 1987 yılında TEMELSU tarafından yapılmıştır. O yıllarda dünyada çok az sayıda (yaklaşık 20 adet) silindirle sıkıştırılmış beton (SSB) baraj bulunmakta idi. Aradan geçen 20 yıldan fazla süre içerisinde sayıları gittikçe artan SSB baraj yapımları ile bu tip barajların proje yapımı tekniklerinde ve inşaat teknolojilerinde önemli gelişmeler olmuştur.

3 BARAJ GENEL BİLGİLERİ Suudi Arabistan ın güneybatı bölgesinde bulunan barajın amacı taşkın kontrolü ve sulamadır. Su toplama havzası yaklaşık 903 km 2 dir. Yaklaşık m 3 SSB gövde hacmine sahip olan barajın kret kotu 277 olup temelden yüksekliği 52 m dir. Kret uzunluğu 600 m, kret genişliği ise 5,40 m dir. Kret üzerinde her bir gözünün açıklığı 14 m, yüksekliği 5,50 m olan 14 gözlü kontrolsüz (kapaksız), köprülü bir dolusavak bulunmaktadır. Maksimum deşarj kapasitesi m 3 / s dir. Barajın önyüzü (memba yüzü) dik, arka yüzü (mansap yüzü) 0,8 yatay: 1,0 düşey eğimlidir.

Yaklaşık 300 000 m 3 SSB gövde hacmine sahip olan barajın kret kotu 277 olup temelden yüksekliği 52 m dir.

4 DAMAD BARAJI GÖVDE KESİTİ RCC

5 (1) BARAJ GENEL GÖRÜNÜŞÜ

6 (2) MEMBA YÜZÜ

7 (3) MANSAP YÜZÜ

8 (4) BARAJ GÖVDESİ

9 (5) BARAJ DERİVASYON GİRİŞİ

10 (6) BARAJ MANSAP YÜZÜ

11 (7) BARAJ GÖVDESİ

12 (8) BARAJ DERİVASYON ÇIKIŞI

13 (9) KAPAMA SEDDESİ

14 PUZOLANLAR Puzolan, kendi başına olduğunda su ile bağlayıcı özelliği eser miktarda olan veya hiç olmayan, fakat öğütülerek çok ince daneli hale getirildiğinde (bazı killer pişirildikten sonra öğütülürler) normal hava sıcaklığında ve nemli (rutubetli) ortamda kalsiyum hidroksitle (sönmüş kireç) kimyasal reaksiyona girerek (hidratasyona uğrayarak) bir birleşik (yeni bir madde) meydana getirmede bağlayıcı özelliğe sahip olan silisli veya silisli-alüminli bir malzemedir.

ve nemli (rutubetli) ortamda kalsiyum hidroksitle (sönmüş kireç) kimyasal reaksiyona girerek (hidratasyona uğrayarak)

15 Puzolanlar doğal ve yapay olarak iki sınıfa ayrılırlar: Doğal puzolanlar bazı opalli malzemeleri, volkanik tüfleri, camsı yapıda yüksek silikat içeren bazaltları ve benzer yapıdaki diğer volkanik kayaçları ve pişirilerek aktivite edilmesi şartı ile de bazı killeri içerir. Killer haricinde bazı puzolanların da kimyasal aktivite kazanması için pişirilmeleri gerekebilir. Yapay puzolanlar genel olarak endüstrinin yan ürünleri olarak elde edilirler ve bunlar şunlardır: Öğütülmüş tuğla ve/veya kiremit tozu Öğütülmüş yüksek fırın cürufu Silis dumanı (silica fume) Uçucu kül (fly ash) SSB barajların inşaatlarında kömür kullanan termik santrallerin baca ürünü olan uçucu kül kullanılmaktadır.

Killer haricinde bazı puzolanların da kimyasal aktivite kazanması için pişirilmeleri gerekebilir.

16 Damad barajı orijinal teknik şartnamesinde 1 m 3 SSB için Yaklaşık 60 kg çimento Yaklaşık 40 kg uçucu kül kullanılması şart koşulmuştur. Suudi Arabistan da uçucu kül alınabilecek termik santral bulunmadığından, uçucu külün başka yerlerden temin edilmesinin (Türkiye den götürülmesi düşünüldü) çok zahmetli ve yüksek maliyetli olması üzerine daha uygun çözümler araştırılmaya başlandı. Uzmanlarımız tarafından baraj yerinde yapılan incelemeler ve kesin proje raporlarının incelenmesi sonucunda baraj göl alanının ana kayasının meta-diyabaz olduğu ve vadideki alüvyonun ağırlıklı olarak bu kayadan oluştuğu saptandı. Bu tip volkanik kayaçlar öğütüldüğünde puzolanik aktivite gösterebileceğinden uçucu kül yerine taş unu kullanabilmek amacı ile gerekli deneylerin yaptırılmasına karar verildi.

üzerine daha uygun çözümler araştırılmaya başlandı.

17 Çimento örnekleri ( TİP I ve TİP V ) ve taş unu elde edilecek agrega numuneleri Suudi Arabistan dan getirtilerek Türkiye den götürülmesi düşünülen uçucu kül ile DSİ TAKK dairesi laboratuvarlarında gerekli deneyler yaptırıldı. Malzemeler ve karışımlar (çimento + uçucu kül veya taş unu) üzerinde yapılan deneyler genel olarak şöyledir: - Malzemelerin kimyasal analizleri - Agreganın alkali-silika reaktivitesi testleri - Malzeme ve karışımların elek analizleri - Malzeme ve karışımların nem analizleri - Malzeme ve karışımların özgül ağırlıkları ve özgül yüzey alanlarının belirlenmesi (Blaine değeri) -Karışımların su ihtiyaçlarının belirlenmesi -Karışımların priz zamanlarının belirlenmesi -Karışımların genleşme değerlerinin belirlenmesi -Karışımların alkali-silika reaksiyon testleri - Çimento ve karışımların basınç dayanımları ve puzolanik aktivite değerleri

Malzemeler ve karışımlar (çimento + uçucu kül veya taş unu) üzerinde yapılan deneyler genel olarak şöyledir: - Malzemelerin kimyasal analizleri - Agreganın alkali-silika reaktivitesi testleri -

18 ASTM C-618 e GÖRE UÇUCU KÜLLERİN SINIFLANDIRILMASI ŞARTLAR Sınıf F Sınıf C SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 1) : min. % Sülfür trioksit (SO 3 ): maks. % 5 5 Nem içeriği: maks. % 3 3 Kızdırma kaybı: maks. % 6 (12) 2) 6 Alkali içeriği Na 2 O: maks. % 1,5 1,5 Ca O içeriği: % <10 >10 MgO içeriği: % <5 <5 Özgül ağırlık (g/cm 3 ) : <2,4 2,4-2,8 Alkali eşdeğer (Na 2 O + 0,658 K 2 O): % < ) SiO 2 (%25-60), Al 2 O 3 (%10-30) ve Fe 2 O 3 (%5-25) arasında değişmektedir. 2) Sınıf F de, karbon zenginliğinden dolayı kızdırma kaybı %12 ye kadar tolere edilebilir. Betonda genel olarak %6 dan düşük değer aranır. Kızdırma kaybı yükselirse hava katkısı kullanıldığında bir kısmı uçar.

% 1,5 1,5 Ca O içeriği: % <10 >10 MgO içeriği: % <5 <5 Özgül ağırlık (g/cm 3 ) : <2,4 2,4-2,8 Alkali eşdeğer (Na 2 O + 0,658 K 2 O): % <5 5-10 1) SiO 2 (%25-60), Al 2 O 3

19 TÜRKİYE den GÖTÜRÜLECEK UÇUCU KÜLÜN KİMYASAL ANALİZİ (SSB için uygun) SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 : % 88,91 Sülfür trioksit (SO 3 ): % 0,57 Kızdırma kaybı: % 0,57 Ca O içeriği: % 3,26 MgO içeriği: % 4,82 Alkali eşdeğer: % 0,29 (Na 2 O K 2 O) Nem içeriği: % 0,10 Özgül ağırlık (g/cm 3 ): 2,07

kaybı: % 0,57 Ca O içeriği: % 3,26 MgO içeriği: % 4,82 Alkali eşdeğer: %

20 ASTM C e GÖRE DOĞAL PUZOLANLARIN ÖZELLİKLERİ Kimyasal Özellikler İzin verilen limitler SiO 2 + Al 2 O3 + Fe 2 O 3 minimum % 70 SO 3 maksimum % 4 Nem Miktarı maksimum % 3 Kızdırma Kaybı maksimum % 10 Fiziksel Özellikler -İncelik: Islak elemede 45 mikron (No: 325) elek üzerinde kalan maksimum % 34 -Dayanım aktivite indeksi: NPÇ ile 7 günde gerekli dayanımın minimum yüzdesi % 75 NPÇ ile 28 günde gerekli dayanımın minimum yüzdesi % 75 Su içeriği gerekli dayanımdaki içeriğin maksimum yüzdesi % 115 -Otoklav genleşme ve büzülmesi maksimum % 0,8 -Uniformluk Gereklilikleri: 10 adet test sonucu ortalamasından sapmalar Yoğunluk maksimum % 5 İncelik 45 mikron elek üzerinde kalan maksimum % 5

gerekli dayanımın minimum yüzdesi % 75 NPÇ ile 28 günde gerekli dayanımın minimum yüzdesi % 75 Su içeriği gerekli dayanımdaki içeriğin maksimum yüzdesi % 115 -Otoklav

21 DSİ TAKK DAİRESİNDE TEST EDİLEN KAYA UNUNUN KİMYASAL ANALİZİ ( SSB için uygun bulundu) SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 : % 83,16 (ASTM C-618: min. %70) Kızdırma kaybı: % 1,76 Ca O içeriği: % 6,27 MgO içeriği: % 3,92 Toplam Alkaliler: % 0,18 (Na 2 O K 2 O) Nem içeriği: % 0,00 Özgül ağırlık (g/cm 3 ): 2,84

22 (40x40x160) mm Numunelerinin Basınç Dayanımı Basınç Dayanımı Test Metodu Tip I Çimento %80 Tip I Çimento + %20 Sugözü Uçucu Kül %80 Tip I Çimento + %20 Kaya Unu (incelik: ) %80 Tip I Çimento + %20 Kaya Unu (incelik:3430) 3 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,7 255,9 217,2-271,2 291,6 7 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,9 327,3 335,0-363,0 363,0 14 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,4 401,8 377,3-419,1 422,2 28 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,1 459,9 452,8-471,5 472,1

23 (40x40x160) mm Numunelerinin Basınç Dayanımı Basınç Dayanımı 3 günlük (kgf/cm 2 ) Test Metodu ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C 618 Tip V Çimento %80 Tip V Çimento + %20 Sugözü Uçucu Kül %80 Tip V Çimento + %20 Kaya Unu (incelik: ) %80 Tip V Çimento + %20 Kaya Unu (incelik:3430) 298,8 210,1 188,6-218,2 226,4 7 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,5 276,3 275,3-296,7 301,8 14 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,3 366,1 324,3-385,5 385,5 28 günlük (kgf/cm 2 ) ASTM C 109 ASTM C 311 ASTM C ,8 427,3 408,9-434,4 441,5

24 3, 7, 14 ve 28 Günlük Puzolanik Aktivite Indeks Değerleri (%) Tip I Çimento / Uçucu kül- Kaya Unu Oranı % %80 Tip I Çimento + %20 Sugözü Uçucu Kül %80 Tip I Çimento + %20 Kaya Unu ( ) %80 Tip I Çimento + %20 Kaya Unu (3430) 7 Günlük 14 Günlük Puzolanik Puzolanik Aktivite Aktivite Indeksi Indeksi (%) (%) 63,9 71,5 74,8 73,3 3 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 28 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 65,7-67,7 75,7-79,3 75,4-78,0 77,2-75,2 72,8 79,3 78,6 75,3 3, 7, 14 ve 28 Günlük Puzolanik Aktivite Indeks Değerleri (%) Tip V Çimento / Uçucu kül-kaya Unu Oranı % %80 Tip V Çimento + %20 Sugözü Uçucu Kül 3 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 7 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 14 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 28 Günlük Puzolanik Aktivite Indeksi (%) 70,3 70,9 76,4 76,5 %80 Tip V Çimento + %20 Kaya Unu ( ) 67,3-73,0 68,9-76,2 68,4-80,4 74,4-77,7 %80 Tip V Çimento + %20 Kaya Unu (3430) 75,8 77,5 80,4 79,0

25 DENEYLERİN GENEL SONUÇLARI - Agregaların alkali reaktivite yönünden zararsız oldukları belirlendi. - Uçucu kül yerine taş unu kullanılmasının karışım suyu miktarını artırmadığı belirlendi. - Puzolanik aktivite testleri sonucu taş ununun her iki tip çimento ile de uçucu kül kadar puzolanik aktivite gösterdiği ve aktivite değerlerinin yeterli olduğu belirlendi. - İncelik (Blaine) değeri 2975 cm 2 /g olan taş ununun yeterli puzolanik aktivite gösterdiği ancak incelik değerinin artırılması (3430 cm 2 /g) ile puzolanik aktivitesinde artış olduğu belirlendi. - İncelik değeri artırılan taş ununun Sınıf F uçucu kül kadar puzolanik aktivite gösterdiği ve aynı zamanda basınç dayanımını artırıcı yönde etki yaptığı belirlendi.

26 SONUÇ Damad barajı yerindeki agrega SSB yapımında kullanılmak üzere kırıcı tesislerinde işlenirken, aynı zamanda kırıcı tesisine eklenecek öğütücü aparat ile aynı agregadan öğütme yolu ile üretilecek taş ununun uçucu kül yerine kullanılabileceği testler sonucu belirlenince Yüklenici nin isteği üzerine uçucu kül kullanımından vazgeçilmesi idarece de kabul gördü. Böylece Suudi Arabistan koşullarında pahalı ve zor olan uçucu kül temininden vazgeçilmesi önemli ölçüde tasarruf sağladı.

27 TEŞEKKÜRLER

Benzer belgeler

FARKLI PUZOLAN K KATKININ SERTLE BETON COMPARISON THE EFFECTS OF TWO DIFFERENT POZZOLANS TO HARDENED CONCRETE

5. Uluslararas leri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 9), 13-15 May s 29, Karabük, Türkiye FARKLI PUZOLAN K KATKININ SERTLE BETON ÖZELL KLER NE ETK N KAR ILA TIRILMASI COMPARISON THE EFFECTS OF TWO DIFFERENT