ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Fatih ÖZCAN SİLİS DUMANI İÇEREN HARÇ VE BETONLARIN ÖZELLİKLERİ VE HIZLANDIRILMIŞ KÜR İLE DAYANIM TAHMİNİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2005 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

2 SİLİS DUMANI İÇEREN HARÇ VE BETONLARIN ÖZELLİKLERİ VE HIZLANDIRILMIŞ KÜR İLE DAYANIM TAHMİNİ Fatih ÖZCAN DOKTORA TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez 01 / 04 / 2005 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği / Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza... İmza... İmza... Doç. Dr. Cengiz D. ATİŞ Doç. Dr.Alaettin KILIÇ Yrd. Doç. Dr. A.HamzaTANRIKULU DANIŞMAN ÜYE ÜYE İmza... Yrd. Doç. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY ÜYE İmza... Yrd. Doç. Dr. Umur Korkut SEVİM ÜYE Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: FBE 2002 D-225 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ DOKTORA TEZİ SİLİS DUMANI İÇEREN HARÇ VE BETONLARIN ÖZELLİKLERİ VE HIZLANDIRILMIŞ KÜR İLE DAYANIM TAHMİNİ Fatih ÖZCAN ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Doç. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Yıl : 2005, Sayfa: 173 Jüri : Doç. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Doç. Dr. Alaettin KILIÇ Yrd. Doç. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Yrd. Doç. Dr. A. Hamza TANRIKULU Yrd. Doç. Dr. Umur Korkut SEVİM Bu laboratuvar çalışmasında, Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesinden alınan silis dumanının harç ve beton özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. Değişen su-bağlayıcı ve silis dumanı oranlarıyla hazırlanan harç ve betonların özellikleri, sadece Normal Portland Çimentosu ile üretilen kontrol harç ve beton karışımları ile karşılaştırılmıştır. Yürütülen deneyler sonucunda, %10, 15 ve 20 silis dumanı ilavesi ile harç numunelerin basınç, eğilme ve aşınma dayanımları artmış, boşluk oranı ve kapiler su emme katsayılarında şahit numuneye göre önemli oranlarda düşüş gözlenmiştir. Harç karışımlara %40 oranında silis dumanı ilavesi yukarıda ifade edilen silis dumanı oranlarından daha az etkili olmuştur. Beton karışımlarda kullanılan silis dumanı, kontrol betonlarına göre basınç mukavemetinde %50 ye varan artış gerçekleştirmiştir. Silis dumanı ile üretilen harç ve betonların basınç mukavemetlerinin, kuru kür şartlarından kontrol betonlarına göre daha fazla etkilendiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Silis Dumanı, Harç, Beton, Basınç Mukavemeti. I

4 ABSTRACT Ph. D. THESIS PROPERTIES OF SILICA FUME MORTAR AND CONCRETE AND PREDICTION OF COMPRESSIVE STRENGTH BY ACCELERATED CURING Fatih ÖZCAN DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Year : 2005, Pages: 173 Jury : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIÇ Assist. Prof. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Assist. Prof. Dr. A. Hamza TANRIKULU Assist. Prof. Dr. Umur Korkut SEVİM In this laboratory research, influence of the use of Silica Fume (SF), which is provided from Antalya Etibank Elektrometalurji Plant, on mortar and concrete properties was investigated. Measured properties of silica fume mortar and concrete prepared using different amount of silica fume and water-binder ratio were compared with the control mortars and concretes made with Normal Portland Cement (NPC) only. The results of testing carried out showed that 10%, 15% and 20% replacement of silica fume with cement in mortar result an increment in compressive and tensile strength, resistance to abrasion and, it reduced porosity and capillary water absorption coefficient compared to control mortar made with NPC only. However, replacement of 40% silica fume was found to be less effective than the former replacement ratios. Concrete compressive strength made with silica fume was found to be, in the order of 50%, higher than the conrol concrete made with NPC only. The results obtained also showed that compressive strength of silica fume mortar and concrete cured in dry environment was influenced more than that of NPC concrete. Keywords: Silica Fume, Mortar, Concrete, Compressive Strength II

5 TEŞEKKÜR Doktora tez programımın yürütülmesi esnasında, çalışmalarıma yön veren, değerli bilgi ve yardımlarını esirgemeyen ve bana her türlü desteği sağlayan danışman hocam, sayın Doç. Dr. Cengiz Duran ATİŞ e en içten teşekkürlerimi sunarım. Doktora tez çalışmam esnasında deneysel çalışmaların yürütülmesinde katkılarını esirgemeyen başta Arş. Gör.Okan KARAHAN, Arş.Gör Cahit BİLİM ve İnşaat Mühendisi Alper DEMİR olmak üzere, tüm mesai arkadaşlarıma teşekkür ederim. Deneysel çalışmalarda kullanılan süperakışkanlaştırıcı temininde yardımcı olan Sikament firması yetkililerine, çimentonun temininde ve silis dumanının kimyasal analizlerinin yapılmasındaki katkılarından dolayı Adana Çimento Sanayine ve sayın Hakan ÖZBEBEK e teşekkür ederim. Ayrıca tüm öğrenim hayatım boyunca benden desteklerini esirgemeyen aileme teşekkürü bir borç bilirim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA NO ÖZ...I ABSTRACT...II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV ÇİZELGELER DİZİNİ... IX ŞEKİLLER DİZİNİ...XII SİMGELER VE KISALTMALAR... XVI 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Giriş Silis Dumanı İçeren Betonun Özellikleri İşlenebilme Kabiliyeti Kanama, Terleme, Hava Sürükleme, Ayrışma Priz Süresi Hidratasyon Isısı Basınç Dayanımı Aşınma Rötre Boşlukluluk ve Geçirgenlik Karbonatlaşma Sülfat ve Diğer Zararlı Kimyasallara Dayanıklılık Alkali-Silika Reaksiyonu ve Genleşme Donma-Çözünme Dayanımı Elastisite Modülü MATERYAL VE METOD Betonu Oluşturan Malzemeler Karışım ve Bakım Suyu Bağlayıcı Maddeler Çimento IV

7 (1). Çimentonun Üretilmesi (2). Çimentonun Oksitleri, Ana Bileşenleri ve Reaksiyonları (3). Çimentonun Hidratasyonu (4). Hidratasyon Isısı (5). Çimentonun Prizi (6). Çimentonun Rötresi (7). Çimentonun İnceliği (8). Çimentoların Standart Deneyleri Agregalar Puzolanlar ve Çok İnce Öğütülmüş Diğer Mineral Katkılar Giriş İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Sınıflandırılması Puzolanik Malzemeler Puzolanların Tanımı Puzolanik Malzemelerin Tipleri Puzolanik Reaksiyon Puzolanik Aktiflik Puzolanik Malzemelerin Kullanımı Bağlayıcı Malzemeler Olarak İnce Öğütülmüş Mineral Katkılar Su Kireci Duvar Harcı Çimentosu Curuf Çimentosu İnce Öğütülmüş Diğer Mineral Katkılar İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Kullanım Amacı Silis Dumanı Silis Dumanının Fiziksel Özellikleri Renk İncelik Özgül Ağırlık Sıkıştırılmamış Halde Birim Ağırlık V

8 Puzolanik Aktiflik ve Su İhtiyacı Silis Dumanının Kompozisyonu ve Kimyasal Özellikleri Silisyum Alüminyum ve Demir Oksit Magnezyum Kükürt ve Alkaliler Karbon İçeriği ve Kızdırma Kaybı Silis Dumanının Beton Özellikleri Üzerine Etkileri Taze Beton Özellikleri Üzerine Etkisi (1). Su İhtiyacı (2). İşlenebilirlik (3). Priz Zamanı (4). Hidratasyon Isısı (5). Hava Sürükleme (6). Kanama-Kusma Katılaşmış Beton Özellikleri Üzerine Etkileri (1). Dayanım (2). Permeabilite (3). Kuruma Rötresi (4). Aşınma Direnci (5). Zararlı Kimyasallara ve Sülfata Karşı Direnci (6). Alkali-Silika Reaksiyonu Silis Dumanının Test Edilmesi İçin Standart Metodlar Silis Dumanının Uygunluğu İçin Sınır Değerler MALZEME ÖZELLİKLERİ Kullanılan Malzemeler ve Özellikleri Çimento Silis Dumanı Süperakışkanlaştırıcı Katkı Su Agrega Beton Üretiminde Kullanılan Agregalar Harç Üretiminde Kullanılan İnce Agrega VI

9 4.2. Beton Karışım Oranları Harç Karışım Oranları Deneysel Çalışmalar Harç Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar Beton Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar Notasyonlar DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Harç Karışımlar Üzerinde Yapılan Deneyler Kıvam Harç Numune Basınç Mukavemetleri Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti İle Kıyaslanması Kür Şartlarının Basınç Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Harç Numune Eğilme Mukavemeti Eğilme Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Eğilme Mukavemeti İle Kıyaslanması Kür Şartlarının Eğilme Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Basınç Mukavemeti ve Eğilme Mukavemeti Arasındaki İlişki Harç Numune Aşınma Mukavemeti Kür Şartlarının Aşınma Mukavemetine Etkisinin İncelenmesi Aşınma Mukavemeti-Basınç Mukavemeti İlişkisi Aşınma Mukavemeti-Eğilme Mukavemeti İlişkisi Harç Numune Karbonatlaşma Değerleri Su Emme ve Boşluk Oranı Boşluk Oranı ve Basınç Mukavemeti İlişkisi Boşluk Oranı ve Aşınma Mukavemeti İlişkisi Kapiler Su Emme Katsayıları Harç Numune Rötre Değerleri Beton Numuneler Üzerinde Yapılan Deneyler ve Sonuçları VII

10 Kıvam ve Birim Ağırlık Değerleri Beton Numune Basınç Mukavemetleri Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri (1). 350 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri (1). 400 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri (1). 450 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Kür Şartlarının Basınç Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Hızlandırılmış Ilık Su Kürü Basınç Mukavemeti Sonuçları (1). Hızlandırılmış Ilık Kür ile Normal Kür Basınç Mukavemetlerinin Karşılaştırılması (2). Hızlandırılmış Ilık Su Kürü Basınç Mukavemetinin Normal Su Kürü Basınç Mukavemetlerine Oranı Ultrasonik Ses Dalgası Ölçümleri Harç Numune Basınç Mukavemetleri ile Beton Numune Basınç Mukavemetlerinin Karşılaştırılması SONUÇLAR ve ÖNERİLER Harç Karışımlar Üzerinde Saptanan Bulgular Beton Karışımlar Üzerinde Saptanan Bulgular Öneriler KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ VIII

11 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA NO Çizelge 3.1. Portland çimentosunu oluşturan oksitler ve yaklaşık miktarları Çizelge 3.2. Çimentonun ana bileşenleri Çizelge 3.3. Çimentonun ana bileşenlerinin özellikleri Çizelge 3.4. Silis dumanının puzolanik aktivite ve su ihtiyacının diğer puzolanlar ile karşılaştırılması Çizelge 3.5. Silis dumanının kimyasal kompozisyonu Çizelge 3.6. Silis dumanının beton özellikleri üzerine etkileri Çizelge 4.1. Kullanılan çimentonun kimyasal bileşimi Çizelge 4.2. Kullanılan çimentonun fiziksel özellikleri Çizelge 4.3. Silis dumanı kimyasal kompozisyonu Çizelge 4.4. Karışık agrega granülometrisi ve TS 706 standart sınırları Çizelge 4.5. Harç numunelerde kullanılan kuma ait fiziksel özellikler Çizelge 4.6. Harç numunelerde kullanılan kuma ait elek analizi sonuçları Çizelge 4.7. Bir metreküp beton karışımı için gerekli yaklaşık malzeme miktarları Çizelge 5.1. Harç karışımlarının kıvam değerleri ve akışkan miktarları Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti Çizelge 5.7. Islak kür edilen harç basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı Çizelge 5.8. Kuru kür edilen harç basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı Çizelge 5.9. Kuru kür edilen harç basınç mukavemetlerinin ıslak kür edilen harç basınç mukavemetine oranı IX

12 Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti Çizelge Islak kür edilen harç eğilme mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune eğilme mukavemetine oranı Çizelge Kuru kür edilen harç eğilme mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune eğilme mukavemetine oranı Çizelge Kuru kür edilen harç eğilme mukavemetlerinin ıslak kür edilen harç eğilme mukavemetine oranı Çizelge Islak kür edilen harçların aşınma oranları Çizelge Kuru kür edilen harçların aşınma oranları Çizelge Kür şartlarının aşınmaya etkisi Çizelge Kuru kür edilen harçların karbonatlaşma değerleri Çizelge Harçların ağırlıkça su emme oranları Çizelge Harçların boşluk oranları Çizelge Harçlara ait kapiler su emme katsayıları Çizelge Taze betonların sarsma tablası yayılma değerleri ve akışkan miktarı Çizelge Taze betonların birim ağırlık ve kydh birim ağırlıkları Çizelge doz karışımlara ait basınç mukavemeti Çizelge dozlu beton basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı Çizelge doz karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri Çizelge dozlu beton basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı Çizelge doz karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri Çizelge dozlu beton basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı X

13 Çizelge gün ıslak ve kuru kür edilen betonların basınç mukavemetleri Çizelge Farklı kür edilen betonların basınç mukavemetleri oranı ve % farkları Çizelge Hızlandırılmış ılık su kürü basınç mukavemeti sonuçları Çizelge Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğimleri Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 3 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 7 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 28 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 180 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 500 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı Çizelge günlük betonlara ait ultrasonik ses dalgası hızları Çizelge Ultrases sonuçlarının pratik değerlendirilmesi XI

14 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA NO Şekil 3.1. Eğilme deneyi Şekil 3.2. Basınç deneyi Şekil 4.1. Beton karışımlarda kullanılan agreganın granülometri eğrisi Şekil 4.2. Harç numunelerde kullanılan kuma ait elek analizi grafiği Şekil 5.1a. Islak ve kuru kür numunelerinin basınç mukavemeti ile eğilme mukavemeti ilişkisi Şekil 5.1b. Her iki kür durumundaki numunelerinin basınç mukavemeti ile eğilme mukavemeti ilişkisi Şekil 5.2a. Aşınma % ağırlık kaybı-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil 5.2b. Aşınma % ağırlık kaybı-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil 5.3a. Aşınma % ağırlık kaybı-eğilme mukavemeti ilişkisi Şekil 5.3b. Aşınma % ağırlık kaybı-eğilme mukavemeti ilişkisi Şekil 5.4. Karbonatlaşma yapan harç numuneleri Şekil 5.5. Boşluk oranı-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil 5.6. Boşluk oranı-aşınma ilişkisi Şekil 5.7a. Su emme oranı- kapiler su emme katsayısı ilişkisi Şekil 5.7b. Boşluk oranı- kapiler su emme katsayısı ilişkisi Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) XII

15 Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi(350 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemetizaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Şekil Kuru ve ıslak kür şartlarından elde edilen betonların basınç mukavemeti ilişkisi Şekil Ilık kür edilen 350 dozlu beton numunelerin basınç mukavemeti Şekil Ilık kür edilen 400 dozlu beton numunelerin basınç mukavemeti Şekil Ilık kür edilen 450 dozlu beton numunelerin basınç mukavemeti Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (3 günlük) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (7 günlük) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (28 günlük) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (180 günlük) XIII

16 Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (500 günlük) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (3 günlük) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (7 günlük) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (28 günlük) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (180 günlük) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (500 günlük) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (3 günlük) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (7 günlük) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (28 günlük) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (180 günlük) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (500 günlük) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (3 günlük) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (7 günlük) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (28 günlük) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (180 günlük) XIV

17 Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (500 günlük) Şekil Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğimzaman ilişkisi Şekil Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğimsilis dumanı ilişkisi Şekil Islak kür-kuru kür ultrasonik dalga hızları ilişkisi Şekil Şahit betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil %10 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil %15 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil %20 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Şekil Harç numune ile beton numune basınç mukavemetleri ilişkisi Şekil Kür şartı-harç ve beton numune basınç mukavemetleri ilişkisi XV

18 SİMGELER VE KISALTMALAR A B D E.K. K.K. L Ö.A. Ö.Y. P σ : Kesit alanı : Numune kesitinin kenar uzunluğu : Numune kesitinin yüksekliği :Erimez kalıntı : Kızdırma kaybı : Destek silindirleri arasındaki mesafe : Özgül ağırlık : Özgül yüzey : Uygulanan kuvvet : Eğilme dayanımı XVI

19 1. GİRİŞ Fatih ÖZCAN 1. GİRİŞ Doğayı kirleten endüstriyel atıkların beton üretiminde kullanılmak üzere değerlendirilmesi, günümüzde yapılan çalışmaların çoğunluğunu teşkil etmektedir ve bu eğilim gün geçtikçe artmaktadır. Ülkemizin yaşamış olduğu depremlerde karşılaşılan en önemli sorunlardan birisi yapılarda üretilen betonun kalitesizliği ve betonu oluşturan malzemelerin uygun oranlarda kullanılmamasıdır. Son yıllarda beton üretimi ve kullanımı alanlarında birçok yeni gelişmeler ortaya çıkmıştır. Bunlar arasında yüksek dayanımlı betonun üretilmesi ve kullanılması en önemli gelişmelerden birisidir. Bu sayede beton basınç mukavemeti 1000 kgf/cm 2 yi geçen değerlere ulaşmıştır. Bu seviyede üretilen betonların dizaynında vazgeçilmez unsurlardan birisi de silis dumanıdır. Endüstriyel üretim yapan birçok ülkede hava kirliliğini önlemek amacıyla atmosfere bırakılan gazlar özel filtreler yardımıyla tutulmaktadır. Toplanan bu atık maddelerin ne yapılacağı ise önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu tür atık malzemelerden birisi olan silis dumanı ile ilgili ilk çalışmalar 1969 lu yıllarda Norveç de başlamıştır. Silis dumanı, silisyum metali veya ferrosilisyum (FeSi) alaşımlarının üretimi sırasında kullanılan elektrik ark fırınlarında yüksek saflıktaki kuvarsitin kömür ve odun parçacıkları ile indirgenmesi sonucu elde edilen çok ince taneli tozdur. Fırınların düşük sıcaklıktaki üst bölümlerinde SiO gazı hava ile temas ederek hızla okside olur ve amorf SiO 2 olarak yoğunlaşarak silis dumanı bileşiminin hemen hemen tamamını oluşturur. Alaşımdaki silisyum içeriğine bağlı olarak silis dumanındaki SiO 2 miktarı da artar. Bu miktar silisyum metalinde %98'e ulaşır (Yeğinobalı 2002). Puzolanik özelliklere sahip bir çok doğal ve yapay madde çok eski zamanlardan günümüze değin yapım alanında ve beton üretiminde çeşitli amaçlarla kullanılmışlardır. Betonun temel bileşimlerinden olmayan bu maddeler, gelişen beton teknolojisinde betonun çeşitli fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerini değiştirmek ve üretimde ekonomi sağlamak amacıyla kullanılan katkı maddeleri olarak adlandırılmaktadır. 1

20 1. GİRİŞ Fatih ÖZCAN Ülkemizde endüstriyel atıklardan uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı ve diğer doğal puzolanlar, mineral katkı maddesi olarak bilinirler. Harç ve beton üretiminde genellikle ikincil bağlayıcı madde olarak portland çimentosunun ağırlık yüzdesi oranında, çimentonun bir kısmı yerine veya ilave olarak bazen de çimentoya önceden karıştırılarak katkılı çimento şeklinde kullanılmışlardır (Ekinci, 1995). Betonda kullanılan mineral katkı maddeleri, portland çimentosuna benzer minerolojik ve kimyasal bileşimler ile fiziksel özelliklere sahip olmalarına rağmen büyük çoğunluğunun kendi başlarına bağlayıcılık yetenekleri yoktur. Bu maddeler puzolanik aktiviteleri nedeniyle hidratasyon ürünlerinin oluşumunda etkinlik göstererek bağlayıcı hamur yapısını değiştirirler. Böylece betonun çeşitli özellikleri iyileştirilirken, puzolanik aktivitesi yüksek olan mineral katkı maddeleri, boşluk yapısını iyileştirerek daha yoğun bir bağlayıcı hamurun oluşmasını, agrega-hamur ara yüzeyindeki aderansın artmasını sağlamakta ve yüksek mukavemetlere erişilmesi mümkün olabilmektedir (Özturan, 1991: Sevim, 2003). Silis dumanı, amorf yapıya sahip olduğundan, çok ince taneli ve yüksek miktarda SiO 2 içerdiğinden mükemmel bir puzolanik malzemedir. Diğer puzolanik malzemeler gibi, kalsiyum hidroksitle sulu ortamda birleştirildiği takdirde, hidrolik bağlayıcılık göstermektedir. Silis dumanı, portland çimentosu klinkeriyle ve küçük bir miktardaki alçıyla birlikte öğütülerek silis dumanlı çimento (çimento-silika füme) üretiminde kullanılabilmektedir. Ancak, asıl kullanımı beton katkı maddesi tarzındadır. Silis dumanının çok ince tanelerden oluşması, taze betonun kıvamını ve işlenebilirliğini azaltmakta, su ihtiyacını artırmaktadır. Bu nedenle, yüksek dayanımlı beton üretimi için katkı maddesi olarak silis dumanı kullanıldığında, ayrıca su azaltıcı katkı maddesi de kullanılmaktadır (Erdoğan, 2003). Süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkılardaki gelişmeler sonucu yüksek dayanımlı ve yüksek performanslı betonların vazgeçilmez bir bileşeni haline gelen silis dumanı, günümüz endüstrisine problem yaratan bir atık değil ekonomik değeri olan bir madde haline gelmiştir. Eldeki rakamlara göre dünyadaki yıllık silis dumanı üretimi l milyon ton civarında olup bunda A.B.D'nin payı l ton, Norveç'inki ise ton kadardır (Yeğinobalı, 2002). 2

21 1. GİRİŞ Fatih ÖZCAN Silis dumanı katkılı çimento ve betonlar yüksek dayanım ve dayanıklılık isteyen yerlerde kullanılmaktadır. Silis dumanının beton içindeki davranışı fizikokimyasaldır. Bu davranışın fiziksel kısmı çimento hamuru matrisindeki, özellikle de agrega-çimento arayüzeyindeki, boşluk sisteminin boyutunun küçültülmesidir. Kimyasal kısım ise zayıf kalsiyum-hidroksit (kireç) kristallerini kalsiyum silikat hidrateye dönüştüren puzolanik reaksiyondan oluşmaktadır (Toutanji and Bayasi, 1999; Özturan, 1993: Atiş ve ark. 2004). Bu davranış sonucunda silis dumanı, beton basınç ve çekme dayanımını artırmanın yanısıra durabilite ve geçirimsizlikte de oldukça önemli iyileşmeler sağlar ( Toutanji and Bayasi, 1999). Silis dumanının beton içinde kullanılması, betonun asit ve sülfat saldırılarına karşı durabilitesini artırmakta, boşluk oranını ve geçirimliliğini azaltmaktadır (Aköz ve ark. 1995; Turker ve ark, 1997; Aköz ve ark, 1999; Erdoğan, 2003). Aşınmaya karşı direncini artırmakta, alkali-silis reaksiyonundan dolayı oluşacak genleşmeyi azaltmaktadır ( Mehta, 1985: Atiş ve ark. 2004). Silis dumanının beton katkı maddesi olarak uygulama alanları, yerinde dökülmüş veya prefabrike yüksek dayanımlı veya erken dayanımı yüksek beton elemanları, ağır aşınmaya maruz döşemeler ve yol kaplamaları, erozyona ve oyulmaya maruz hidrolik yapılar, zararlı kimyasallara maruz betonlar, deniz yapıları, yüksek dayanımlı hafif beton elemanlar, beton elemanların onarımı ve güçlendirilmesi, çelik donatının korunması, yüksek performanslı çimento şerbet ve sıvaları sayılabilir. Türkiye'de silis dumanı Antalya'da Etibank Elektrometalurji A.Ş. tesislerinde elde edilmektedir. Ferrosilisyum ve silikoferrokrom baca tozları olarak yıllık üretim miktarları toplam l ton arasında değişmektedir. Buradan elde edilen silis dumanı 1980'li yılların sonlarından itibaren özellikle üniversitelerimizde çimento ve beton katkı maddesi olarak çeşitli araştırmalarda kullanılmıştır. Bileşimleri Çizelge 3.5'de verilen silis dumanları zaman zaman inşaat, yalıtım ve ateş tuğlası endüstrilerinden alıcı bulmuştur. Son yıllarda bazı hazır beton üreticileri tarafından kullanılmaktadır (Yeğinobalı 2002). Bu doktora tez çalışması ile, ülkemizde üretilmekte olan silis dumanının beton ve harç karışımları içinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaç doğrultusunda harç ve beton karışımlar üzerinde Bölüm 4.4 de anlatılan seri deneyler 3

22 1. GİRİŞ Fatih ÖZCAN yürütülmüş olup, silis dumanının harç ve beton karışımlar üzerinde ne şekilde etkili olduğu geniş bir perspektif ile ortaya konmaya çalışılmıştır. 4

23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Giriş Beton teknolojisinde son yıllarda meydana gelen gelişmeler, yüksek dayanımlı ve yüksek performanslı beton üretilebilmesi yönündedir. Bu amaç doğrultusunda birçok bilimsel çalışmada, çimentonun hidratasyonuna katılmayan, fakat taze betonun reolojisi açısından gerekli olan suyun, mukavemet ve durabilite üzerindeki olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak için su miktarını azaltmanın yolları araştırılmıştır. Yüksek mukavemetli beton elde etmenin önündeki ikinci bir engel ise çok yüksek kompasiteli bir karışım hamurunun elde edilebilmesidir. Yüksek mukavemetli beton elde edilmesindeki bu iki aşamalı problemin çözümü süperakışkanlaştırıcıların ve mineral katkıların beton üretiminde kulanılmasıyla birlikte oldukça kolaylaşmıştır. Organik kökenli kimyasal katkılar (süperakışkanlaştırıcılar) karışımdaki çimento taneciklerinin topaklanmalarını önleyerek, betonun işlenebilirliği sağlayacak olan suyun topaklanan bu çimento tanelerinin arasından kurtulmasını sağlamakta ve böylece aynı işlenebilirlik için gerekli olan su miktarı azalmaktadır. Karışıma giren su miktarının azalması ise basınç mukavemetini artırma yönünde etkili olacaktır. Karışıma girecek olan su miktarı süperakışkanlaştırıcı ile çözüldükten sonra ikinci aşamada sertleşmiş betonun en zayıf noktası olan agrega-çimento hamuru geçiş bölgesinin güçlendirilmesi gerekmektedir. Agrega-çimento hamuru geçiş bölgesinin zayıf olmasının başlıca sebebi ise çimentonun hidratasyonu sonucunda bu bölgede oluşan düşük mukavemetli kalsiyum hidroksittir. Çok yüksek puzolanik aktivite ve çok ince taneli olmasıyla silis dumanı bu aşamada devreye girerek düşük mukavemetli Ca(OH) 2 kristallerini daha yüksek mukavemetli kalsiyum-silika-hidrat kristallerine (C-S-H) dönüştürmektedir. Silis dumanının yüksek puzolanik aktiviteye sahip olmasının nedeni ise yüksek oranda (%85~98) amorf yapıya sahip SiO 2 içermesinden ve çok ince taneli olmasından kaynaklanmaktadır. Yukarıda ifade edilen sebepler nedeniyle günümüzde süperakışkanlaştırıcılarla birlikte silis dumanı, yüksek mukavemetli ve performanslı 5

24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN betonların elde edilmesinde vazgeçilmez unsurlardan olmuşlardır. Silis dumanının beton özellikleri üzerinde olan etkileri ile ilgili çalışmalar aşağıda sunulmuştur Silis Dumanı İçeren Betonun Özellikleri İşlenebilme Kabiliyeti Silis dumanı katılan çimento hamurunda belirli bir kıvam için gerekli su ihtiyacı, yapışkanlık, viskozite, terleme ve özellikle agrega arayüzeyindeki iç yapı değişikliğe uğrar. Bu değişiklikler, taze ve sertleşmiş betonun birçok özelliğini de etkilemektedir. Çok ince ve yuvarlak silis dumanı taneleri daha iri çimento tanelerinin arasına girerek burada sıkışan suyu dışarı iterler ve taze hamurun kıvamı üzerinde etkili hale getirirler. Bu olumlu etkiye karşın silis dumanı tanelerinin oluşturduğu büyük yüzey alanı su ihtiyacını artıracak ve kıvamı olumsuz etkileyecektir. Dolayısı ile kıvam, hamurdaki çimento ve silis dumanı miktarları ile su/bağlayıcı malzeme orantısı gibi faktörlere bağlı olarak değişebilecektir. Araştırmalara göre çimentonun %5'i kadar katılan silis dumanı su ihtiyacını fazla değiştirmemekte, daha büyük miktarlarda ise su ihtiyacı artmaktadır. Benzer şekilde, çimentonun %7.5'dan fazlası yerine silis dumanı katıldığında hamurun akma sınırı ve viskositesinin arttığı, daha az miktarlarda ise azaldığı bulunmuştur (Ivanov ve Roshevelov, 1990). Khayat ve Aitcin (1992) ye göre, geleneksel betonlarda su azaltıcı katkılar olmadan %5 silis dumanı ilavesi su ihtiyacında artışa neden olmamaktadır. Süperakışkanlaştırıcısız yapılan bir betonda belirli bir slamp değeri için silis dumanının artması ile su ihtiyacı artmıştır. Yüksek oranlarda silis dumanı ve süperakışkanlaştırıcı ilavesinin su ihtiyacını azaltmakta olduğunu bunu da yüksek oranda kullanılan süperakışkanlaştırıcının silis dumanı ve çimento partüküllerini çok iyi yaymasına bağlayarak silis dumanının filler etkisine dikkat çekmişlerdir. 6

25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Öztok ve Yeğinobalı (1997), silis dumanının genelde betonun su ihtiyacını artırdığını, yüksek dayanımlı betonlarda, işlenebilirliğin iyi olması için silis dumanının curuf ve uçucu kül gibi bir bağlayıcı ve süperakışkanlaştırıcı ile birlikte kullanılmasının daha uygun olacağını bildirmişlerdir. Duval ve Kadri (1998), silis dumanının betonun işlenebilirliğine ve basınç mukavemetine etkisini iki değişik çimento kullanarak incelemişlerdir. Su/bağlayıcı oranını 0.25~0.45 arasında değiştirdikleri çalışmalarında, %10 ve daha düşük oranlarda silis dumanı kullanımının işlenebilirliğe olumlu etkisinin olduğunu, su/bağlayıcı oranının düşmesiyle silis dumanının işlenebilirlik üzerindeki bu etkisinin daha da belirgin hale geldiğini bildirmişlerdir. Karışımlarda kullanılan süperakışkanlaştırıcı miktarının ise çimentonun C 3 A ve alkali-sülfat içeriğine bağlı olarak değiştiğini bildirmişlerdir. Silis dumanlı beton, sadece portland çimentosu ile yapılmış olan betondan çok daha kohezifdir. Gerek yüksek kohezyondan ve gerekse ince katı taneciklerin arasında daha çok temas olmasından, silis dumanlı beton yapımında, katkısız betona göre 3-5 cm kadar daha yüksek bir çökme hedeflenmelidir (Jahren, 1983: Erdoğan, 2003). Mazloom ve ark. (2004), yüksek mukavemetli betonların kısa ve uzun vadedeki mekanik özelliklerini inceledikleri çalışmalarında sabit slamp ( mm) değeri için yüksek oranlarda silis dumanı katılması durumunda betonun işlenebilirliğinin düştüğünü ve daha fazla süperakışkanlaştırıcı gerektiğini belirtmişlerdir Kanama, Terleme, Hava Sürükleme, Ayrışma Tachibana ve ark. (1990), 120 sn boyunca sarsma tablasında sarstıkları betonlardan, 230 mm slampa ve 0.25 su/(çimento+silis dumanı) oranındaki yüksek mukavemetli betonlarla, 85 mm slamp ve 0.55 su/çimento oranındaki silis dumanı içermeyen betonların segregasyona karşı benzer davranış sergilediklerini, uzun süreli vibrasyon sonucunda silis dumanı katılan betonların özellikle yüksek slamp değerlerinde segregasyon eğilimi gösterdiğini ifade etmişlerdir. 7

26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Berktay (1991), 2.Ulusal Beton Kongresinde, normal betonların tersine olarak çok yüksek performanslı betonların üst yüzeylerinde terleme görülmediğini, bu nedenle betonun erken kurumasına ve plastik rötre çatlaklarına engel olmak için özenli bakım gerektiğini raportör görüşü olarak sunmuştur. Khayat ve Aitcin (1992) ye göre, silis dumanı ilavesi ile taze betonun viskozite ve yapışkanlığı artmıştır. Böylece özellikle süperakışkanlaştırıcı ilave edildiğinde silis dumanı ilave edilen beton silis dumansız betonlara göre segregasyona daha az eğilim göstermiştir. Rols ve ark. (1999), kendiliğinden yerleşen beton özelliklerinin farklı viskozite ajanlarıyla etkileşimini inceledikleri çalışmalarında, bu tür betonların maliyetinin yüksek olduğunu bu yüzden çökeltilmiş silika ve nişasta gibi viskozite ajanlarının maliyeti düşürebileceğini, kullandıkları bu ajanların 5 saat sonra sınırlı kanama geliştirdiklerini ve segregasyona direnç göstererek mekanik performanslarınında, düşük çimento miktarı ve yüksek su-bağlayıcı oranına rağmen, oldukça yüksek olduğunu bildirmişlerdir. Silis dumanlı betonlarda kullanılan silis dumanı miktarı arttıkça, betonun belirli miktarda sürüklenmiş havaya sahip olabilmesi için, daha fazla miktarda hava sürükleyici katkıya ihtiyaç olmaktadır. Bu durum muhtemelen, silis dumanının çok ince taneli olmasından ve bir miktar karbon içermesinden kaynaklanmaktadır (Erdoğan, 2003) Silis dumanının çok ince taneli olması, taze betonun içerisindeki suyu daha iyi tutmasına ve bu nedenle betonun daha az terleme göstermesine yol açmaktadır. Terlemenin az olması, beton yüzeyinin düzeltilme işlemine daha erken başlanılmasına imkan vermektedir. Diğer yandan, terlemenin çok düşük olması nedeniyle plastik büzülme çatlakları daha kolay oluşabilmektedir (Erdoğan 2003) Priz Süresi Temiz ve Yeğinobalı (1995), çimentoya %40 oranına kadar katılan uçucu küllerin priz sürelerini uzatırken, %8 oranına kadar kül yerine silis dumanı katılması 8

27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN ile priz sürelerinde dakikalık kısalmaların sağlanabildiğini, uçucu kül katkısının hamurlarda hacim genleşmesini biraz artırmakta, ancak silis dumanı ilavesi ile bu artışın biraz önlenebileceğini uçucu kül ve silis dumanı katkılı çimento hamur ve harçlar üzerine yaptıkları çalışmada belirtmişlerdir. Çimento ağırlığının %7~%10 u kadar silis dumanı katılarak yapılan betonların priz süreleri, katkısız betonlardan fazla farklılık göstermemektedir. Daha çok miktarda silis dumanı kullanıldığı takdirde, priz süresi biraz daha uzun olabilmektedir (Erdoğan, 2003) Hidratasyon Isısı Silis dumanı katkısının hidratasyon ısısı üzerindeki etkisi çimentonun ne kadarı yerine katıldığına ve akışkanlaştırıcı kullanma durumlarına bağlı olarak değişebilmektedir. Silis dumanı katkısının betonda sadece hidratasyon ısısını azaltmak amacı ile kullanılması tavsiye edilmemektedir (Malhotra, 1993). Silis dumanı ve süperakışkanlaştırıcı betonun hidratasyonunu farklı şekilde etkilerler. Silis dumanı, çimento hidratasyonunu hızlandırırken, süperakışkanlaştırıcıların hidratasyonu geciktirdiği kaydedilmiştir. Süperakışkanlaştırıcı ve silis dumanının birlikte kullanılmasının hidratasyon yapma şekli henüz ciddi olarak tam araştırılmamıştır. Silis dumanı, trikalsiyum silikatın (C 3 S) hidratasyonunu hızlandırarak çimentonun ilk hidratasyonunu etkiler. Özellikle hidratasyon esnasında meydana gelen ilk ısı yayılmasından sorumludur (Roberto ve Kenneth, 1999 : Özbek, 2002). Araştırmacılar silis dumanı katkısının ilk 2-3 saat içinde hidratasyon ısısını artırdığını, ancak ileri yaşlarda eşit çimento dozajı bazında açığa çıkan ısıyı azalttığını belirtmektedirler. Başlangıçtaki ısı artışı silis dumanının çimento hidratasyonunu hızlandırması ile açıklanmaktadır (Bentur ve Goldman, 1989; Meland, 1983; Sellevold ve ark, 1982 : Yeğinobalı, 2002). Langan ve ark (2002) portland çimentosunun hidratasyon ısısına silis dumanı ve uçucu külün etkisini araştırmışlar ve yüksek su/bağlayıcı oranında silis dumanının 9

28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN çimento hidratasyonunu hızlandırdığını, düşük su/bağlayıcı oranında ise yavaşlattığını bildirmişlerdir. Çimento ağırlığının %10 u kadar silis dumanı kullanılarak yapılan betonların ilk 72 saat içersindeki hidratasyon ısısı, silis dumanı kullanılmayan betonlardan daha fazla olabilmektedir. Ancak, silis dumanlı betonlarda, silis dumanı kullanılmayan betonlara göre yaklaşık %8~%10 kadar daha az hidratasyon ısısı çıkmaktadır (Erdoğan, 2003) Basınç Dayanımı Araştırmacılar silis dumanı katkısının beton dayanımı üzerindeki olumlu etkisini daha ziyade agrega-hamur arayüzeyini kuvvetlendirmesine bağlamaktadırlar. Bazılarına göre çimentonun %15'i yerine katıldığında ortama her çimento tanesine karşın iki milyon silis dumanı tanesi girmektedir (Mindess, 1988; Detwiler, 1990; Cohen ve ark, 1990). İnce silis dumanı taneleri arayüzeydeki boşlukları doldurmakta, terleme azaldığı için agrega teneleri altında daha az su toplanmakta ve daha yapışkan hale gelen hamur ile agrega teneleri arasındaki fiziksel aderans artmaktadır. Turanlı (1995), mikrosilisin çimento üretiminde kullanılabilmesine yönelik yaptığı çalışmada, portland çimentosu klinkerine kütlece 5, 10, 15 ve 20 kısım mikrosilis ve %4 alçıtaşı ile çimento üreterek, mekanik ve fiziksel özelliklerini araştırmıştır. Mikrosilisin öğütülme aşamasında katılmasıyla elde edilen mikrosilisli çimentolar, mikrosilisin kullanım sırasında portland çimentosuna katılmasına göre daha düşük sonuçlar vermiştir. Erdoğdu, Kurbetci ve Doğan (1996), silis dumanının katkılı çimento ile kullanımı üzerine yaptıkları bir çalışmada, 28 günlük oranlara bakıldığında katkılı çimentonun dayanım oranlarının silis dumanının artışı ile lineere çok yakın bir artış gösterdiğini, portland çimentosunda ise %9 oranında silis dumanı katkısı ile yüksek dayanım oranı artışının sağlanmakta olduğunu, oranın %18 e çıkması durumunda dayanım oranındaki artışın çok düşük olduğunu hatta 400 dozda dayanım oranının artış göstermediğini belirtmişlerdir. 10

29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Silis dumanının değişik kür şartlarında çuruflu çimentoya katılmasının etkilerinin araştırıldığı bir çalışmada silis dumanının 5 0 C ve 22 0 C kür şartlarında mukavemeti arttırdığı, 39 0 C ve 52 0 C gibi yüksek sıcaklıklarda anlamlı bir katkısının olmadığı belirtilmiştir (Çark ve Sümer, 1996). Taşdemir (1996), mikrofiller malzemelerin betonun mekanik özelliklerine etkisini incelediği çalışmasında, kalker unu, karbon siyahı, silis unu, silis dumanı ve uçucu kül gibi beş ayrı mikrofiller malzeme kullanmıştır. Su-bağlayıcı oranını 0.40 olarak aldığı çalışmasında, silis dumanı katkılı betonlarda basınç dayanımının normal betonlara göre belirgin bir artış gösterdiğini, diğer mikrofiller malzemelerin basınç dayanımda belirgin bir değişiklik sağlamadığını bildirmiştir. Silis dumanı, betonun fiziksel ve reolojik özellikleriyle birlikte mekanik özelliklerinide etkilemektedir. Silis dumanı puzolanik aktivitesi nedeni ile serbest kireci bağlayarak silika jeli oluşturur. Agrega etrafındaki geçiş bölgesi kalınlığını azaltır. Çimento hamurunun yoğunluğunu artırır. Bunun sonucu olarak da dayanım artar. Ancak, süperakışkanlaştırıcı kullanılmaz ise istenen işlenebilmeyi sağlamak için su gereksinimi artacağından dayanımda bir miktar azalma olur. Bu nedenle, istenen beton özellikleri için optimum silis dumanı oranı, su-bağlayıcı oranı ve süperakışkanlaştırıcı katkı oranı ön deneylerle belirlenmelidir (Aköz ve Biricik, 1998). Bazı araştırmacılar betonlardaki mukavemet artışının büyük oranda yüksek kalitedeki bağlayıcı hamurunun yapısından kaynaklandığını rapor etmişlerdir. Cong ve ark (1992), çimento hamurlarına %18 e kadar silis dumanı ilave etmişler ve silis dumanıyla birlikte süperakışkanlaştırıcı kullanımının çimento hamurlarının mukavemetini arttırdığını bildirmişlerdir. Darwin ve ark (1988), çimentoya %15 silis dumanı ikamesinin hem çimento hamurlarının hem de harçların mukavemetini arttırdığını, ancak silis dumanının mukavemet kazandırma oranının harç numunelerde çimento hamurlarına göre daha fazla olduğunu bildirmişlerdir (Toutanji ve Bayasi, 1999). Chakraborty ve Dutta (2001), Hindistanda üretilen çimentoları kullanarak değişik kür sıcaklıklarında silis dumanı ile modifiye edilmiş harçlar üzerinde yaptıkları çalışmalarında, optimum silis dumanı ikame oranının %8~%12 arasında 11

30 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN değiştiğini, bu oranın ASTM Tip I çimentosuyla yapılan ikame oranlarında daha düşük olmasının nedenini ise Hindistanda üretilen çimentoların C 3 S içeriğinin düşük olmasına bağlı olduğunu ifade etmişlerdir. Yajun ve Cahyadi (2003), silis dumanı ilave edilmiş çimento pastalarının mikroyapısını ve mukavemetlerini araştırdıkları çalışmalarında silis dumanı ikamesi ile sertleşmiş çimento pastalarının hem mikroyapılarının iyileştiğini hemde mukavemetlerinin arttığını, silis dumanı partiküllerinin topaklanmasının 28 güne kadar olan basınç mukavemetlerinde etkili olmadığını bildirmişlerdir. Bhanja ve Sengupta (2003), değişik S/Ç oranlarında toplam 32 farklı karışım ile hazırladıkları betonlarda optimum silis dumanı miktarının bütün S/Ç oranlarında farklı olduğunu, mineral katkılı betonların basınç mukavemeti tahminlerinde geleneksel betonlarda kullanılan kanunların doğrudan uygulanamayacağını bunların modifiye edilmesinin gerektiğini belirtmişlerdir. Malhotra ve ark (1992), çimento ağırlığının %5~%15 i kadar silis dumanının kullanılmasıyla, su/(çimento+silis dumanı) oranı 0.60 olan betonlarda ilk üç gün içerisinde belirgin bir dayanım artışı olmadığını, fakat bu oranın 0.40 a indirilmesiyle, ilk günlerde de dayanım artışı elde edildiğini bildirmişlerdir. Bir başka araştırmada, 18 saatlik basınç dayanımı olarak 210~450 kgf/cm 2 gibi değerler elde edilmiştir (Erdoğan, 2003). Betonun 28 günlük dayanımını artırmayı amaçlayan çalışmalarda silis dumanının genellikle çimentonun %5-%20'si oranlarında betona katıldığı ve gerekli işlenebilmeyi sağlamak için %10'dan yukarı miktarların süperakışkanlaştırıcı katkılarla birlikte kullanıldığı görülmektedir. Yüksek dayanımlı betonlarda silis dumanı çimentonun ağırlıkça yaklaşık %15'i yerine katılmaktadır. Bu betonlarda çimento dozajını kg/m 3 sınırının üstüne çıkarmak veya su/bağlayıcı orantısını 0.30'un altına indirmek gibi zorlamalar fazla yarar sağlamamaktadır (Yogendran ve ark. 1987; Goldman ve Bentur, 1989: Yeğinobalı, 2002). Silis dumanı katkısı yüksek dayanımlı hafif beton üretiminde de yararlı olmaktadır. Genleşmiş kil agregası kullanarak ve %20 silis dumanı ile birim ağırlığı 1,35 kg/m 3 'ü geçmeyen, basınç dayanımı 100 MPa'a ulaşan betonlar elde edilmiştir. Doğal hafif agregalarla yapılan bir çalışmada ise %15 silis dumanı katkısı ile birim 12

31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN ağırlığı 2000 kg/m 3, basınç dayanımı 50 MPa civarında olan betonlar elde edilmiştir (Yeğinobalı, 2002). Rao ve Prasad (2002) silis dumanı ile ürettikleri yüksek mukavemetli beton kirişlerde çatlak oluşma davranışını ve enerjisini ölçmüşler ve basınç mukavemetinin artışı ile enerji miktarında da bir artış olduğunu, nisbeten daha gevrek çatlak oluşumu meydana geldiğini bildirmişlerdir. Alaettin ve ark. (2003), pomza agregası, uçucu kül ve silis dumanı kullanarak ürettikleri yüksek dayanımlı hafif betonlarda, silis dumanı ile hava kurusu birim ağırlığı 1800 kg/m 3 ve silindir basınç mukavemeti 40 MPa olan hafif beton üretiminin mümkün olduğunu ifade etmişlerdir. Mazloom ve ark (2004), yüksek mukavemetli betonların kısa ve uzun vadedeki mekanik özelliklerini inceledikleri çalışmalarında, su içerisinde kür ettikleri silis dumanlı betonlarda 90 günden sonra basınç mukavemetindeki artışın gözardı edilebileceğini vurgulamışlardır Aşınma Laplante ve ark (1991), su/bağlayıcı oranını 0.48 aldıkları karışımlara %8 oranında silis dumanı ilave etmişler ve hem silis dumanlı hemde konrol betonlarının aşınma mukavemetlerini ölçmüşlerdir. Granit ve kireçtaşı kullandıkları karışımlarda silis dumanının aşınma mukavemeti üzerinde etkili olduğunu ve bunun da kireçtaşı kullanılan karışımlarda daha belirgin olduğunu bildirmişlerdir. Ayrıca yazarlar düşük su/çimento oranının ve kullanılan agrega kalitesinin aşınma mukavemeti üzerinde %8 silis dumanı ikamesinden daha fazla etkili olduğunu bildirmişlerdir. Ekinci (1995) nin bildirdiğine göre, Holland ve ark (1986) aynı cins agrega üzerinde yaptıkları aşınma kaybı araştırmasında, su/bağlayıcı oranı 0.45 olan.kontrol betonu 72 saatlik aşınma uygulaması sonunda %6.9 aşınma kaybı göstermiştir. Aynı şartlarda olmak üzere, çimentonun %17.6 hacmi oranında silis dumanı ve su/bağlayıcı oranı 0.53 olan betonlarda %5 aşınma kaybı ve çimentonun %42.9 hacmi oranında silis dumanı ve su/bağlayıcı oranı 0.21 olan betonlarda da %2.2'lik. aşınma kaybı saptamışlardır. 13

32 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Beton yüzeylerinin servis koşulları altında bozulup çatlayarak parçalanması trafik yükleri altında veya akarsuların etkisi ile erozyon ve oyulma şeklinde meydana gelir. Silis dumanı katkısı gerek hamur gerekse hamur-agrega arayüzey dayanımlarını artırması nedeni ile betonun bu gibi yıpratıcı etkilere karşı direncini artırmaktadır. Böhme cihazı ile yapılan deneylerde çimentonun %10'u kadar katılan silis dumanı ile aşınma kaybının %40 mertebesinde azaltılabileceği bulunmuştur (Ekinci ve Yeğinobalı, 1995) Rötre Collepardi ve ark. (1991) nın bildirdiklerine göre silis dumanı katkılı çimento karışımları katkısız olanlara göre daha yüksek rötre potansiyeli içerir. Karıştırma yönteminin silis dumanı katkılı betonlarda çatlak oluşması üzerine önemli etkisi olduğu deneylerde görülmüştür. Çimento ve silis dumanı normal biçimde suyla karıştırıldığında, kalıplanan ve nemli ortamda saklanan numunelerde ilk 24 saat içersinde bile çatlaklar oluşmuş, buna karşılık suyla silis dumanı önceden karıştırılarak elde edilen şerbete çimento katıldığında bu çatlaklara rastlanmamıştır. Böylece ön ıslatma yapılmadığı takdirde silis dumanının çimento şerbetinden su çekerek dahili kuruma rötresine ve dolayısı ile görünür çatlaklara neden olduğu düşünülebilir. Khayat ve Aitcin (1992) ye göre Johansen (1983), %0, 5, 10 ve 25 oranlarında silis dumanı ilaveli betonların kuruma rötrelerini incelemiş ve S/Ç oranı 0,60 dan küçük betonlarda önemli bir fark görememiştir. Bunun yanısıra %25 silis dumanı ilaveli betonlar silis dumanı katılmadan üretilenlere göre daha büyük kuruma rötresi değerleri vermiştir. Person (1998), yüksek mukavemetli betonların rötresi üzerine yaptığı nümerik ve deneysel çalışmasında 8 farklı beton karışımına değişik tip ve miktarlarda silis dumanı ilave etmiş, toplam rötrenin numune yaşı, su/bağlayıcı oranı ve silis dumanının tip ve miktarına bağlı olduğunu, silis dumanı ilavesi ile karbonatlaşma rötresinden kaçınılabileceğini belirtmiştir. 14

33 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Rao (2001), harçlarda uzun dönem kuruma rötresi üzerine silis dumanının ve agrega çapının etkisini araştırmıştır. Silis dumanın çok yüksek puzolanik aktivitesi ve incelik mekanizması nedeniyle 28 günlük erken dönemdeki kuruma rötresinde etkili olduğunu ve silis dumanı ilavesi ile bu dönemdeki kuruma rötresinin arttığını bildirmiştir. Ancak 365 günden sonra bu etkinin önemli olmadığını, harç numunelerin yaşlarıyla birlikte kuruma rötresindeki artışın düştüğünü, agrega çapının kuruma rötresi üzerinde oldukça önemli rol oynadığını agrega çapındaki artışın kuruma rötresini azalttığını ifade etmiştir. Zhang ve ark (2003), düşük S/Ç oranlarında çalıştıkları betonlar üzerinde otojen rötrenin, silis dumanının artması ve S/Ç oranının azalması ile arttığını belirtmişlerdir. Kontrol betonlarında S/Ç oranının 0.35 den 0.30 a düşürülmesi ile 98 günlük otojen rötrenin 40 mikro strainden 180 mikrostraine yükseldiği belirtilmiş, S/Ç oranının 0.26 ya düşürülmesi ile otojen rötrenin 197 mikrostraine çıktığı gözlemlenmiştir. Yapılan bu çalışmada 98 güne kadar olan otojen rötre mukavemetinin %60 ve daha fazlası ilk iki hafta içerisinde meydana gelmiştir. Mazloom ve ark (2004), silis dumanının toplam rötre üzerinde etkisinin olmadığını, karışımdaki silis dumanının artmasıyla yüksek mukavemetli betonlarda otojen rötrenin arttığını kuruma rötresinin ise azaldığını belirtmişlerdir Boşlukluluk ve Geçirgenlik Portland çimentosu ile birlikte kullanıldıklarında, mineral katkı maddelerinin beton bünyesindeki iri boşlukları küçültebilme ve betonun geçirgenliğini azaltabilme kabiliyetleri en önemli özellikleridir. Cabrera (1985), puzolanların beton geçirgenliğini indirgemekte çok etkili olduklarına işaret etmiştir. Silis duman ile üretilen 105 MPa lık çok yüksek performanslı bir betonda çimento hamuru matrisi bütünüyle homojen ve amorf görünüşlüdür. Çimento taneleri arasında üniform dağılmış silis dumanı tanecikleri hidratasyon ürünlerinin oluşum odaklarıdır. Normal betonlarda sürekli ağ yapısına sahip olan kapiler boşluklar silis dumanlı betonlarda azalmış ve süreksiz olmuştur. Hem filler hem de puzolan rolü 15

34 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN üstlenen silis dumanı tanecikleri çimento hamuru-agrega aderans bölgesini yoğun bir yapıya kavuşturmuştur (Malier, 1991). Akyüz (1991) betonun basınç mukavemetinin sertleşmiş çimento hamurundaki boşluk oranı kadar boşluk geometrisinden de etkilendiğini matematiksel bir modelle ortaya koymuş, böylece betonun basınç mukavemetini sadece boşluk oranına bağlayan formüllerin yetersiz olduğunu ayrıca yapısal boşluk oranını azaltmak kadar onları küreselleştirmenin de beton basınç mukavemetini önemli derecede arttıracağını belirtmiştir. Betonun mikro yapısal özellikleri doğrudan dayanıklılığını ve durabilitesini etkilemektedir. Betonun dayanımı haricinde geçirimsizlik, betonun potansiyel durabilitesinin en iyi göstergesidir. Çünkü beton geçirgen ise içine zararlı maddeler nüfuz edebilir. Zararlı maddeler, betonarme demirinin korozyonunu meydana getiren sülfat tesiri, karbonatlaşma ve klorürün nüfuzuna neden olmaktadır. Uygun çimento tipi ve içeriği, düşük su-çimento oranı, taze betonun uygun sıkıştırılması ve bakımı, betonun geçirimsizliğine katkısı olan faktörler arasında yer almaktadır (Hooton, 1993). Betonda, yüksek durabilite elde edebilmek için, yüksek derecede geçirimsizlik gerekmektedir. Yüksek derecede geçirimsiz beton, dıştan nüfuz eden kimyasal maddelere ve donma çözünme dayanıklılığı için kritik olan suyun beton bünyesine nüfuz etmesine karşı dayanıklı olacaktır. Nem, alkali-agrega reaksiyonunu aktif hale getirmede, betonarme çeliğinin korozyonunu başlatmada ve karbonatlaşma için kimyasal olarak gereklidir. Betonun geçirgenliğinin azaltılması, betonun durabilite potansiyelini iyileştireceği açıkça görülmektedir. Toutanji ve Bayasi (1999), değişik kür durumlarında silis dumanı katkılı betonların mukavenet ve permeabilite özelliklerini incelemişler ve buhar kürü ile birlikte su içersinde kür edilen numunelerde permeabilitenin azaldığını, havada kür edilen numunelerde ise arttığını bildirmişlerdir. Permeabilitedeki değişikliğin silis dumanı miktarıyla güçlü bir bağlantısı olduğunu bildiren araştırmacılar, %30 silis dumanı kullanılan ve havada kürlenen numunelerin permeabilitesinde önemli bir artış olduğunu vurgulamışlardır. 16

35 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Hassan ve ark (2000), mineral katkıların yüksek performanslı betonlar üzerindeki etkilerini normal portland çimentosuna silis dumanı ve uçucu kül ilavesi ile ürettikleri betonlara ait boşlukluluk, basınç mukavemeti ve geçirgenlik parametrelerini ölçerek yaptıkları değerlendirmede, uzun dönemde %10 silis dumanı ve %30 uçucu külün basınç mukavemeti gelişime katkılarının az olduğunu fakat geçirgenlik özelliklerine oldukça önemli bir oranda katkıda bulunduklarını ifade etmişlerdir. Canbaz (2001) ın bildirdiğine göre, Taşdemir ve ark (1997), tek eksenli basınç ve çekme deneylerinden sonra kırılma yüzeyleri optik mikroskop, agregaçimento hamuru temas yüzeyleri ise SEM/EDX (Taramalı Elektron Mikroskop/Enerji Dağılmalı- X Işını Analiz Cihazı) ile incelemişler ve silis dumanı içermeyen betonların agrega-çimento hamuru temas yüzeylerinde bol miktarda Ca(OH) 2 kiristallerinin mevcut olduğunu bildirmişlerdir. Bu kristallerin yer yer 20 mikron boyutunda olduğunu ve bununda agrega-çimento hamuru temas yüzeyinde boşluklar oluşturduğunu bildirmişlerdir. Silis dumanlı betonların su geçirimliliği katkısız betonlardan daha azdır. İnce tanelerin beton içersindeki boşlukları doldurması ve puzolanik reaksiyonların bir an önce başlayarak kapiler boşlukları azaltması, bunun muhtemel nedenleri olarak belirtilmektedir (Luther, 1989 : Erdoğan, 2003) Karbonatlaşma Karbonatlaşma, CO 2 gazının betona nüfuz etmesi sonucunda ortaya çıkmaktadır. Bu nüfuz, betonun geçirgenlik ve gözeneklilik özellikleriyle bağlantılıdır. Bu nedenle, betonun hem gözenekliliği hem de geçirgenliği karbonatlaşma mekanizmasında önemli rol oynamaktadır. Bunlardan başka, betonun karbonatlaşma oranı; kür durumu, su-bağlayıcı oranı, betonun karbonatlaşmaya maruz kaldığı ortam sıcaklığı ve bağıl nemi, kullanılan mineral kakıların özelliklerine bağlıdır. Puzolanik mineral katkı maddelerinin genellikle betonun gözenekliliğini azalttığı ve böylece geçirgenlikte 17

36 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN azalmaya neden olduğu bilinmektedir. Geçirgenliğin azalması, CO 2 in beton bünyesinin derinliklerine ulaşmasını geciktirmektedir. Carette ve Malhotra (1992), su/bağlayıcı oranını arasında değiştirdikleri betonların 3.5 yıl sonundaki karbonatlaşma derinliğini ölçmüşler ve 0.25 su/bağlayıcı oranına sahip betonlarda herhangi bir karbonatlaşma görememişlerdir. Fakat su/bağlayıcı oranındaki artışla birlikte silis dumanı ilave edilen betonlarda karbonatlaşma ile karşılaşmışlardır. Su/(çimento+silis dumanı) oranının 0.40 olduğu betonlarda karbonatlaşma derinliği 8 mm, şahit betonlarda ise 5 mm olarak ölçülmüştür. Aköz ve ark (1997) silis dumanı katkılı beton özelliklerine kür koşullarının etkilerini araştırdıkları çalışmalarında, karbonatlaşma derinliğinin zamana bağlı olarak arttığı ve silis dumanı miktarının artması ile de artış gösterdiğini bundan dolayı basınç dayanımı arttıkça karbonatlaşma derinliğinin azaldığını gösteren bağıntıların özellikle silis dumanı için yeniden gözden geçirilmesinin uygun olacağını belirtmişlerdir Sülfat ve Diğer Zararlı Kimyasallara Dayanıklılık Sülfatlar betonlarda ciddi hasarlara yol açabilirler. Nemli ve soğuk ortamlarda sülfat etkisi büyük boyutlara ulaşır. Sülfatların varlığının sebebi betonun bulunduğu çevreye (deniz suyu,endüstriyel çevre vb.) bağlıdır. Bazı durumlarda ise agregalarla birlikte betonun içerisinde yer alabilirler. Etrenjit (C 3 A- 3CaSO 4-32H 2 O) ve tomasit (CaSiO 3 - CaSO 4 - CaCO 3-15H 2 O) oluşurken hacim artışı gösterirler ve sülfatların etkisi sonucu beton içerisinde meydana gelirler. Etrenjit oluşumu sıcak ortamda, tomasit oluşumu ise soğuk ortamda hızlanır (Collepardi ve ark. 1991). Silis dumanı ve silissi uçucu kül katkılarını içeren harç ve betonların sülfat dirençleri ASTM C 452 ve C 1012 metodlarına ilâveten, numuneleri %10'luk sodyum ve %8.4'lük magnezyum sülfat çözeltileri içinde bekleterek yapılan bir araştırmada, çimento yerine %16 oranında katılan silis dumanı ile sodyum sülfata karşı en iyi direnç elde edilmiştir. Katkı maddeleri ve özellikle silis dumanı 18

37 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN magnezyum sülfata karşı direnci olumsuz etkilemişlerdir (Yeğinobalı ve Dilek, 1994). Sodyum sülfat çözeltisinin normal ve silis dumanı katkılı harçlara etkisinin araştırıldığı çalışmada, 20 0 C ve 40 0 C de saklanan numuneler üzerinde yürütülen deneyler sonucunda çözelti sıcaklığının artması harç özelliklerini genelde olumlu yönde etkilediği, çözelti sıcaklığının yükseltilmesinin bu çalışmadaki deneysel koşullarla sınırlı kalmak üzere, harçların sodyum sülfat çözeltisinin etkisine karşı direncini saptamak için hızlı deney yöntemi olarak kullanılmayacağını belirtilmişlerdir (Türker ve ark., 1996). Aköz ve ark (1996) silis dumanı katkılı harçlara sodyum klorür ve magnezyum klorürün etkisini araştırdıkları çalışmalarında, silis dumanının bu kimyasallara karşı harcın performansını arttırdığını, MgCl 2 nin olumsuz etkisinin NaCl den daha fazla olduğunu belirtmişlerdir. Park ve ark (1999), sülfata maruz yüksek mukavemetli betonlarda görülen mukavemet kayıplarını belirlemek için yaptıkları çalışmalarında magnezyum sülfat atağı, basınç mukavemeti açısından en fazla zararı silis dumanlı ve süperakışkanlaştırıcılı betonlarda göstermiştir. Silis dumanlı yüksek mukavemetli betonlar sodyum sülfat atağına karşı en etkili performansı gösterirken, magnezyum sülfat atağına karşı silis dumanı ilavesinin artması ile basınç mukavemetinde azalma olduğunu bildirmişlerdir. Zivica (2000), sulandırılmış silis dumanını ilavesi ile elde edilen bağlayıcı malzemeyi beton üretiminde kullanmış ve elde edilen betonların sülfat direncinde önemli bir artış meydana geldiğini bildirmiştir. Canbaz (2001) ın bildirdiğne göre, Cohen ve ark (1988), portland çimentosu ve silis dumanı katkılı karışımların magnezyum sülfat ve sodyum sülfat dayanıklılığını incelemişler, silis dumanı ilavesinin geçirgenliği azaltması ve puzolanik aktivitesi nedeniyle sertleşmiş çimento hamurunun sodyum sülfat tesirine dayanıklılığını artırdığını, magnezyum sülfat tesirine karşı ise bir değişikliğin olmadığını bildirmişlerdir. Roy ve ark (2001) doğal olarak tahrip edici etkiye sahip ortamları sülfürik, hidroklorik, nitrik, asetik ve fosforik asitlerle birlikte sodyum ve magnezyum sülfatlı 19

38 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN karışımlarla benzerlik oluşturarak silis dumanı, metakaolin ve düşük kalsiyumlu uçucu küllerle hazırlanan harçların davranışını incelemişler ve %1 lik hidroklorik, sülfürik ve nitrik asit çözeltilerinde silis dumanı, metakaolin ve uçucu külün bu kimyasallara karşı direnci arttırdığını fakat, %5 lik sülfirik, asetik ve fosforik asit çözeltilerine karşı daha düşük bir direnç gösterdiklerini bildirmişlerdir. Genel olarak düşük kalsiyumlu uçucu külün silis dumanı ve metakaolinden daha düşük bir direnç gösterdiğini belirtmişlerdir. Türkmen (2002) nin bildirdiğine göre, Asrar ve ark (1999), sertleşmiş bir beton yapının, oksijen, karbondioksit ve agresif iyonların, çevreden betona etki etmesinde, betonun boşluk yapısının rolü üzerinde durmuşlardır. Belirli oranda silis dumanı katılan betonların, kimyasal etkilere karşı direncinin iyileştiğini ve aynı zamanda, betonun geçirimliliği ve mukavemetinde de önemli iyileşmeler olduğunu vurgulamışlardır. Yeğinobalı (2002), Mehta (1985) nın, düşük su/bağlayıcı oranına sahip betonların katkısız, lateksli ve çimentonun %15 i kadar silis dumanı içeren türlerinin çeşitli asitlere karşı dirençlerini araştırdığını ve silis dumanlı betonların asit çözeltilerine karşı diğer iki betondan daha iyi direnç gösterdiğini bildirmiştir. Erdoğan (2003), silis dumanlı betonların su geçirgenliği daha az olduğundan bu tür betonlara daha az sülfatlı su sızabilmektedir. O nedenle, silis dumanlı betonlar sülfatlara karşı daha yüksek dayanım göstermektedir. Norveç te yapılan araştırmalarda, silis dumanlı betonların sülfat dayanıklılığının, sülfata dayanıklı portland çimentosu ile yapılan betonlardaki kadar yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Güneyisi, Özturan, Gesoğlu (2003) silis dumanı ve uçucu kül katkılı betonların klorür difüzyon katsayılarının belirlenmesine yönelik çalışmalarında, silis dumanı ve uçucu kül gibi mineral katkıların belirli oranlarda betona katılması betonun Cl - iyonu geçirimliliğine karşı daha dirençli olmasını sağladığını ve silis dumanının betonun geçirimliliğini azaltmada uçucu küle kıyasla daha etkili olduğunu belirtmişlerdir. 20

39 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Alkali-Silika Reaksiyonu ve Genleşme Silis dumanı ile birlikte süperakışkanlaştırıcı kullanılan betonlarda, alkaliagrega reaksiyonunun önlenebilmesine neden olarak genelde birkaç mekanizmadan söz edilebilir. Su/bağlayıcı oranının düşürülmesi ve aynı zamanda çok küçük boyutlu silis taneciklerinin mükemmel dolgu yapması sayesinde, boşluksuz çok yoğun bir mikro yapıya ulaşılır ve alkali tuzların betona sızması önlenir. Amorf silis taneciklerinin puzolanik etkinliği sonucu beton içerisindeki Ca(OH) 2 ortamdan çekilir ve agrega-alkali reaksiyonu gelişmez (Collepardi ve ark., 1991). Farklı mineral katkılar ve deney yöntemleri ile yapılan çalışmalarda çimentonun en az %10'u yerine katılan silis dumanı alkali-silika reaksiyonunun kontrolünde etkili olmuştur. Hooton (1993) a göre de yüksek alkalili bir çimentonun en az %10'u yerine silis dumanı katıldığında genleşme 14 günde %0.02'nin altına çekilebilmiştir. Thomas ve ark (1999) çimento, silis dumanı ve yüksek oranda CaO içeren uçucu küllerle oluşturdukları üçlü karışımların alkali-silika reaksiyonuna ve sülfat atağına karşı oldukça etkili olduğunu bildirmişlerdir. Ayrıca, üçlü karışımlarla hazırladıkları betonların klor iyonlarının geçirimliliğine karşı oldukça etkili olduğunu bunun da klor iyonlarına maruz öngerilmeli betonarme elemanların servis ömürlerini belirlemede önemli rol oynayacağını bildirmişlerdir. Perry ve Gillott (1985)'a göre opal türü bir agrega ile kullanıldığında silis dumanı çimentonun %20'si gibi yüksek bir oranda katılması halinde genleşmeyi kontrol altına almakta, %5 gibi az miktarda katıldığında ise genleşmeyi artırarak daha zararlı olmaktadır. Silis dumanının yeterli miktarda katılması kadar uygun bileşimde olması da önemlidir. Puzolanik aktivitesi ile bu reaksiyonu önlemedeki etkinliği arasında güvenilir bir korelasyon bulunmamaktadır (Perry ve Gillott 1985: Yeğiobalı, 2002). Boddy ve ark (2003), iki farklı SiO 2 içerikli silis dumanı ile hızlandırılmış harç çubukları yöntemi ile yaptıkları çalışmada, alkali-silika reaksiyonunu kontrol etmek için standart silis içeriğinden düşük silis dumanlarının (%68 ve %88 SiO 2 ) yetersiz kaldığını belirtmişlerdir 21

40 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN Ramlochan ve ark (2003), yüksek sıcaklıklarda kür edilen harçlarda puzolanların genleşme üzerine olan etkilerini incelemişler ve genleşme üzerinde puzolanların Al 2 O 3 içeriğinin etkili olduğunu bildirmişlerdir. Bu açıdan en etkili puzolanın yüksek miktarda reaktif Al 2 O 3 içeren metakaolin olduğunu, curuf ve uçucu küllerin Al 2 O 3 içeriğine bağlı olarak nisbeten yüksek ikame oranlarında etkili olduklarını, silis dumanının ise geleneksel ikame oranlarında (~%8) çok az etkisinin olduğunu yüksek ikame oranlarında ise genleşmeyi ertelediğini bildirmişlerdir. Erdoğan (2003) nın bildirdiğine göre, Mehta (1985), çimento ağırlığının %5~%15 i kadar silis dumanı kullanılmasıyla üretilen betonlarda, betondaki alkali miktarının biraz daha az olması nedeniyle, alkali- silika reaksiyonlarının daha az miktarda oluştuğunu bildirmiştir. Silis dumanı çimentonun yeterli bir bölümü yerine katılması halinde alkalisilika reaksiyonunun kontrolünde genellikle diğer puzolanlardan daha etkili olabilmektedir. Ancak, kullanılacak silis dumanı ile agreganın önceden birlikte denenmesi önerilmektedir Donma-Çözünme Dayanımı Beton içindeki boşlukların yapısı ve dağılımı betonun performansını etkilemektedir. Çok küçük boşluklar içinde bulunan su 20 o C de donmaktadır. Bununla beraber, büyük boşluklar içinde bulunan suyun donması 0 o C de gerçekleşmektedir. Teorik olarak, küçük boşluklara sahip olan beton, büyük boşluklara sahip betona göre daha iyi davranışı gösterir. Boşluklardaki su donduğunda, suyun kapladığı hacim yaklaşık %9 a kadar artmaktadır. Bu yüzden donmuş su miktarının hacmindeki artış betonda iç gerilmeler oluşturur. Şayet katılaşmış beton uygun miktarda hava içeriğine sahip ise, betonda oluşan iç gerilmeler azaltılabilir. Burada hava kabarcıkları, buzun genleşmesinden dolayı oluşacak hacim artışlarına yer sağlama görevini yerine getireceklerdir. Batrakov ve ark. (1992), değişik oranlarda SiO 2 içerikli (%92, %72 ve %66) silis dumanı ile üretilen betonların mekanik özelliklerini inceledikleri çalışmalarında, %92 ve %72 SiO 2 içerikli silis dumanlarını %10 oranında kullandıkları betonların 22

41 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Fatih ÖZCAN donma-çözünme dayanımlarının şahit betonlar ile aynı seviyede kaldığını, silis dumanı ikame oranının artması ile donma-çözünme dayanımında düşüş olduğunu bildirmişlerdir. Silis dumanlı betonların donmaya karşı dayanımlarının incelendiği bir çalışmada su/(çimento+silis dumanı) oranının 0.60 betonların donma direnci faktörünün gelişimi çok düşük iken, bu oranın 0.45 olduğu durumda donma direnci faktörü gelişiminin önemli düzeyde olduğu bildirilmektedir. Aynı zamanda donma etkilerine karşı gösterilen dayanım açısından yapılan testlerde %5 silis dumanı içeren betonların %20- %30 silis dumanı içeren betonlara göre daha yüksek dayanıma sahip oldukları bildirilmiştir (Yazıcı, 1996 : Özbek, 1998) Elastisite Modülü ve Sünme Begimgil ve Doğan (1997), basınç dayanımı artışının yanısıra buna bağlı olarak elastisite modülününde silis dumanı kullanılmayan betonlara göre arttığını, %10 silis dumanlı ve süperakışkanlaştırıcılı betonun elastisite modülünün normal akışkanlaştırıcı katkılı betona göre %13 mertebelerinde arttığını belirtmişlerdir. Persson (2001) kendiliğinden yerleşen yüksek mukavemetli betonlar ile geleneksel betonlar arasındaki mekanik özellikleri karşılaştırdığı çalışmasında, kendiliğinden yerleşen betonlar ile normal betonların elastisite modülü, sünme ve rötre özellikleri arasında önemli bir fark olmadığını, erken yaşlarda yükleme yapılan kendiliğinden yerleşen betonların sünme katsayısının arttığını daha sonra ise normal betonlarla aynı davranışı sergilediğini ifade etmiştir. Jianyong ve Yan (2001), yüksek persormanslı betonların sünme ve kuruma rötreleri üzerine yaptıkları çalışmalarında öğütülmüş yüksek fırın curufunu ve silis dumanını filler malzeme olarak portland çimentosuna ikame etmişler, en yüksek sünme değerini şahit betonların, daha sonra curuf katılan betonların ve en düşük sünme değerini ise silis dumanı ve curufun birlikte kullanıldığı betonların verdiğini ifade etmişlerdir. 23

42 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Betonu Oluşturan Malzemeler Beton; su, çimento, agrega ve gerektiğinde katkı maddelerinin de kullanılması ile elde edilen, düşük teknoloji ile üretilebilen ve oldukça yaygın kullanım alanına sahip ucuz bir yapı malzemesidir. İri agregası olmayan beton ise harç olarak tarif edilmektedir. Sadece çimento ve sudan ibaret karışım ise çimento hamuru olarak tabir edilmektedir (Erdoğan 2003). Aşağıda betonu oluşturan malzemeler hakkında genel bilgiler verilmektedir Karışım ve Bakım Suyu Çimento ve agrega ile birlikte betonu oluşturan temel malzemelerden birisi olan su, beton yapımında değişik amaçlara yönelik olarak kullanılmaktadır: Bunları, çimento ve agrega ile birlikte beton karılmasında, karışım suyu olarak, yerine yerleştirilen ve prizini alarak bir miktar mukavemet kazanan betonun yüzeyine uygulanan bakım ya da kür suyu olarak ve betonda kullanılacak agregaların temiz olmalarını sağlamak üzere yıkama suyu olarak üç başlık altında toplamak mümkündür. Bunlardan en önemlisi ilk sırada belirtilen karışım suyu olarak beton içerisinde kullanılmasıdır. Betonu oluşturan malzemelerin karılmasında kullanılan karışım suyu iki önemli görevi yerine getirmektedir: Birincisi, toz halindeki çimento taneleri ile birleşerek hidratasyon adı verilen kimyasal reaksiyonların başlamasını sağlamak, ikincisi ise çimento ve agrega tanelerinin yüzeyini ıslatarak, malzemelerin birbiriyle daha kolay karıştırılabilmesini, yerine yerleştirilip sıkıştırılabilmesini kısacası işlenebilme yi sağlamaktır. Kaynaklarda, karma suyu genel anlamda içilebilir su olarak ifade edilmektedir (Neville, 1995). Beton yapımında karışım suyu olarak kullanılacak su, mümkün olabildiği kadar temiz olmalı, içerisinde taze ve sertleşmiş beton özelliklerine zararlı etki yapabilecek kadar kil, silt, organik madde, asit, klorür, 24

43 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN sülfat, yağ ve endüstri atıkları gibi yabancı madde bulundurmamalıdır. (Erdoğan, 1995). Yerine yerleştirilen taze betonun sertleşmesi esnasında, betonun içerisindeki mevcut suyun buharlaşarak kaybolmasını önlemek gereklidir. Hidratasyon için son derece önemli olan suyun bir miktarının buharlaşarak kaybolması, çimento reaksiyonlarının tam olarak oluşmamasına ve beklenilen dayanımdan daha düşük bir dayanımın ortaya çıkmasına neden olur. Bu durumu önleyebilmek için, taze beton içerisindeki suyun buharlaşarak kaybolmasını mümkün olabildiği kadar azaltacak önlemler almak gereklidir. Bu amaçla, taze betonun yüzeyinin, sulanarak veya ıslak bezlerle ve benzeri yöntemlerle örtülerek korunması gereklidir. Beton yapımında kullanılan agregaların temiz olmaları gerekmektedir. Agrega yüzeyinde bulunabilecek kil topakları, silt ve organik maddeler beton özelliklerini olumsuz yönde etkilerler. Agrega yüzeyini bir tabaka gibi sarmış bu zararlı maddeler hesaplarda belirlenen suyun bir miktarını emerek, su-çimento oranını ve buna bağlı olarak beton özelliklerini etkileyebildikleri gibi, agrega ve çimento hamuru arasında oluşması gereken bağı da önemli ölçüde azaltırlar. Bunun sonucunda beklenenden daha düşük dayanımlı bir beton ortaya çıkar. Bu nedenle, betonda kullanılması düşünülen agregaların yıkanarak mutlaka temiz duruma getirilmesi gereklidir (Sevim, 2003) Bağlayıcı Maddeler Başlangıçta ince öğütülmüş formda olan ve su ile karıştırıldığında hamur kıvamına gelen, iki yüzey arasına uygulandığı zaman katılaşıp, yüzeyleri birbirine bağlayabilme özelliğine sahip malzemelere bağlayıcı malzemeler denilmektedir (Postacıoğlu, 1986). Çimento, alçı ve kireç ince öğütülmüş formdaki bağlayıcı sınıfına girmektedir. Ancak, alçının su altında erimesinden, kirecin de sertleşebilmek için gerekli karbondioksiti su altında bulamamasından dolayı, alçı ve kireç hidrolik bağlayıcı değildir. Fakat, çimento, katılaşmasına ve bağlayıcılığına su altında da 25

44 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN devam edebildiği için hidrolik bir bağlayıcıdır. Buna göre, su altında sertleşebilen ve suda erimeyen bağlayıcılara hidrolik bağlayıcılar denilmektedir (Erdoğan, 1995) Çimento Çimento, su ve agrega ile birlikte betonu oluşturan temel malzemelerden birisidir. Çimento ve su birleştiği takdirde, çimento hamuru denilen yumuşak, plastik bir karışım ortaya çıkar. Çimento ve su birleştiği andan itibaren ekzotermik, yani ısı veren türden reaksiyonlar başlamakta ve bu reaksiyonların devam etmesi neticesinde de, plastik durumdaki çimento hamuru giderek sertleşip, dayanımı artan bir yapıya kavuşmaktadır. Çimento hamurunun başlangıçta gösterdiği plastik özellik nedeniyle, taze beton da plastiklik göstermektedir. Bu özellik sayesinde, taze betonu karıştırmak, kalıplara taşıyıp yerleştirmek ve sıkıştırmak kolaylıkla mümkün olabilmektedir. Çimento hamurunun zamanla sertleşme özelliği sebebiyle, betonda da zamanla sertleşme ve dayanım kazanma meydana gelmekte, istenilen şekilde sert bir suni taş elde edilmektedir (Erdoğan, 1995) (1). Çimentonun Üretilmesi Çimento, killi ve kalkerli hammaddelerin, yüksek sıcaklıklarda pişirilmesiyle oluşan klinkerin, az miktarda (%3-%6 oranında) alçı taşı ile birlikte öğütülmesi sonucunda elde edilen bağlayıcı özelliğe sahip malzemedir. Pişirme işlemi, döner fırın adı verilen, içi boş ve kendi ekseni etrafında dönebilen, yatay yerleştirilmiş silindir bir fırın ile yapılmaktadır. İçi ateş tuğlası ile kaplı bu çelik fırın, bir ucu diğer ucundan biraz daha yüksekte kalacak şekilde, yaklaşık %3-%6 eğimde yerleştirilir. Çapı 2-6 m. arasında değişen döner fırınların en/boy oranı civarında olup, sıcaklık fırının alt ucundan püskürtülen yakıtla sağlanır. Bu yakıt fuel-oil olabildiği gibi, son yıllarda ekonomik nedenlerle kömürden de yararlanılmaktadır. İnce bir şekilde öğütülerek uygun oranlarda bir araya getirilen killi ve kalkerli hammaddeler, döner fırınlarda yaklaşık C de pişirilirler. Fırın içerisinde 26

45 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN pişirilen hammaddeler, sıcaklığın etkisiyle, kimyasal olaylar sonucunda klinker adı verilen bir ürünün oluşmasını sağlarlar. Klinker, gözenekli ve pürüzlü bir yüzeye sahip olup, sert ve yuvarlak şekildedir. Yaklaşık çapı 1-25 mm civarında ve yeşilimsi gri (veya koyu gri) renktedir. Döner fırından çıkarılan klinker soğutulduktan sonra, toz gibi ince bir şekilde öğütülür. Klinkerin bu öğütülmesi esnasında küçük bir miktar alçı taşı da (CaSO 4.2H 2 O) eklenerek öğütme işlemi beraber yapılır. Elde edilen ürüne Portland çimentosu adı verilir. Alçı taşının, çimentonun katılaşmasında (prizinde) geciktirici rolü vardır. Bu nedenle çimentonun, su ile birleştiğinde göstereceği sertleşme hızının kontrol edilebilmesi için, klinker ile bir miktar alçı taşı (%3-%6) beraber öğütülür. Aksi halde çimento çok hızlı bir şekilde katılaşır ve betonu yerine rahatça yerleştirme imkanı ortadan kalkar (Erdoğan, 1995). Fırınlara girecek olan hammaddeleri ince bir şekilde öğütmek, hammaddelerin homojen olarak daha iyi pişmesi ve karışımın uygun oranlarda yapılması açısından önemlidir (2). Çimentonun Oksitleri, Ana Bileşenleri ve Reaksiyonları Portland çimentosunun oksitleri Çizelge 3.1. de gösterilmiştir. Çizelge 3.1. Portland çimentosunu oluşturan oksitler ve yaklaşık miktarları (Erdoğan, 2003) Oksit Sembol Çimento kimyasına göre sembolü Miktar (%) Kireç CaO C Silis SiO 2 S Alümin Al 2 O 3 A 3-8 Demir Oksit Fe 2 O 3 F 0,5-6 Kükürt Trioksit SO 3 S 1-3 Magnezyum Oksit MgO M 0,1-4 Alkaliler Na 2 O+K 2 O N+K 0,2-1,3 27

46 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Çimento kimyasına göre su, H 2 O, sadece H harfiyle gösterilmektedir. Bu durumda kalsiyum hidroksit, Ca(OH 2 ), sadece CH ve alçıtaşı CaSO 4.2H 2 O ise CSH 2 olarak ifade edilmektedir. Çimento içerisinde çok küçük miktarlarda yer alan magnezyum oksit (MgO) ve alkalilerin (Na 2 O + K 2 O) çimentoya hiçbir faydası yoktur. Bunlar çimento içerisinde fazla miktarlarda yer aldıklarında zararlı olabilecek hacim artışları gösterebilirler. Bunların zararlı olabileceği halde çimento içerisinde yer almasının nedeni, ekonomik olarak bunlardan kurtulmanın mümkün olmayışıdır (Erdoğan, 1995). Yukarıda gösterilen oksitler, döner fırın içerisinde reaksiyona girdiklerinde çimentonun ana bileşenlerini meydana getirirler. Bu bileşenler karma oksitler olarak adlandırılır ve aynı zamanda klinkerin de ana bileşenleridir. Oluşan ana bileşenler Çizelge 3.2. de gösterilmiştir. Çizelge 3.2. Çimentonun ana bileşenleri (Erdoğan, 2003) Bileşen Adı Formülü Kısaltılmış Adı Miktar (%) Trikalsiyum silikat 3CaO.SiO 2 C 3 S Dikalsiyum silikat 2CaO.SiO 2 C 2 S Trikalsiyum alüminat 3CaO.Al 2 O 3 C 3 A 2-15 Tetrakalsiyum alüminoferrit 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 C 4 AF (3). Çimentonun Hidratasyonu En genel manada hidratasyon, çimento ile su arasında meydana gelen kimyasal reaksiyondur. Çimentonun prizi ve sertleşmesi bu reaksiyonlar sonucunda meydana gelir. Çimento ve suyun birleşmesiyle, ana bileşenlerin oluşturduğu kimyasal reaksiyonlar pratik olarak şu şekilde ifade edilebilir. Kalsiyum silikatlar (C 3 S - C 2 S) ve su (H) reaksiyona girerek kalsiyum silikat hidrat (C 3 S 2 H 3, kısaca C-S- H) denilen bir ürün ile kalsiyum hidroksiti meydana getirir. Çimentoya bağlayıcılık özelliği kazandıran da oluşan bu C-S-H jelidir. Meydana gelen C-S-H ın parçacıkları arasındaki çekim kuvveti, bağlayıcılık özelliği yaratmaktadır. C-S-H ın 28

47 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN büyüklüğü moleküler mertebededir ve çimento tanesinin 1/1000 i büyüklüğündedir (Erdoğan, 1995). Kalsiyum silikatların reaksiyon formülü şu şekildedir. 2C 3 S + 6H C 3 S 2 H 3 + 3CH 2C 2 S + 4H C 3 S 2 H 3 + CH (3.1) C 3 A + 6H C 3 AH 6 C 4 AF + 2CH + 10H C 3 AH 6 + C 3 FH 6 C 3 A ve suyun birleşmesi ise çok hızlı bir şekilde cereyan eder. Bu çimentoda ani sertleşme yaratarak taze betonun kullanımını ve betonun bağlayıcılık kazanabilmesini engeller. Bu nedenledir ki, üretim esnasında çimentoya bir miktar alçı taşı katılmaktadır. Böylece C 3 A, su ve alçı, ayrı bir reaksiyona girer ve bu reaksiyonlar sürerken, kalsiyum silikatların reaksiyonu ve C-S-H ın oluşması da sıhhatli bir şekilde devam eder. C 3 A bileşeni ilk saatlerde ve ilk gün içerisinde çimentonun bağlayıcılık değerine küçük bir miktar katkıda bulunmakla birlikte çimento için en tehlikeli bileşen olabilmektedir. Su ve alçı, C 4 AF ile de reaksiyona girer. Fakat, C 4 AF nin su ve alçıyla birleşmesi ile elde edilen özellikler, C 3 A nın sonuçlarına benzer ancak oranı çok küçük olduğundan sonuç üzerindeki rolü büyük değildir. Özetle, C 3 A ve C 4 AF bileşenleri, uygun miktarda alçı ile kullanıldıklarında çimentonun bağlayıcılık özelliğini bir miktar etkilerler. Ancak, esas bağlayıcılık özelliği C 3 S ve C 2 S bileşenleri tarafından sağlanmaktadır (Erdoğan, 1995). Çimentonun su ile birleşmesi neticesinde bileşenlerin kazandığı özellikler ise, Çizelge 3.3. de verilmiştir. 29

48 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Çizelge 3.3. Çimentonun ana bileşenlerinin özellikleri (Erdoğan, 2003) Bileşenlerin Özellikleri C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF Reaksiyon Hızı Orta Yavaş Hızlı Orta Hidratasyon Isısı Orta Az Çok Orta Kısa Dönemde Bağlayıcılık Değeri Yüksek Düşük Düşük Düşük Nihai Bağlayıcılık Değeri Yüksek Yüksek Düşük Düşük (4). Hidratasyon Isısı Hidratasyon ısısı, çimentonun belirli bir sıcaklık koşulunda hidratasyon başından hidratasyon sonuna kadar çıkardığı ısı miktarıdır (Erdoğan 1995). Çimento ile suyun bir araya gelmesiyle başlayan hidratasyon, dışarı ısı veren, yani ekzotermik türdendir. Hidratasyon sürdükçe ısının açığa çıkması da devam eder ve çıkan bu ısı sonucu betonun sıcaklığı artar. Artan sıcaklık, özellikle kütle betonlarının dökülmesinde büyük problem teşkil eder. Hidratasyon ısısının açığa çıkma hızı, çimento bileşenleri ile su arasında yer alan kimyasal reaksiyonların hızına bağlıdır. Çimentonun su ile karıştırılmasını takip eden ilk 5 dakika içinde hidratasyon ısısının açığa çıkma hızı çok yüksektir. Sonra, 1-2 saatlik durgun bir dönem yaşanır ve prizin (katılaşmanın) başlaması ile ısının açığa çıkma hızı tekrar artar. Priz dönemi sonunda (en çok 10 saat) hidratasyon ısısı çok yüksektir. Daha sonraları ise hidratasyon ısısı, gittikçe azalan bir seyirde açığa çıkmaya devam eder. Hidratasyon ısısının açığa çıkma hızını etkileyen diğer önemli faktörler ise; çimento içerisindeki ana bileşenlerin yüzdeleri, çimentonun inceliği ve hidratasyonun yer aldığı sıcaklık koşullarıdır (5). Çimentonun Prizi Çimento ve suyun karıştırılması ile meydana gelen hamur ancak belirli bir süre için plastik kalabilir. Bu süre içerisinde malzemeyi karıştırmak ve istenilen şekli 30

49 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN verebilmek mümkündür. Fakat, su ile çimento arasındaki kimyasal olaylar devam ettikçe plastiklik kaybolmaya ve çimento katılaşmaya başlar. Çimentonun suyla karıştırılmasıyla elde edilen hamurun katılaşmasına priz adı verilmektedir. Priz süresi içinde iki önemli kavram vardır. Bunlardan birincisi; priz başlama süresi, ikincisi ise priz sona erme süresidir. Çimento ve suyun karıştırıldığı zaman ile çimento hamurunun fiziksel değişiklik göstererek katılaşmaya (plastikliğini kaybetmeye) başladığı zaman arasında geçen süreye priz başlama süresi, çimento ve suyun karıştırıldığı zaman ile çimento hamurunun tamamen katılaştığı (sertleşmenin başladığı) zaman arasındaki süreye ise priz sona erme süresi denilmektedir. Priz süresi çimento hamurunun katılaşmasından önceki işlenebilirlik süresini belirlediği için, taze betonun taşınabilmesi, kalıba yerleştirilmesi ve sıkıştırılabilmesi bakımından çok önemlidir (Postacıoğlu, 1986) (6). Çimentonun Rötresi Rötre yada büzülme tüm Portland çimento türlerinde görülen bir olgu olup, üç boyutlu halde hacim değişimi, iki boyutlu halde ise boy değişimi olarak tarif edilmektedir. Rötre kendi içinde kuruma rötresi, plastik rötre, ısıl rötre ve otojen rötre olarak bir kaç sınıfa ayrılabilir. Plastik rötre, çimento tabanlı malzemenin plastik kıvamda olduğu halde iken aşırı sıcak ve rüzgarlı havada genellikle döşeme türü geniş yüzeyli elemanlarda görülür. Plastik rötre, çimento tabanlı malzemenin perdahlanma ve bitirilme işini geciktirir. Bünyesel rötre olarak da bilinen otojen rötre, kimyasal bir rötre olup, kaçınılmaz bir durumdur. Çimento ve suyun reaksiyona girmesi sonucunda ortaya çıkan ürünün hacmi reaksiyona giren maddelerin hacimleri toplamından küçük olur, burada oluşan hacim azalmasına otojen rötre denilmektedir. Isıl rötre, tüm maddelerde olduğu gibi, sıcaklık değişimi etkisi sonucunda çimento tabanlı malzemelerde oluşan hacim ya da boy değişimidir. Kuruma rötresi ise başlangıçta nemli halde olan çimento tabanlı malzemenin bulunduğu ortama göre nemini kaybetmesinden kaynaklanan hacim ya da boy değişimidir. Plastik ve ısıl rötre hava durumundaki değişimler sonucunda oluştuğundan uygun koşullarda bu rötreler kontrol altına alınabildiğinden ve otojen 31

50 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN rötre de kaçınılmaz olduğundan dolayı, burada konumuzun esasını kuruma rötresi oluşturmaktadır. Bu nedenle çimento tabanlı malzemede kuruma rötresinin kontrolu önem taşımaktadır. Buradan sonra rötre kelimesi kuruma rötresi anlamında kullanılacaktır. Çimento tabanlı malzeme olan beton, yol kaplaması yapımında kullanıldığı zaman, rötreden dolayı oluşan hacim değişmeleri oldukça önemli olmaktadır. Çünkü, pratikte taneli malzemeden oluşan ve yüksek sürtünme sağlayan alt-temel üzerine oturan, beton yol kaplaması bünyesinde rötre kısalmasından dolayı oluşacak hareket kısmen ya da tamamen tutulu olmakta, dolayısıyla çekme gerilmesi oluşmasına sebep olmaktadır. Bununla birlikte gerekli önlemler de alınmamış, uygun aralıklarda derz bırakılmamış ya da beton çelik ile donatılmamış ise çekme gerilmelerine maruz kalan beton yol kaplaması üzerinde yer yer rötre çatlakları oluşacaktır. Ayrıca genellikle köprü kirişlerinin üretiminde kullanılan öngerilmeli betonda da rötre kısalmalarından dolayı öngerilme çeliklerinde bir gevşeme ve dolayısı ile öngerilme kayıpları oluşur. Bir yol kaplamasının alt ve üst kısımlarında oluşabilecek farklı rötrelerden ise kıvrılmadan dolayı beton bünyesinde çekme gerilmesi oluşur. İlaveten, çimento dolgulu kaya saplamaları madencilik ve inşaat mühendisliği çalışma sahalarından tünellerde, temel ve şevlerde sağlamlaştırma elemanı olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak, burada da çimento tabanlı dolgu malzemesinin kuruma rötresi oldukça önemlidir. Çünkü, kuruma rötresi nedeniyle dolgu malzemesi ile kaya arasındaki aderansın azalması kaya saplamasının taşıma kapasitesini azaltmaktadır. Bu nedenle, bu alanlarda rötresiz yada düşük rötreye sahip dolgu malzemesine ihtiyaç duyulduğu gibi, rötre nedeniyle azalan aderansın dengelenmesi için şişme potansiyeline sahip dolgu malzemesine de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tür nedenlerle çimento tabanlı malzemenin rötresinin azaltılmasını sağlamak önem arzetmektedir. Rötreyi azaltmak için rötre dengeleyici katkılar kullanıdığı gibi, Amerika da rötre dengeleyici çimento dahi üretilmektedir. Rötre ölçümü ile ilgili detaylı bilgi TS 3453 (1981) de verilmektedir. 32

51 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN (7). Çimentonun İnceliği Çimento inceliği, çimento tanelerinin ortalama boyutunu ifade etmektedir. İnceliğin yüksek olması, çimento tanelerinin daha küçük boyutlara sahip olacak şekilde öğütüldüğünü ifade eder. Çimento tanelerinin çapı, µm arasında değişlik gösterir. Büyük çoğunluk µm arasındadır. Çimento inceliği cm 2 /gr olarak ifade edilir. Blaine aleti kullanılarak ve hava geçirgenliği prensibine uyarak, 1 gr çimento numunesindeki tanelerin toplam yüzeyi cm 2 cinsinden belirlenir. Blaine aleti ile özgül yüzey tayini, diğer yöntemlere göre daha güvenilir sonuçlar verdiğinden, incelik tayininde en çok kullanılan yöntem olmaktadır. Çimentolarda istenen en düşük incelik, çimentoların cinsine göre değişiklik göstermektedir. Türkiye de üretilen değişik tipteki çimentolarda aranan en düşük incelik, özgül yüzey olarak, cm 2 /gr, Portland çimentolarında aranan en düşük incelik ise 2800 cm 2 /gr dır. ABD nin ASTM Standartlarına göre üretilen portland çimentolarında da aranan en düşük incelik 2800 cm 2 /gr dır. İncelik, çimentonun priz süresi, hidratasyon ısısı ve dayanımı olmak üzere çimento özelliklerini büyük ölçüde etkilemektedir. Ağırlıkları aynı olan iki çimento numunesinde, daha ince tanelerden oluşanın içerisinde, diğerine göre daha çok sayıda çimento tanesi bulunur. Çimentonun inceliği arttıkça tane sayısında artma olmakta ve bu nedenle su ile temas edebilecek yüzey fazlalaşmaktadır. O bakımdan, ince olarak öğütülmüş çimentolarda kimyasal reaksiyonlar daha hızlı yer alarak sertleşme daha hızlı ve daha iyi gelişmektedir. Öte yandan incelik artması ile açığa çıkan ısı hızında da artış görülmektedir (Erdoğan, 1995). Çimento tanelerinin aşırı ince veya iri olmasının çimento özelliklerine bazı etkileri vardır. Taneler aşırı derecede ince ise, öğütme işlemi sırasında veya depolama esnasında, çimento çevreden bir miktar nem alarak hidratasyona başlayabilir ve bu vakitsiz hidratasyon sebebiyle bağlayıcılık değerinde kayıp olur. Taneler gereğinden fazla iri ise, hidratasyon hiç bir zaman mükemmel olamaz ve 33

52 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN kimyasal olaylar sağlıklı gelişemez. Bu durum, çimentonun bağlayıcılık değerini de olumsuz yönde etkiler (8). Çimentoların Standart Deneyleri Üretilen çimentoların kullanılmadan önce istenilen özelliklere sahip olup olmadığının araştırılması gereklidir. Bu bakımdan çimento üzerinde bazı deneyler yapılır ve deneyler sonunda bulunan sonuçların gerekli koşulları yerine getirip getirmediği kontrol edilir. Her ülke kendi özel durumunu göz önünde tutarak deneylerin yapılış şeklini en ince ayrıntısına kadar açıklayan standartlar hazırlamıştır. Ülkemizde de, çimento deneyleri ile ilgili bilgiler TS 24 (1985) de verilmiştir (Postacıoğlu, 1986). Çimento üzerinde yapılacak deneyleri kimyasal, fiziksel ve mekanik deneyler olmak üzere üç gruba ayırmak mümkündür. Kimyasal deneyler sonucunda, çimentonun içinde bulunan maddelerin miktarı veya kimyasal bileşimi saptanır. Çimento içindeki oksitlerin yüzdeleri ile bunlara ek olarak çimentodaki kızdırma kaybı, çözünmeyen kalıntı ve serbest kireç miktarları yapılan kimyasal analiz sonucunda bulunabilmektedir (Erdoğan, 2003). Fiziksel deneyler, çimentonun priz başlangıç ve sonunun tayini, hacim sabitliği muayenesinden oluşmaktadır. Priz sürelerinin saptanması ve hacim sabitliğinin muayenesi normal kıvama sahip çimento hamuru numuneleri üzerinde gerçekleştirilir. Çimentoların basınç ve eğilme mukavemetlerinin saptanması için malzeme üzerinde mekanik deneyler uygulanır. Ancak bu deneyler, saf çimento hamuru üzerinde gerçekleştirilmez. Bu maksatla, çimentoya belirli bir miktar kum karıştırılarak elde edilen harca, basınç ve eğilme deneyleri uygulanır. Bu deneyler sonunda elde edilen basınç ve eğilme mukavemetleri harçta kullanılan çimentonun mekanik mukavemetleri olarak kabul edilir. İşte, çimentoların mekanik mukavemetlerini elde etmek için özel bir şekilde üretilen harca normal harç denilmektedir (Postacıoğlu, 1986). Ülkemizde normal harç, bir çok yabancı ülkede benimsenen RİLEM-Cembureau metoduna göre üretilmektedir. Bu yöntem TS 24 34

53 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN (1985) de tarif edilmektedir. Hazırlanan 4 x 4 x 16 cm boyutlu en az üç prizmatik numune önce eğilmeye tabi tutulmaktadır. Bunun için, her numune birbirinden yaklaşık 150 mm uzaklıkta iki silindirik destek üzerine oturtulmakta ve bu silindirlerin arasına ve numune uzunluğunun tam ortasına gelecek şekilde, üst kısmına yerleştirilen bir silindir üzerine numune kırılıncaya kadar yükleme yapılmaktadır. Bulunan kırılma yükünden eğilme gerilmesi hesaplanabilmektedir. P 0.5cm 0.5cm d=4cm 5cm 5cm L=15cm 5cm Şekil 3.1. Eğilme deneyi Eğilmede çekme gerilmesi, aşağıdaki formül yardımı ile hesaplanır; PL = 2 bd σ (3.2) P : Uygulanan kuvvet L : Destek silindirleri arasındaki mesafe (15 cm) b : Numune kesitinin kenar uzunluğu (4 cm) d : Numune kesitinin yüksekliği (4 cm) σ : Eğilme dayanımı 35

54 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Üç numune için ayrı ayrı bulunan sonuçların ortalaması bulunarak eğilme dayanımı hesaplanır. Eğilme deneylerinde kullanılan prizmanın alt kısmı çekme gerilmelerine maruz kaldığı için, eğilme yükü uygulayarak bulunan gerilmeler eğilmede çekme dayanımı olarak ifade edilir (Erdoğan, 1995). Bu üç adet prizmanın yaklaşık ortalarından kırılmalarıyla altı adet prizma şekilli yarım numune ortaya çıkmaktadır. Her yarım numune, 4 x 4 cm lik metal kırma başlığı ile kırma presinde kırılır. Kırma başlıkları arasındaki yarım prizma, 4 cm x 4 cm x 4 cm lik bir küp numune görevi görür. Pres başlıkları Numune Şekil 3.2. Basınç deneyi Basınç dayanımı, aşağıdaki formül yardımı ile hesaplanır. P σ = (3.3) A P : Uygulanan kuvvet A : Kesit alanı (16 cm 2 ) Altı adet prizmatik yarım numune üzerinde yapılan deneylerde ayrı ayrı bulunan sonuçların ortalaması hesaplanır ve basınç dayanımı olarak kullanılır. Türk standartlarında daha önceleri aranan çimentoların eğilmede-çekme değerleri Standartların en son baskılarında artık aranmamaktadır. Bu nedenle, çimentoların eğilmede-çekme değerlerini hesaplama zorunluluğu ortadan kalkmıştır. Ancak basınç dayanımı için gereken numuneleri elde etmek için, eğilmede-çekme değerleri hesaplanmasa dahi, eğilme uygulayarak numuneleri ortadan ikiye bölme işleminin yapılması gereklidir. 36

55 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Agregalar Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan, kum, çakıl, kırmataş gibi taneli malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75 i agrega tarafından oluşturulmaktadır. Beton yapımında kullanılan temel malzemeler arasında en pahalı olan çimentodur. Agreganın maliyeti çimento maliyetine göre oldukça düşüktür. Bu nedenle, istenilen kalitedeki betonu elde edebilmek kaydıyla, betonda mümkün olabildiği kadar çok miktarda agrega kullanılması, betonun daha ekonomik olmasına yol açmaktadır (Erdoğan, 2003). Beton yapımında agrega kullanılmasının tek nedeni daha ekonomik beton üretmek değildir. Agrega betonun teknik özelliklerine de önemli katkılarda bulunmaktadır. Agreganın sağladığı teknik yararlar aşağıdaki gibi özetlenebilir. Çimento hamuru zamanla kuruyarak büzülme gösteren bir malzemedir. Betonun içerisinde bulunan agrega taneleri, çimento hamurunun zamana bağlı olarak gösterebileceği hacim değişikliğinin serbestçe yer alabilmesini belirli ölçüde engellemektedir. O nedenle, sadece çimento hamurundan oluşmuş olan bir malzemeye oranla, betonun göstereceği hacim değişikliği, ve buna bağlı olarak yer alabilecek çatlaklar daha az olmaktadır. Beton yapımında kullanılan agregalar, genellikle, sert ve dayanımı oldukça yüksek olan malzemelerdir. Agrega dayanımının yüksek olması, beton dayanımının da yüksek olmasına katkıda bulunmaktadır. Sert ve dayanıklı agregalar, betonun aşınmaya karşı veya çevreden gelebilecek diğer yıpratıcı etkenlere karşı daha dayanıklı olabilmesine yardımcı olmaktadır (Erdoğan, 2003). 37

56 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN 3.2. Puzolanlar ve Çok İnce Öğütülmüş Diğer Mineral Katkılar Giriş Mineral katkılar çok ince öğütülmüş olup, karışımdan önce ya da karışım esnasında beton karışımına ilave edilen ayrı bir bileşendir. Çok fazla sayıda malzeme mineral katkı olarak kullanılmaktadır. Örneğin; 1- Kömür yakarak elektirik üreten santrallerden elde edilen ince taneli küller gibi atık ya da endüstriyel yan ürünler veya demir ve diğer metallerin üretiminden elde edilen cüruflar. 2- Volkanik tüf, volkanik cam, diyatomik toprak ve çeşitli kaya tozları gibi doğal malzemeler. 3- Pişirilmiş kil ve şeyl gibi ısıl işlemden geçirilmiş doğal malzemeler. 4- Doğal çimentolar ve su kireci gibi bağlayıcı malzemeler. İncelikleri normal Portland çimentosu kadar yüksek olan mineral katkılar toz halinde kullanılır. Bu katkılar, böylece Portland çimentosunun hidratasyonu sırasında Portland çimento hamuruna ek olarak hamur oluşturarak işlenebilirliği arttırmak vs gibi beton karışımının özelliğini değiştirir. Mineral katkılar beton içerisinde kullanılırken çimentonun ya da ince agreganın bir miktarının yerine konmak sureti ile kullanılırlar (Erdoğan, 1997). Mineral katkılar taze ve katılaşmış betonun bir çok özelliklerini etkileyebilir. Taze ya da plastik durumdaki beton için, karışım oranları, su ihtiyacı, priz karakteristikleri, işlenebilirlik, kanama ve hidratasyon ısısı gibi özellikler mineral katkı ilavesi ile etkilenebilecek özelliklerdir. Katılaşmış haldeki beton için, dayanım kazanma hızı, son dayanım, geçirgenlik, durabilite, donmaya karşı dayanıklılık, sülfat atağı, alkali-silika reaksiyonu, karbonatlaşma ve termal çatlaklara karşı dayanım gibi özellikler, mineral katkı kullanımı ile oldukça etkilenebilecek özelliklerdir. 38

57 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Mineral katkının beton özelliklerinin üzerinde olan etkisi, yalnızca katkı malzemesinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı değildir. Beton yapımında kullanıldığı miktara da bağlıdır. Çok ince öğütülmüş mineral katkıların üretimi ya çok pahalı değildir ya da bu maddeler birer yan üründür. Böylece mineral katkıların kullanımı, beton üretiminde oldukça tasarruf sağlar. Çok büyük hacimlerde endüstriyel atıkların Portland çimentosu ile kısmi olarak yer değiştirmesi sureti ile kullanımı, enerji ve doğal kaynakların korunmasına da sebep olacaktır. Çok büyük olan bu yan ürün hacimleri çeşitli çevresel problemler oluşturmaktadır. Uygun mineral katkı olarak endüstriyel yan ürünlerin veya atıkların kullanımı sadece betonun mühendislik özellliklerini iyileştirmemektedir, bunun yanı sıra çevresel problemlerin azalmasına da katkıda bulunmaktadır İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Sınıflandırılması İnce öğütülmüş mineral katkılar 3 genel tip içinde sınıflandırılabilirler: 1- Puzolanik malzemeler ya da ilave bağlayıcı özelliğe sahip fakat esas olarak puzolanik malzemeler 2- Bağlayıcı özelliği olan malzemeler 3- Diğerleri Beton için yaygın olarak kullanılan mineral katkılar genellikle puzolanik olanlardır. Bazen bu puzolanik malzemeler puzolanik olmalarının yanı sıra kendileri de bağlayıcı özelliğe sahiptirler. İlerideki kısımlarda tartışma, genel olarak, yukarıdaki sınıflandırmanın birinci grubundaki puzolanik malzemeler üzerinde yoğunlaştırılacaktır. 39

58 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Puzolanik Malzemeler Puzolanların Tanımı ASTM C 125 (1994) ve ASTM C 618 (1994) e göre puzolanlar, silisli ya da silisli ve alüminli malzemeler olup çok az ya da hiç bağlayıcı değeri olmayan; fakat ince öğütülmüş durumda ve nemin bulunduğu ortamda, kalsiyum hidroksitle normal sıcaklıkta kimyasal olarak reaksiyona girerek bağlayıcı özelliğe sahip bileşen oluşturan malzemedir. Esas oksitleri olan silis ve alümine ilave olarak puzolanların kimyasal yapısında demiroksit, kalsiyumoksit (CaO), alkali ve karbon bulunmaktadır. Bu maddelerin miktarları ise puzolanların elde edildiği kaynağa göre değişmektedir. Volkanik küller, tüfler (tras), camlar, pomzalar, pişirilmiş kil ve şeyller, diyatomik topraklar, toz edilmiş taş kömürünün yakılmasıyla elektrik üreten santrallerden elde edilen uçucu küller, silikon metal ya da alaşımlarının elde edilmesinden yan ürün olarak meydana çıkan silis dumanı ve prinç kabuğunun (çeltik) yanmasından elde edilen küller, puzolanik karakteristik gösteren malzemeler olarak bilinirler. Linyit kömürünün ya da alt bitümik kömürün yanmasından elde edilen bazı uçucu küller puzolanik özelliklerine ilave olarak bir miktar çimentosal bağlayıcılık karakteri gösterirler. Demir üretiminden elde edilen ve hızlıca soğutulup ince taneli hale getirilen cüruf da bağlayıcılık özelliğine ilave olarak puzolanik malzeme gibi davranır. Bu malzemelerin bağlayıcı özellik göstermesinin sebebi ise, kimyasal bileşimlerindeki kalsiyumoksit miktarının yüksek olmasıdır. Eski Romalılar 2000 yıl önce İtalya nın Puzoli şehrindeki volkanik topraklar ile kirecin karışımından hidrolik bağlayıcı elde ettikleri için puzolan kelimesi bu ikisinin arasındaki kimyasal tepkime için kullanılmaktadır. 40

59 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Puzolanik Malzemelerin Tipleri Puzolanlar genellikle aşağıdaki gibi gruplandırılırlar; 1- Doğal Puzolanlar- Volkanik küller, camlar, tüfler, pişirilmiş killer ve şeyller, diyatomik topraklar gibi doğal olarak bulunan malzemeler, 2- Yapay Puzolanlar- Uçucu kül, silis dumanı ve taneli cüruf gibi endüstriyel yan ürünlerdir (Erdoğan, 2003) Puzolanik Reaksiyon İnce öğütülmüş puzolanlar nemin bulunduğu ortamda kalsiyum hidroksitle bir araya getirildiğinde normal sıcaklıklarda bazı kimyasal reaksiyonlar yer almaya başlar. Kireç puzolan reaksiyonunun esas ürünü kalsiyum-silika-hidratedir. Kireç puzolan reaksiyonunun C-S-H haricinde diğer ürünleri ise kalsiyum-alimüne-hidrate, hidrate olmuş gehlenit, kalsiyum karbo alimünat, kalsiyum alimüna monosülfat ve etrengittir (Erdoğan, 1997). Sonuç olarak, hidrolik bağlayıcı özelliği olan kimyasal bir bileşik meydana gelir. Nemli ortamda, ince öğütülmüş puzolanın silisi ile kalsiyum hidroksit arasında oluşan kimyasal reaksiyon basitçe aşağıdaki gibi gösterilebilir: CH+S+H C-S-H (kalsiyum silika hidrate). Bu reaksiyon yavaş bir reaksiyondur. Çimento kimyasında C=CaO, H=H 2 O, S=SiO 2 bu kimyasal reaksiyon sonucu C-S-H oluşur ve bu madde bağlayıcı özelliğe sahiptir. 41

60 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Puzolanik Aktiflik Bir beton karışımındaki puzolanın hidrate olmuş kireçle arasındaki reaksiyonun ne kadar iyi olduğu puzolanik aktivite ile tanımlanmaktadır. Diğer bir deyişle puzolanik aktiflik, kalsiyum hidroksitle, alümina silikatlar arasında oluşan ve sonucunda bağlayıcı özelliği olan hidratasyon ürünü meydana getiren reaksiyona işaret etmektedir. Bir puzolanın Portland çimentosu betonu içinde kullanılabilmesi için değeri test ile ölçülebilen ve yeteri derecede puzolanik aktifliğe sahip olması gerekir. Puzolanik aktivitenin ölçülmesi için bir çok metodun önerilmesi ve tavsiye edilmesine rağmen bunlardan hiç biri tamamen doyurucu olarak göz önüne alınmamaktadır. Çimento bağlayıcılı bir karışımın dayanımının, sadece bağlayıcının özelliklerine bağlı olmayıp normal test metodarı ile anlaşılamayan bir çok değişik faktöre bağlı olması, yukarıda bahsedilen testlerin yetersizliğinin esas nedenleridir. Bir mineral katkının, hidrolik çimento betonu ile kullanıldığında kabul edilebilir bir dayanım gelişmesi sağlayıp sağlamadığının tespitinde dayanım aktivite indisi deneyi kullanılır. ASTM C 311 (1994) e göre her biri 6 adet küp yapmaya yetecek kadar iki ayrı harç karışımı hazırlamak sureti ile puzolanların dayanım aktivite indisleri hesaplanır. Bu deneyin yürütülmesinde 1 kısım çimento 2.75 standard kum ve su-bağlayıcı oranında karıştırılarak, 4x4x16cm boyutlarında prizma numuneler hazırlanır. Prizma numuneler deney günü geldiğinde eğilme çekme demeyine tabi tutularak ikiye bölünür, bölünen bu prizma parçaları üzerinde de basınç dayanımı deneyi yapılarak kontrol karışımının basınç dayanımları tayin edilmiş olur. Kontrol karışımı puzolanik malzemenin çimentoyu %20 ikamesi oranında değişime uğratılır, bu yeni karışım denenecek karışım olur. Denenecek karışımda su/bağlayıcı oranı kontrol karışımının işlenebilirliğini ±5 kadar sağlayan su miktarı olarak alınır. Basınç dayanımı kontrol karışımında olduğu gibi tespit edilir. Dayanımlar bulunmadan önce numuneler kirece doygun su içinde deney gününe kadar bekletilerek bakımları yapılır. Bakım sıcaklığı 23±2 o C olmalıdır. Dayanımlar 7 gün, 28 gün ve 3 ay sonunda her iki karışım, kontrol ve denenecek 42

61 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN karışım, için bulunur. Herhangi bir zaman için her bir karışımdan üç örnek test edilir. Dayanım aktiflik indisi aşağıdaki gibi hesaplanır: Dayanım aktiflik indisi = (A/B)*100 (3.4) Burada; A: Puzolanlı denenecek karışıma ait örneklerin ortalama basınç dayanımı B: Kontrol karışımına ait örneklerin ortalama basınç dayanımı Puzolanik Malzemelerin Kullanımı İnce öğütülmüş bir puzolan bağlayıcılık özelliğinden faydalanmak üzere üç değişik şekilde kullanılır. 1- Direkt olarak- Kalsiyum hidroksitle karıştırılarak 2- Katkılı çimentoların üretiminde katkı olarak - Üretim sırasında çimento fabrikalarında Portland çimentosu klinkeri ile birlikte öğütülerek. 3- Doğrudan beton karışımına ilave olarak - Karışım sırasında ya da karışım operasyonundan önce puzolanı karışıma bir bileşen gibi ilave etme yolu ile. Puzolanların kalsiyum hidroksitle direkt olarak karıştırılması yaygın bir uygulama değildir. Ancak çok eski zamanlarda bu yol yaygın olarak kullanılmıştır. Yol alt temeli yada diğer bazı uygulamalarda kireç puzolan karışımı hala kullanılmaktadır. Diğer taraftan ikinci ve üçüncü şekil yaygın olarak kullanılmaktadır. Puzolan ister Portland puzolan çimentosu olarak ister beton karışımının bir ilave malzemesi olarak kullanılsın, Portland çimentosunun kalsiyum-silikat bileşiklerinin hidratasyonu sırasında ortaya çıkan kalsiyum hidroksitle reaksiyona girer. Bilindiği gibi Portland çimentosunun bileşikleri olan C 3 S ve C 2 S nin hidratasyonu sonucunda C-S-H jelleri ile kalsiyum hidroksit oluşur. İnce öğütülmüş puzolan, Portland çimentosunun hidratasyonu sonucunda meydana çıkan kalsiyum hidroksitle reaksiyona girer. Bu reaksiyon sonucunda bağlayıcı özelliği olan fazladan C-S-H cevheri ortaya çıkmış olur. 43

62 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Bağlayıcı Malzemeler Olarak İnce Öğütülmüş Mineral Katkılar Bağlayıcı malzemeler, su ile karıştırıldıktan sonra hidratasyona uğradıklarında bağlayabilme özelliği kazanan malzemelerdir. Beton için mineral katkı olarak kullanılan bağlayıcı malzemelerin türleri; su kireci, cüruf çimentosu, pişirilmiş kille karıştırılan kireçtir. Bağlayıcı özelliği olan su kirecinin beton katkısı olarak kullanımı çok yaygın değildir Su Kireci Bu malzemeler silisli yada killi kireç taşlarının yakılması ile elde edilir. Yanmadan sonra geriye kalan klinker içinde bulunan kireç ve silikat ya da silis bu malzemeye hidrolik bağlayıcı özelliği verir. Su kireci o C de pişirilmeye tabi tutulur. Bu kireç su altı yapılarında kullanılmak için uygun değildir. Çok uzun sürede priz alır. Dayanım kazanması ise doğal çimento ve Portland çimentosuna göre çok düşüktür Duvar Harcı Çimentosu Bu hidrolik çimento Portland çimentosunun ya da katkılı çimentolar ve kireç taşı gibi plastiklik veren malzemelerin bir karışımından oluşmaktadır. Hidrate olmuş kireç yada su kireci karışımın priz zamanı, işlenebilme, su tutma ve durabilite özelliklerini iyileştirmek için karışıma katılır. Bu tür çimentolar genelllikle duvar örmede bağlayıcı harç yapımında kullanılır Curuf Çimentosu Bu hidrolik çimento, öğütülmüş cüruf ve portland çimentosunun ya da cüruf ve yanmış kirecin veya cüruf Portland çimentosu ve yanmış kirecin karışımından oluşur. Burada cüruf %70 oranındadır. Cüruf çimentosunun beton içinde katkı 44

63 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN malzemesi olarak kullanılması betonun işlenebilirliğini, priz zamanını, hidratasyon ısısını ve diğer bir çok özelliklerini etkiler İnce Öğütülmüş Diğer Mineral Katkılar Hem bağlayıcı özelliği olan hem de puzolanik olmayan ya da çok az aktif olan mineral malzemeler bu grubu oluştururlar. İnce öğütülmüş quarz ve silis kumu, dolomitik ve kalsitik kireç taşları ve mermer, granit ve diğer kaya tozları, hidrate olmuş dolomitik kireç bu katkı maddelerinin içine girmektedir. Bu maddeler genelde taze betonun işlenebilirliğini iyileştirmek için kullanılır. Bu malzemeler ince elemanı az olan betonlarda da kullanılır. Örneğin, iri gradasyona sahip olan kum ile yapılan beton ya da çimento miktarı az olan betonlarda kulanılır. Bu maddelerin beton dayanımına etkisi çok düşüktür. Bu maddeler genelde taze betonda işlenebilirliği iyileştirmek, kanamayı azaltmak için kullanılır. Portland çimentosu üreten fabrikaların fırınlarında tutucular tarafından yakalanan atık madde olan fırın tozları da ince öğütülmüş hem bağlayıcı hem de puzolanik özelliği olmayan gruba girmektedir. Bu atık madde çok zayıf bağlayıcılığa ve puzolanik özellliğe sahiptir ve oldukça alkalin olup, serbest kireç ve sülfata sahiptir. İçeriğinin kompozisyonu, elde edilen kaynağa ve yanma tekniğine bağlı olmak üzere değişir. Bu maddeler özellikle duvarcılıkta ve harç yapımında kullanılır. Cüruf yada uçucu kül içeren bağlayıcı malzemeler ile birlikte kullanılır. İçerisindeki alkaliler puzolanik malzemelerin reaksiyonunu hızlandırır İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Kullanım Amacı İnce öğütülmüş mineral katkılar genellikle karışımdaki çimentonun bir miktarı ya da ince agreganın bir miktarı ile yer değiştirme sureti ile kullanılır. Bu malzemeler, betonda işlenebilirliği ve bitirilebilmeyi (perdahlama) iyileştirmek (eğer karışım içindeki ince malzeme miktarı yeterli değilse), kanamayı ve ayrışmayı (segregasyon) azaltmak, hidratasyon ısısını azaltmak, alkali-silis reaksiyonu sonucu meydana gelen genişlemeyi azaltmak, geçirgenliği azaltmak, nihai dayanımı 45

64 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN arttırmak, sülfata karşı dayanıklılığı arttırmak (deniz suyu, sülfatlı zeminlerin ve doğal asitli suların etkili saldırılarına olan dayanımı) ve beton yapım maliyetini ve betonlama işleminin masraflarını azaltmak amacıyla kullanılırlar. Katkı malzemesinin tipine göre Portland çimentosunun %10 u ile %40 ı arasındaki bir kısmı yer değiştirilir. Bu oran kullanım amacına göre ayarlanır. Belli bir mineral katkının beton özelliklerine olan etkisi o katkının inceliğine, bileşimine ve kullanıldığı miktarına bağlıdır Silis Dumanı Silikon metalinin veya silikonlu metal alaşımların üretiminde, yüksek saflıktaki kuvars, elektrik fırınlarında yaklaşık C sıcaklıkta kömür yardımıyla indirgenmeye tabi tutulmaktadır. Üretim işlemi sonucunda büyük bir çoğunluğu SiO olan gazlar çıkmaktadır. Gaz halindeki SiO, fırının düşük sıcaklıktaki üst bölgelerinde havayla temas eder ve çok çabuk yoğunlaşarak amorf yapıya sahip SiO 2 durumuna dönüşür. Silikon metalinin veya silikonlu metal alaşımların üretimi esnasında ortaya çıkan gazın hızlı soğutularak yoğunlaştırılması sonucunda elde edilen ve %85~%98 kadar silis içeren amorf yapıya sahip çok ince katı parçaçıklardan oluşan malzemeye yoğunlaştırılmış silis dumanı veya kısaca silis dumanı adı verilmektedir. Bu malzeme mikrosilis, silis tozu veya silika fume gibi isimlerle de anılmaktadır. Silis dumanı, çok ince amorf bir yapıya sahip olması ve yüksek oranda SiO 2 içeriğinden dolayı mükemmel bir puzolanik malzemedir. Diğer puzolanik malzemeler gibi, kalsiyum hidroksitle nemli ortamla birleştirildiği takdirde hidrolik bağlayıcılık göstermektedir. Silis dumanı, portland çimentosu klinkeriyle ve küçük bir miktarda alçıyla birlikte öğütülerek silis dumanlı çimento üretimde kullanılabilmektedir. Ancak, asıl kullanımı beton katkı maddesi tarzındadır. Genellikle, beton karışımında yer alan çimento miktarı yaklaşık %10 kadar azaltılmakta ve onun yerine silis dumanı ilave edilmektedir. Çok ince taneli olması ve yüksek miktarda SiO 2 içermesi nedeniyle gerek ilk zamanlarda ve gerekse nihai 46

65 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN olarak oldukça yüksek (> 100 MPa) dayanımlı betonların elde edilmesinde kullanılmaktadır. Silis dumanının çok ince tanelerden oluşması, taze betonun işlenebilirliğini azaltmakta ve su ihtiyacını arttırmaktadır. Bu nedenle, yüksek dayanımlı beton üretimi için katkı maddesi olarak silis dumanı kullanıldığında ayrıca su-azaltıcı katkılarında birlikte kullanılmasına ihtiyaç duyulmaktadır Silis Dumanının Fiziksel Özellikleri Renk Silis dumanının rengi açık griden koyu griye değişen renkte olabilmektedir. Koyuluk, içeriğindeki karbon miktarının artmasıyla artar. Su ile karıştırıldığında, şerbeti siyah renk almaktadır İncelik Silis dumanı çok ince öğütülmüş parçaları içerir. Partiküllerin büyük çoğunluğunun boyutu 0.1 ile 0.2 mikrometre arasındadır. Bu boyut ise bir portland çimentosunun taneciklerinin ortalama boyutundan 100 kez daha küçüktür. Genelde 45µm eleğinin üzerinde kalan malzeme büyük boyutlu (kalın) olarak kabul edilir. Bu boyut üstü malzeme ise genelde kömür gibi yabancı maddedir. Kalın malzemenin silis dumanı içindeki yeri genelde %6'nın altındadır. Kanada standardı aşırı büyük boyutlu tanelerin %10 dan çok olmaması gerektiğini belirtmektedir. Silis dumanının inceliği çimentonun ve diğer puzolanların inceliğini ölçmek için kullanılan Blaine yöntemiyle tayin edilememektedir. Özgül yüzey tayini için nitrojen emme yöntemi kullanılmaktadır. Silis dumanının özgül yüzeyi cm 2 /gr ile cm 2 /gr arasında değişmektedir. Beton katkı maddesi olarak kullanılan silis dumanının özgül yüzeyi genellikle cm 2 /gr civarındadır. 47

66 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Silis dumanının ne kadar ince taneli olduğunu daha iyi açıklayabilmek amacıyla aşağıda silis dumanı ve bazı malzemelerin özgül yüzeylerine dair değerler verilmektedir. Silis Dumanı Tütün Külü Uçucu Kül Normal Portland Çimentosu : ~ cm 2 /gr : ~ cm 2 /gr : ~ cm 2 /gr : ~3000 cm 2 /gr Özgül Ağırlık Beton için uygun olan silis dumanının özgül ağırlıkları 2.2 ile 2.3 gr/cm 3 arasındadır. Beton karışımında kullanılacak silis dumanı miktarının tecrübeler ile portland çimentosu ağırlığının yaklaşık %10 civarında olduğu görülmüştür. Silis dumanı beton içinde az miktarda kullanıldığından beton karışımı oranlarında çok önemli ayarlamaların yapılmasına gerek olmadığı bulunmuştur Sıkıştırılmamış Halde Birim Ağırlık Silis dumanının sıkıştırılmamış haldeki birim ağırlığı genelde 240~300 kg/m 3 arasındadır. Sıkıştırılmamış haldeki portland çimentosunun birim ağırlığı ise 1200 kg/m 3 ' tür. 50 kg olan bir çimento torbası ancak kg kadar betonda kullanmaya uygun gevşek silis dumanını alabilir Puzolanik Aktiflik ve Su İhtiyacı Silis dumanı genel olarak çok yüksek puzolanik aktiviteye sahiptir. Silis dumanının puzolanik aktivitesi, içinde bulunan yüksek silika içeriği ve aşırı inceliği tarafından idare edilmektedir. Silis dumanının su ihtiyacının en fazla ne miktarda olması ve an az ne miktarda dayanım-aktivite indeksine sahip olması gerektiğini 48

67 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN belirten bir TS bulunmamaktadır. Silis dumanının dayanım aktivite indisi Bölüm de tarif edilen ASTM C 311'e göre belirlenebilir. ASTM standartlarında silis dumanının dayanım aktivite indisi için herhangi bir sınırlama getirilmemiş olmasına rağmen bu dayanım indeksi uçucu kül ve doğal puzolanlar için getirilen minimum sınır değerlerinin çok çok üzerindedir. İnceliğin aşırı olması nedeniyle silis dumanının su ihtiyacı oldukça fazladır. Bu su ihtiyacı, uçucu kül ve doğal puzolanlar için verilen üst sınırların çok üzerindedir. Çizelge 3.4'de silis dumanı için bulunan sonuçları uçucu kül ve doğal puzolanlardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırması verilmektedir. Çizelge 3.4. Silis dumanının puzolanik aktivite ve su ihtiyacının uçucu kül ve doğal puzolan ile karşılaştırılması (Erdoğan, 2003) ASTM C 618'in Sınırları Doğal Puzolan F sınıfı uçucu kül C sınıfı uçucu kül Silis dumanından elde edilen sonuçlar 28 günlük dayanım aktivite indisi kontrolün % min Su ihtiyacı kontrolün % max Silis Dumanının Kompozisyonu ve Kimyasal Özellikleri Silis dumanının esas bileşeni kristalize olmayan amorphous haldeki silisdir. Genelde, beton içinde katkı olarak kullanılan silis dumanının SiO 2 içeriği %85'in üzerindedir. İkinci esas bileşen ise yanmamış karbon kalıntılarıdır. Fe 2 O 3 içeriği ise %1 ile %2 civarındadır. Al 2 O 3, SO 3, MgO, Na 2 O ve K 2 O gibi oksitler ise %1'den az miktarda genelde bulunurlar. Silis dumanının kimyasal kompozisyonu üretilen metalin yada alaşımın tipine göre değişebilir. Demir silikon üretiminden elde edilen silis dumanlarını demir ve 49

68 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN magnezyum içeriği diğer silikon metal üretilen fırınlardan elde edilen silis dumanının demir ve magnezyum içeriğinden daha fazladır. Çizelge 3.5'de bazı tipik silis dumanlarının kimyasal kompozisyonu verilmektedir. Çizelge 3.5. Silis dumanının kimyasal kompozisyonu (% olarak) (Erdoğan, 2003) Bileşen USA Norveç Türkiye SiO C Fe 2 O Al 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O S Kızdırma Kaybı Silisyum, Alüminyum ve Demir Oksit Silis dumanının puzolanik reaksiyonuna katkıda bulunan en önemli bileşeni yüksek orandaki SiO 2 'dir. Kanada standartlarına göre silis dumanı en az %85 SiO 2 içermelidir. Fe 2 O 3 ve Al 2 O 3 silis dumanının aktivitesine katkıda bulunur fakat silis dumanı içindeki yüzdelerinin çok az olmasından dolayı bu katkı az olmaktadır. 50

69 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Magnezyum Kükürt ve Alkaliler Yukarıda belirtildiği gibi, magnezyum, kükürt ve alkaliler silis dumanı içinde mevcuttur ve miktarı oldukça düşüktür. Genelde beton içinde bir problem oluşturmazlar. Bununla birlikte bu oksitlerin yüzdesi arttığında, bu maddeler katılaşmış beton içinde zararlı hacim genişlemelerine sebep olabilir Karbon ve Kızdırma Kaybı Çizelge 3.5'den anlaşılacağı gibi silis dumanının karbon içeriği ile kızdırma kaybının değeri birbirine çok yakındır. Kızdırma kaybının %85 ile %95 i genellikle silis dumanının içinde bulunan karbonun yanmasından dolayı oluşur. Karbon kimyasal reaksiyonlar açısından aktif değildir. Fakat, varlığı hava katkı maddesinin dozajını etkileyebilir. Yüksek kızdırma kaybı olan silis dumanı yüksek dozajlı hava katkı maddesi ihtiyacı duyar. Kızdırma kaybının max. değeri Kanada standartlarına göre %6'dır Silis Dumanının Beton Özellikleri Üzerine Etkileri Silis dumanının beton karışımında kullanılması taze ve katılaşmış betonun özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Bu etkiler Çizelge 3.6 da özetlenmiştir. Bu etkiler aşağıda açıklanmaktadır. 51

70 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Çizelge 3.6. Silis dumanının beton özellikleri üzerine etkileri Olumlu Etkiler İstenmeyen Potansiyel Etkiler -Basınç mukavemetini artırır -Kanama ve ayrışmayı azaltır -Aşınma direncini artırır -Sertleşmiş betonun su geçirimliliğini azaltır -Alkali-agrega reaksiyonunu azaltır -Sülfatlara ve diğer kimyasallara karşı dayanıklılığı artırır -Su ihtiyacını artırarak su azaltıcı katkılara ihtiyaç duyulur -Terlemeyi azalttığından beton yüzeyinin perdahlanması zordur -Plastik rötre ve çatlaklarına karşı çok hassastır -Oldukça koyu renkli beton elde edilmesine neden olmaktadır. -Hidratasyon ısısını azaltır Taze Beton Özellikleri Üzerine Etkisi (1). Su İhtiyacı Silis dumanı yalnız başına beton karışımına ilave edildiğinde karışımın su ihtiyacını belli bir slamp değerini elde etmek için artırır. Süper akışkanlaştırıcı kullanılmadığında, beton karışımına ilave edilen her bir kg silis dumanı için 1 lt su ilavesi sabit akışkanlığı tutturabilmek için tavsiye edilmektedir. Genelde silis dumanı yüksek dozajlı normal tür su azaltıcı ile yada süperakışkanlaştırıcılar ile birlikte kullanılır. 52

71 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN (2). İşlenebilirlik Silis dumanı ile üretilen taze beton portland çimentosuna göre daha fazla yapışkanlılık gösterir. Böylece portland çimentosu için elde edilen aynı işlenebilirliği elde edebilmek için silis dumanlı betonun slamp'ı 3~5 cm daha fazla olmalıdır. Silis dumanının betona katılması ile karışım içersindeki toplam özgül yüzey miktarının artması nedeniyle katı maddeler arasında oluşan sürtünme artmakta bu ise karışımın segregasyona karşı direncini artırmaktadır. Silis dumanı ile elde edilen beton işlenebilirliğini portland çimentosuna göre daha çabuk kaybettiği için başlangıç slamp'ı portland çimentosuna göre daha fazla olması istenmektedir. Silis dumanının miktarı arttıkça betonun aderansını da artırmaktadır. Silis dumanının beton içinde %5'ten fazla kullanılması durumunda beton daha yapışkan olmakta, yüzey düzeltmek için kullanılan ahşap aletlere yapışarak, yüzey perdahlama işlemini güçleştirmektedir. Yapışkanlılığın artırması silis dumanını püskürtme betonu kullanımı için ideal bir malzeme yapmakta ve geri tepme ile yere düşmeyi azaltmaktadır (3). Priz Zamanı Silis dumanı küçük miktarlarda beton karışımında kullanıldığında priz zamanını fazla etkilemez. %10 kadar beton karışımına ilave edilen silis dumanı çimento miktarı 250~300 kg/m 3 olan betonlarda priz zamanını fazla etkilememiştir. Silis dumanı genelde kimyasal katkılar ile birlikte kullanılır. Bu kimyasal katkılar ise portland çimentosu betonunun priz zamanını artırdıkları gibi silis dumanı katkılı betonların da priz zamanını etkilemektedir. Silis dumanı artırıldıkça priz zamanında da gecikmeler oluşmaktadır. Sıcaklığın silis dumanı katkılı betona etkisi diğer betonlar üzerinde olan etkisi gibidir. 53

72 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN (4). Hidratasyon Isısı Çimentonun belirli bir miktarı yerine katılan puzolanlar açığa çıkan hidratasyon ısısını azaltırlar. Silis dumanı kullanıldığında ise durum başlangıçta biraz farklı olabilmektedir. Çimento ağırlığının %10 u kadar silis dumanı kullanılarak yapılan betonların ilk 72 saat içerisindeki hidratasyon ısısı, silis dumanı kulanılmayan betonlardan biraz daha fazla olabilmektedir. Ancak ileri yaşlarda silis dumanlı betonlarda silis dumanı kullanılmayan betonlara göre yaklaşık %8~10 kadar daha az hidratasyon ısısı açığa çıkmaktadır. Başlangıçtaki ısı artışı silis dumanının çimento hidratasyonunu hızlandırması ile açıklanmaktadır (5). Hava Sürükleme Silis dumanının beton karışımına ilavesi ile karışım için gerekli hava katkı maddesi ihtiyacı portland çimentosuna göre daha fazla artırmaktadır. Bunun sebebi ise yüksek özgül yüzey ile yanmamış karbonun silis dumanı içindeki mevcudiyeti olarak gösterilmektedir. Hava katkı madesinin miktarı deney ile tespit edilmektedir. Silis dumanı katkılı betonunun yapışkanlılığı nedeniyle sürüklenmiş hava daha fazla stabil duruma gelmekte ve vibrasyon anında oluşan hava kayıpları ise azalmaktadır (6). Kanama-Kusma Silis dumanı partikülleri aşırı derece ince olduğundan ve özgül yüzeyi artırdığından, taze beton içindeki bir kısım su bu partiküller tarafından tutulmaktadır. Böylece taze beton içerisinde yükselecek olan su azaldığından bu durum kanamayı da azaltmaktadır. Kanamanın azalmasıyla plastik rötre ve çatlaklarının oluşma tehlikesi baş göstermektedir. Yüksek sıcaklık durumlarında plastik rötre için önlem 54

73 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN alınmalıdır. Düşük nem ve hızlı rüzgarlar beton yüzeyindeki suyu hızla buharlaştırıp plastik rötreye sebep olabilir Katılaşmış Beton Özellikleri Üzerine Etkileri (1). Dayanım Silis dumanının betona ilavesi basınç dayanımını oldukça artırmaktadır. Bu durum silis dumanı katkısının boşluk oranının azaltmasına ve puzolanik aktivitesinin çok yüksek olmasına bağlanmaktadır. Bununla beraber silis dumanının herhangi bir akışkanlaştırıcı kullanılmadan beton karışımına ilavesi su ihtiyacını artırmakta böyle bir durumda suyun artması ise dayanımda azalmalara sebep olmaktadır. Bu nedenle silis dumanı neredeyse her zaman süper akışkanlaştırıcı ile birlikte kullanılır. Böylece su/(çimento+silis dumanı) oranı düşük tutulabilmektedir. Silis dumanı ilavesiyle beton mukavemetinin artmasının esas nedenleri kullanılan silis dumanının miktarına, su-bağlayıcı oranına, bağlayıcı malzeme miktarına, çimento tipine, su azaltıcı katkının cinsine, kür durumuna ve zamana bağlanmaktadır. Silis dumanı kullanılarak elde edilen betonun basınç dayanımının optimum olmasını sağlayan esas neden ise silis dumanı miktarı ile kullanılan akışkanlaştırıcının dozajı sağlamaktadır. Akışkanlaştırıcı kullanmadan üretilen silis dumanı betonunun su ihtiyacı sabit işlenebilirlik için direkt olarak silis dumanı miktarına bağlıdır. Genel yapılarda kullanmak için silis dumanının dozajı genelde %7 ile %10 arasında değişir. Silis dumanı katkılı betonların ilk günlerdeki dayanımı da oldukça yüksek olabilmektedir. Ancak bu durum yukarıdaki faktörlere, özellikle de su/(çimento+silis dumanı) oranına bağlıdır. Malhotra ve arkadaşları (1993) tarafından yapılan araştırmalarda, çimento ağırlığının %5-%15 i kadar silis dumanının kullanılmasıyla su/(çimento+silis dumanı) oranı 0.60 olan betonlarda ilk üç gün içersinde belirgin bir dayanım artışı olmadığını, fakat bu oranın 0.40 a indirilmesiyle ilk günlerde de dayanım artışı elde edildiği görülmüştür. Bir başka 55

74 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN araştırmada, 18 saatlik basınç dayanımı olarak kgf/cm 2 gibi değerler elde edilmiştir (Erdoğan, 2003). Silis dumanı betonunun basınç dayanımı üzerinde kür sıcaklığının çok önemli bir etkisi vardır. Silis dumanının puzolanik reaksiyonu kür sıcaklığına karşı portland çimentosundan daha fazla hassastır. Kür sıcaklığının artması silis dumanı betonunun dayanım kazanmasını hızlandırmaktadır. Silis dumanının basınç dayanım karakteristiği portland çimentosundan genel olarak farklıdır. Silis dumanının bu karakteristiği uçucu kül betonunun karakteristiğine benzemektedir. Ancak, silis dumanı betondaki puzolanik reaksiyonun daha erken yaşlarda oluştuğunun delilleri vardır. Bunun sebebi ise silis dumanının aşırı ince olması ve silis içeriğinin amorf formda olmasıdır. Normal sıcaklıklarda, silis dumanının beton dayanımına katkısı 3 gün ile 28 gün civarında yerini almaya başlar. Silis dumanı ile yapılan betonun eğilme çekme dayanımı portland çimentosu ile üretilen kontrol betonunun dayanımına eşittir yada daha yüksektir. Silis dumanının çekme dayanımı ile basınç dayanımı arasındaki ilişki genelde normal portland çimentosu betonundaki ilişki ile benzerlik gösterir. Silis dumanlı betonlar daha az terleme gösterdiğinden ve buna bağlı olarak donatıların veya iri agrega tanelerinin altlarında daha az miktarda su cepleri oluşmuş olacağından, bu tür betonlardaki bağlayıcı hamur ile donatı arasındaki veya bağlayıcı hamur ile agrega taneleri arasındaki yapışma daha iyi olmaktadır (2). Permeabilite Silis dumanı içeren betonların, portland çimentosuna göre daha az geçirimli olduğu bulunmuştur. Toplam porozitenin yaklaşık aynı kalmasına rağmen, çimentosilis dumanı hamuru içindeki iri boşlukların azalması nedeniyle bu geçirimliliğin azaldığı düşünülmektedir (3). Kuruma Rötresi 56

75 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Silis dumanı katılmış betonlarda rötre, katkı miktarı, su-bağlayıcı oranı ve ilk günlerdeki bakım koşullarından etkilenmekte, bu faktörlere bağlı olarak elde edilen sonuçlar normal betonla elde edilenlerden farklı olabilmektedir. Katkı miktarı %10 dan az olduğunda rötre normal betonlardan farklı değildir. Daha yüksek silis dumanı miktarı, su-bağlayıcı oranının yüksek olması, yetersiz ıslak bakım ve ileri yaşlar kuruma rötresini göreceli olarak artırmaktadır. Su çimento oranından bağımsız olarak, 28 gün nemli ortamda kür edilen silis dumanı betonun rötresi portland çimentosu ile kıyaslanabilecek durumdadır (4). Aşınma Direnci Silis dumanının aşınma direncinin iyileştiği görülmekte, bu da yüksek dayanıma bağlanmaktadır. Silis dumanı betonu çelik paletli araçların kullanıldığı yollarda kaplama olarak başarı ile kullanılmıştır (Fidjestol, 1987; Luther, 1989: Erdoğan, 1997) (5). Zararlı Kimyasallara ve Sülfata Karşı Direnci Silis dumanlı betonların geçirgenliği daha az olduğundan zararlı bir çok kimyasala karşı daha dayanıklı olabilmektedirler. Betonun geçirgenliği ve Ca(OH) 2 içeriği zararlı kimyasallara karşı göstereceği dirençte rol oynayan iki faktördür. Silis dumanı yüksek oranda kullanılarak (%12'den %20'ye kadar) betonun Ca(OH) 2 içeriği ve geçirgenliğinin azaltılması gözetilir. Norveç de yapılan araştırmalarda, silis dumanı katkılı betonların sülfata karşı göstermiş olduğu direncin, Tip V-Sülfata Dayanıklı Portland Çimentosu ile yapılan betonlardaki kadar yüksek olduğu sonucuna varılmıştır (6). Alkali-Silika Reaksiyonu 57

76 3. MATERYAL VE METOD Fatih ÖZCAN Betonda zamanla genleşme ve çatlamalara yol açan alkali-agrega reaksiyonları genellikle alkali-karbonat ve alkali-silika reaksiyonları olarak iki ana grupta ele alınır. Silis dumanı katkısının alkali karbonat reaksiyonunun kontrol altına alınmasında fazla etkili olmadığı bildirilmektedir. Yüksek oranda alkali içeren çimento ve reaksiyona hazır agreganın mevcudiyetinde silis dumanı ilavesiyle üretilen (%5-%10) betonlarda alkali-silika reaksiyonunun zararlı etkisi önlenmiş yada geciktirilmiştir Silis Dumanının Test Edilmesi İçin Standart Metodlar Silis dumanının fiziksel özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan genel testler incelik, dayanıklılık, özgül ağırlık ve dayanım aktivite indisi testleridir. SiO 2, SO 3 içeriği, kızdırma kaybının belirlenmesinde kullanılan deneyler silis dumanının kimyasal özelliklerini belirlemede kullanılan deneylerdir. Silis dumanı için özellikle belirtilen herhangi bir ASTM yada TS yoktur. Bununla beraber ASTM C 311 ve TS 639'da uçucu kül için tanımlanan deneyler genellikle silis dumanını test etmede de kullanılır Silis Dumanının Uygunluğu İçin Sınır Değerler Silis dumanının fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirleyen herhangi bir ASTM ve TS yoktur. Ancak, Kanada standartları tarafından geliştirilen bir standart mevcuttur (CSA-A23.5.M.86). Kanada standartlarına göre, betonda kullanılacak silis dumanı miktarı, yeterli dayanım, durabilite ve hacim stabilitesindeki değişim için bir kanıt gösterilmedikçe %10'u geçmeyecektir. Bu değerin %10 olarak seçilmesinin esas nedeni %10'dan fazla silis dumanı kullanılan bir çok işte gözlemlenen plastik rötreyi minimize etmek içindir. Bir başka sebep ise, yüksek oranda silis dumanı kullanıldığında ortaya çıkan donma-çözünmenin neden olduğu durabilite problemlerinden kaçınmaktır. 58

77 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Bu bölümde, deneysel çalışmada kullanılan malzemelerin kimyasal bileşimi ve fiziksel özellikleri ile harç ve beton karışımlarında kullanılan malzeme miktarları verilmektedir. Hazırlanan numune boyutları ve bu numuneler üzerinde yürütülen deneyler hakkında bilgi verilmektedir Kullanılan Malzemeler ve Özellikleri Çimento Bu çalışmada kullanılan çimento, TS 19 (1992) ile uyumlu normal Portland çimentosu (PÇ 42,5) olup, Adana Çimento Sanayi tarafından üretilmiştir. Çimentonun taze olarak kullanılmasına özen gösterilip, nem alarak topaklaşma göstermemesi için de çimento, özel koruyucu kaplar içerisinde muhafaza edilmiştir. Kullanılan PÇ 42,5 çimentosuna ait kimyasal ve fiziksel özellikler Çizelge 4.1 ve Çizelge 4.2 de verilmektedir. Çizelge 4.1. Kullanılan çimentonun kimyasal bileşimi Kimyasal Analiz Analiz Sonuçları (%) SiO 2 20,62 Al 2 O 3 5,65 Fe 2 O 3 4,05 CaO 62,08 MgO 2,55 SO 3 2,57 Kızdırma Kaybı 1,55 Na 2 O 0,12 K 2 O 0,81 59

78 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN Çizelge 4.2. Kullanılan çimentonun fiziksel özellikleri Fiziksel Özellikler Sonuçlar Özgül Ağırlık (gr/cm 3 ) 3,16 Priz Süresi İlk (saat:dakika) 4:05 Son (saat:dakika) 5:12 Özgül Yüzey (cm 2 /gr) 3350 İncelik 0,200 mm elekte kalıntı (%) 0,0 0,090 mm elekte kalıntı (%) 0, Silis Dumanı Silis dumanı Antalya-Etibank Ferro-Krom fabrikalarından sağlanmış olup, kimyasal kompozisyonu Çizelge 4.3 de verilmektedir. Silis dumanının özgül ağırlığı ve birim ağırlığı sırasıyla 2.32 gr/cm 3 ve 245 kg/m 3 tür. Silis dumanının 45 µm elek üzerinde kalıntısı %4.8 dir. Çizelge 4.3. Silis Dumanı Kimyasal Kompozisyonu (%) Oksit SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 K 2 O Na 2 O KK Silis D NA NA Süperakışkanlaştırıcı Katkı Taze beton ve harç karışımlarında işlenebilirliği sağlamak amacıyla TS EN ye uygun yüksek performanslı süperakışkanlaştırıcı katkı kullanılmıştır. Kullanılan süperakışkanlaştırıcının tipi sentetik-dispersiyon sıvı olup yoğunluğu 1.23 kg/dm 3 tür Su Deneylerde kullanılan karışım ve bakım suyu şehir şebekesinden alınan içme suyudur. Beton karışım ve bakım suyunun kalitesi ile ilgili özel bir Türk Standardı 60

79 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN yoktur. Kaynaklarda karma suyu, genel anlamda içilebilir su olarak ifade edilmektedir Agrega Beton Üretiminde Kullanılan Agregalar Deneysel çalışmalarda DSİ VI. Bölge Müdürlüğü Kalanet Üretim Fabrikası agrega tesislerinden alınan Çakıt Deresi doğal agregası kullanılmıştır. Beton karışımlarında kullanılan agreganın maksimum tane çapı 16 mm olup, yıkanmış ve etüvde kurutulduktan sonra kullanılmıştır. Agreganın su emme kapasitesi ve özgül ağırlığı TS 3526 ya göre bulunmuş olup, ince ve iri agreganın kuru yüzey doygun özgül ağırlıkları sırasıyla 2.61 ve 2.70 gr/cm 3 dür. İnce ve iri agreganın su emme kapasiteleri %1.8 ve % 1.3 tür. Karışımda kullanılan karışık agreganın eleklerden geçen yüzde değerleri Çizelge 4.4 de sunulmuştur. Agrega granülometrisi standarda uygundur (TS 706, 1980). Çizelge 4.4. Karışık agrega granülometrisi ve TS 706 standart sınırları Elekten Geçen % Miktar Elek Açıklığı (mm) TS 706 Alt Sınır TS 706 Orta Sınır TS706 Üst Sınır Kullanılan Agrega

80 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN 100 Elekten Geçen (%) A B C Agrega Elek Çapı (mm) Şekil 4.1. Beton karışımlarda kullanılan agreganın granülometri eğrisi Harç Üretiminde Kullanılan İnce Agrega Harç numunelerin hazırlanmasında kuru yıkanmış temiz kum kullanılmış olup, kuma ait elek analizi sonuçları Çizelge 4.6 ve Şekil 4.2 de verilmiştir. Aynı şekilde, bu kuma ait fiziksel özellikler de Çizelge 4.5 de sunulmaktadır. Kullanılan kumun beton ve harç üretiminde kullanılması uygundur (TS 706, 1980). Çizelge 4.5. Harç numunelerde kullanılan kuma ait fiziksel özellikler Fiziksel Değeri Özellik (gr/cm 3 ) γ kuru 2,58 γ dky 2,61 γ görünen 2,65 Su Emme(%) 1,8 62

81 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN Çizelge 4.6. Harç numunelerde kullanılan kuma ait elek analizi sonuçları Elek no Elek üzerinde kalan(gr) Elek üstünde yüzde kalan % Elek üstünde yığışımlı yüzde kalan % Elekten geçen yüzde % ,5 14,5 85, ,8 31,3 68, ,0 48,3 51, ,0 85,3 14,7 Tava , Toplam 5000 Elekten Geçen % Elek Çapı (mm) Şekil 4.2. Harç numunelerde kullanılan kuma ait elek analizi grafiği 63

82 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN 4.2. Beton Karışım Oranları Bir metreküp beton içinde bulunan malzeme miktarları Çizelge 4.7 de verilmektedir. Karışım miktarlarının hesabı TS 802 (1985) de verilen mutlak hacim metoduna göre yapılmıştır. Hesaplarda başlangıçta bağlayıcı miktarı (350, 400, 450 kg/m 3 ) ve su-bağlayıcı oranı (0.3, 0.4, 0.5, 0.6) sabit olarak seçilmiş ve hapsolmuş hava miktarı ise TS 802 den alınmış olup, gerekli agrega miktarının hacmi hesaplanmış ve daha sonra ağırlıklar bulunmuştur. Silis dumanı içeren betonlar ise sadece normal Portland çimentosu içeren kontrol şahit betonlarının değişimiyle üretilmiştir. Şahit betonlarının silis dumanı ile değişimi, silis dumanının kısmen çimentoyu ikamesi şeklinde yapılmıştır. Taze betonların işlenebilirliklerini düzenlemek amacıyla süperakışkanlaştırıcı bir katkı kullanılmış olup, her beton için farklı miktarda süperakışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Süperakışkanlaştırıcı miktarları da Çizelge 4.7 de verilmektedir. Taze betonların ölçülen birim ağırlıklarının 2.25 ile 2.53 t/m 3 arasında olduğu, hesap edilen teorik birim ağırlıklarının ise 2.22 ile 2.51 t/m 3 arasında olduğu görülmüştür. Taze betonların sarsma tablası ile bulunan işlenebilirlikleri cm arasındadır. Araştırma kapsamındaki taze beton karışımların şahit numunelerinde yüksek çimento dozajı (400, 450 kg/m 3 ) ve yüksek su-çimento oranlarında (0.5, 0.6) terleme görülmüş olup, silis dumanı içeren betonlarda herhangi bir terleme görülmemiştir. 64

83 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN Çizelge 4.7. Bir metreküp beton karışımı için gerekli yaklaşık malzeme miktarları Karışım Ç (kg/m 3 ) SD (kg/m 3 ) S (lt/m 3 ) HA (lt/m 3 ) Agrega (kg/m 3 ) ŞH SD , SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD ŞH SD SD SD

84 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN 4.3. Harç Karışım Oranları Deneylerde hazırlanan harç numunelerin bağlayıcı/kum oranı 2.75 tir. Ayrıca, beş ayrı su-bağlayıcı oranında (0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60) numuneler hazırlanmıştır. Silis dumanı değişim oranları ise ağırlıkça çimentonun %0, %10, %15, %20, ve %40 ı nisbetindedir. Harç karışımlarının işlenebilirliklerini düzenlemek amacıyla değişik oranlarda süperakışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Yukarıdaki özelliklere sahip olarak hazırlanan harç numuneler iki ayrı kür durumunda; kuru kür (%65BN) odasında ve su içinde küre tabi tutulmuş olup, ortam sıcaklığı 20±2 o C dir Deneysel Çalışmalar Harç Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar -Yayılma Tablası Deneyi: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve% 40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS EN doğrultusunda taze harç karışımlar üzerinde yayılma tablası ölçümleri yapılmıştır. -Basınç Mukavemeti: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve% 40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS 24 doğrultusunda 1, 3, 7, 28, 90 ve 180 günlük zaman dilimlerinde iki ayrı kür durumunda kür edilen sertleşmiş harç numuneler basınç deneyine tabi tutularak basınç mukavemeti değerleri bulunmuştur. -Eğilme-Çekme Mukavemeti: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS 24 doğrultusunda 1, 3, 7, 28, 90 ve 180 günlük zaman dilimlerinde iki ayrı kür durumunda kür edilen sertleşmiş harç numuneler eğilmede çekme deneyine tabi tutularak eğilmede çekme mukavemeti değerleri bulunmuştur. -Aşınma Dayanımı: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar her iki 66

85 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN kür durumunda kür edilen 28, 90 ve 180 günlük harç numuneler üzerinde Los Angeles deney aleti ile aşınmalar bulunmuştur. -Rötre Tayini: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS 3453 doğrultusunda rötre değerleri ölçülmüştür. -Boşluk Oranı ve Su Emme Tayini: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS 3624 doğrultusunda iki ayrı kür durumunda kür edilen 28 günlük numuneler üzerinde boşluk oranı ve su emme değerleri bulunmuştur. -Kapiler Su Emme Katsayısının Tayini: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için TS 4045 doğrultusunda iki ayrı kür durumunda kür edilen 28 günlük numuneler üzerinde kapiler su emme katsayısı bulunmuştur. -Karbonatlaşma Tayini: Silis dumanı ikame oranı %0, %10, %15, %20 ve %40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlar için kuru kür durumunda kür edilen 28, 90 ve 180 günlük harç numuneler üzerinde phenopthalein testi ile tayin edilmiştir Beton Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar -Yayılma Tablası Deneyi: Çalışma kapsamında yer alan her bir çimento dozajında (350, 400 ve 450 kg/m 3 ) ve her bir su-bağlayıcı oranında (0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60) hazırlanan karışımlara %0, %10, %15 ve %20 silis dumanı ikamesi ile elde edilen taze beton karışımlarının yayılma tablası değerleri bulunmuştur. -Hızlandırılmış Ilık Su Kürü Deneyi: Çalışma kapsamında hazırlanan 48 adet farklı beton karışımına ait numuneler üzerinde TS 3323 de belirtilen esaslar doğrultusunda hızlandırılmış ılık su (35 o C) kürü basınç mukavemeti değerleri bulunmuştur. -Basınç Mukavemeti: Söz konusu çalışma içersinde 350, 400 ve 450 kg/m 3 çimento dozajına sahip beton karışımlarının 3, 7, 28, 180 ve 500 günlük basınç mukavemeti değerleri TS 3114 de belirtilen esaslar doğrultusunda tesbit edilmiştir. 67

86 4. MALZEME ÖZELLİKLERİ Fatih ÖZCAN -Kür Şartları Değişimi: Hazırlanan 48 adet farklı karışıma ait beton numunelerin 28 günlük basınç mukavemeti değerleri hem %100 bağıl nemli ortam için hemde %65 bağıl nemli ortam için ayrı ayrı bulunmuştur. -Ultrasonik Ses Dalgası Ölçümleri: Söz konusu çalışma kapsamında yer alan beton numuneler üzerinde ultrasonik ses dalgası hız değerleri ölçülmüştür. 28 gün süresince hem ıslak hem de kuru kür edilen numunelerin basınç mukavemetleri tesbit edilmeden önce ASTM C 597 doğrultusunda ultrasonik ses hızı değerleri ölçülmüştür Notasyonlar Hazırlanan beton karışımlarını ifade etmek için çizelge ve şekillerde yer alan ifadesi 350 dozlu 0.30 S/B oranında %00 silis dumanı ile hazırlanan şahit betonu, ifadesi ise aynı karışıma %10 silis dumanı ilave edilmiş beton karışımını ifade etmektedir. Harç karışımlarının ifadesinde kullanılan H ifadesi 0.25 S/B oranında %00 silis dumanı ile üretilmiş şahit harç karışımını, H ifadesi ise 0.25 S/Ç oranında %10 silis dumanı içeren harç karışımlarını ifade etmektedir. Harç ve beton karışımlarında kullanılan S/B ifadesi, su/(çimento+silis dumanı) oranı için kullanılmıştır. Beton ve harç karışımlarında kullanılan ıslak kür terimi su içerisinde 20 0 C deki kür durumu için, kuru kür terimi ise %65 Bağıl Neme sahip 20 0 C deki kür odasında bekletilen numuneleri ifade etmektedir. 68

87 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA 5.1. Harç Karışımlar Üzerinde Yapılan Deneyler Bu bölümde araştırma kapsamında yer alan harç karışımlar üzerinde yürütülen deneyler ve sonuçları sunulmaktadır. Silis dumanı içeren ve içermeyen taze harç karışımları üzerinde yapılan yayılma tablası deney sonuçları, sertleşmiş harç karışımlar üzerinde yürütülen basınç, eğilme çekme mukavemeti, aşınma, boşluk oranı ve su emme, rötre, karbonatlaşma ve kapiler su emme deney sonuçları tartışılarak sunulmaktadır Kıvam Harç karışımların kıvamını belirlemede uygulama kolaylığı ve gerçek kıvamı en iyi şekilde belirtmesi bakımından Yayılma Tablası (Flow Test) yöntemi kullanılmıştır. Kıvam deneyi için araştırma kapsamındaki karışımlar hazırlanarak sarsma tablasının kalıbına iki aşamada tokmak ile yerleştirildikten sonra harcın üst yüzeyi düzeltilip kalıp çekilir. Sarsma tablası üzerindeki harç 15 saniyede 12,5 mm yükseklikten 15 defa düşürülür. Bu işlem sonucunda yayılan taze harcın çapı iki ayrı noktadan ölçülerek ortalaması alınır. Bu şekilde yayılmış karışımların yeni çapları (Ds) ile, deneye başlamadan önceki çapı ise (Di) ile gösterildiğinde, taze harça ait kıvam değeri; Kıvam = [(Ds-Di)/Di]*100 (5.1) formülü ile ifade edilir. Her bir su-bağlayıcı oranında hazırlanan karışımlara yayılma değeri % oluncaya kadar akışkan ilave edilmiş olup, karışımların kıvamları bu değer etrafında eşitlenmeye çalışılmıştır. Bu oranın büyük değerler alması durumunda karışımın kıvamınında o kadar yüksek olduğu söylenebilir. 69

88 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Araştırma kapsamındaki harçlara ait % yayılma değerlerinin ve parentez içerisinde kullanılan akışkan miktarlarının % olarak verildiği Çizelge 5.1 de, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında şahit numunelerin ve 0.60 su-bağlayıcı oranında %10 silis dumanı katkılı harçların yayılma değerleri akışkan kullanmaksızın oldukça yüksek değerlerde olduğu, 0.25 su-bağlayıcı oranında ise şahit numunede yayılma değerini normal kıvama çekmek için oldukça fazla akışkan kullanmak gerektiği için akışkan miktarının %60 yayılma oranında bırakıldığı görülmektedir. Karışımlarda kullanılan su miktarının herbir su-bağlayıcı oranında sabit kalması ve silis dumanı ikame oranının değişmesinden dolayı yayılma değerlerinin sabit bir değer etrafında toparlanması ancak kullanılan akışkan miktarının değişimiyle mümkün olmuştur ve 0.30 gibi düşük su-bağlayıcı oranlarında %20 ye kadar silis dumanı ilavesi yayılma değerlerini olumlu yönde etkilerken aynı yayılma değerlerine ulaşmak için %40 silis dumanı ilavesi akışkan talebini arttırmıştır su-bağlayıcı oranıyla birlikte 0.50 ve 0.60 gibi yüksek su-bağlayıcı oranlarında herbir silis dumanı ikame oranıyla birlikte akışkan miktarında da bir artış olmuştur. Süperakışkanlaştırıcılar silis dumanı ile birlikte kullanıldığında çimento parçacıklarının daha iyi dağılmasına yardımcı olmakta, özellikle de, bu çalışmada da görüldüğü gibi, düşük su-bağlayıcı oranlarında akışkan kullanımı ile işlenebilirlik artmaktadır. Küçük kürecikler halindeki silis dumanı taneleri daha büyük çimento tanelerinin arasındaki su ile yer değiştirerek karışımın kompasitesini iyileştirmekte ve serbest su miktarını yükseltmektedir (Duval ve Kadri, 1998; Topçu ve Uğurlu, 2002). Çizelge 5.1. Harç karışımlarının % kıvam değerleri ve % akışkan miktarları SD S/B %00 %10 %15 %20 % (8) 100 (6) 100 (6) 110 (7) 110 (9.5) (4) 110 (2) 130 (2.5) 120 (3) 110 (5) (0.45) 100 (1.1) 100 (1.3) 100 (1.8) 110 (3) (-) 110 (0.4) 120 (1) 120 (1.3) 100 (2.5) (-) 140 (-) 120 (0.3) 110 (0.5) 100 (1.9) 70

89 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Harç Numune Basınç Mukavemetleri Harçların basınç mukavemetlerinin ölçülmesi Bölüm (8) de anlatılan mekanik deneylere dayanmaktadır. Bu deneyler sonunda bulunan basınç mukavemeti kullanılan çimentonun ve ilave edilen katkı maddesinin mekanik dayanımı olarak kabul edilir. Çimentonun ve kullanılan puzolanik katkı maddesinin özelliklerinin dayanım üzerindeki etkisi büyük ölçüde bunların hidratasyon olayının hızlı veya yavaş bir şekilde gelişmesi ile ölçülür. Hidratasyon sinetiğini etkileyen başlıca iki faktör ise bağlayıcının inceliği ve sahip olduğu karmaşık bileşimlerin miktarıdır. Söz konusu araştırma kapsamında yer alan harçlara ait basınç mukavemeti değerleri ve sonuçları aşağıda tartışılmıştır. Silis dumanı içeren kuru ve ıslak ortamda kür edilen harç numunelere ait basınç dayanımları sırasıyla Çizelge 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 ve 5.6 da sunulmaktadır. Basınç mukavemetleri sözkonusu çizelgelerde çalışma kapsamında yer alan silis dumanı ikame oranları ve her deney yaşı için kür durumları ile birlikte verilmektedir S/B oranına sahip harç numunelerin basınç mukavemetlerinin sunulduğu Çizelge 5.2 incelendiğinde, kuru kür edilen numunelerin ıslak kür edilen numunelerden daha düşük basınç mukavemeti geliştirdikleri görülmektedir. Islak ortamda kür edilen numunelerde zamanla gelişim gösteren basınç mukavemetleri, kuru kür edilen numunelerde 7. günden sonra fazla bir artış geliştirememişlerdir. %10, %15, %20 silis dumanı içeren ve ıslak kür edilen numuneler 28 günde şahit numuneye nazaran sırasıyla %15, %23 ve %9 fazla basınç mukavemeti geliştirirken bu oranlar uzun vadede (180 gün) sırasıyla %9, %10 ve %1 e düşmektedir. %40 silis dumanı içeren numuneler ise 28.günde şahit numuneyle başabaş basınç mukavemeti sergilerken 180.günde basınç mukavemeti artışı %12 ye çıkmaktadır. 71

90 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H S/B oranına sahip harç numunelerin basınç mukavemetlerinin sunulduğu Çizelge 5.3 incelendiği takdirde şahit numuneye nazaran %10, %15 ve %20 silis dumanı içeren karışımlar 1 gün sonra yaklaşık olarak aynı seviyede veya daha fazla basınç mukavemeti sergilerken %40 silis dumanı içeren karışım daha düşük basınç mukavemeti sergilemiştir. Karşılaşılan bu fark 28. gün ve daha sonrasında (90. ve180.gün) kapanmıştır S/B oranına sahip kuru kür edilen numunelerin tamamında 7.günden sonra basınç mukavemetlerinde fazla bir artış görülmezken, ıslak kür edilen numunelerde ise 28. günden sonra (90ve 180) basınç mukavemeti gelişimi yavaşlamıştır. %10, %15, %20 ve %40 silis dumanı içeren ve ıslak kür edilen numuneler 28.günde şahit numuneye nazaran sırasıyla %20, %18, %20 ve %2 oranlarında daha fazla basınç mukavemeti geliştirirken bu oranlar uzun vadede (180 gün) sırasıyla %6, %3, %7, ve %1 e düşmektedir. Şahit numune 28.günden 180. güne kadar zamanla basınç mukavemeti gelişimini %20 oranda artırırken, %10, 15, 20, ve 40 oranlarında silis dumanı içeren numunelerde bu artış sırasıyla %6, %5, %8 ve %14 oranlarında kalmıştır. Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H

91 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 0.40 S/B oranına sahip harç numunelerin basınç mukavemetlerinin sunulduğu Çizelge 5.4 incelendiği takdirde şahit numuneye nazaran %10,15,20 silis dumanı içeren karışımlar 7.gün sonuna kadar yaklaşık olarak aynı seviyede basınç mukavemeti sergilerken, %40 silis dumanı içeren karışım daha düşük bir basınç mukavemeti sergilemiştir. Bu durum 28.gün ve sonrasında tersine dönerek %40 silis dumanı katkılı harçlar her iki kür durumunda da şahit numuneden daha fazla basınç mukavemeti geliştirmişlerdir S/B oranındaki bütün karışımların 3 ve 7 günlük her iki kür durumunda basınç mukavemeti değerlerinin oranları birbirine yakın seyrederken 28. gün ve daha sonrasında bu oran artmakta ve numuneler zamanla kuru kürden daha fazla etkilenmektedirler. Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H S/B oranına sahip harç numunelerin basınç mukavemetlerinin sunulduğu Çizelge 5.5 incelendiği takdirde şahit numuneye göre %10,15, ve 20 silis dumanı içeren karışımlar 1 gün sonra şahit numuneden daha yüksek basınç mukavemeti sergilerken S/B oranları 0.25, 0.30 ve 0.40 olan serilerde olduğu gibi %40 oranında silis dumanı içeren karışım daha düşük basınç mukavemeti değeri vermiştir. 3. ve 7. günlerde bu durum her iki kür durumunda da devam ederken 28. gün ve daha sonrasında bu durum tersine dönerek %40 silis dumanı içeren karışımlar şahit numuneyi geçmiştir. 28. günde ıslak kürde şahit numune ile silis dumanı içeren karışımlar arasında belirgin olan basınç mukavemeti oranları farkı (%16-25), şahit numunenin uzun vadede (180 gün) göstermiş olduğu performans neticesinde basınç mukavemeti oranları farkını (%7-11) aşağıya çekmiştir. 73

92 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H S/B oranına sahip harç numunelerinin basınç mukavemetlerinin sunulduğu Çizelde 5.6 incelendiğinde, oldukça yüksek sayılabilecek bu S/B oranında şahit numune her iki kür durumunda ve her yaşta silis dumanı içeren karışımlardan daha düşük bir basınç mukavemeti değeri sergilemiştir. Suda kür edilen şahit numune 28.günden 180.güne kadar % 34 dayanım artışı sergilerken %10, %15, %20 ve %40 oranlarında silis dumanı içeren karışımlarda bu artış sırasıyla %14, %13, %10 ve %13 oranlarında kalmıştır. Yüksek S/B oranlarında silis dumanı içeren karışımlar şahit numuneye göre daha az basınç dayanım artışı oranı sergilemişlerdir. Çizelge S/B oranındaki harçların basınç mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H Araştırma kapsamındaki harçlara ait basınç mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 ve 5.6 arasında 28 günlük basınç mukavemetleri göz önüne alınarak bir karşılaştırma yapıldığı takdirde, optimum su-bağlayıcı oranının 0.30 civarında olduğu bulgusuna varılabilir. Su-bağlayıcı oranının 0.30 dan 0.60 a yükselmesinin genel olarak tüm harçların basınç dayanımlarında düşüşe neden olduğu belirgin bir şekilde görülmektedir. Yüksek mukavemet değerlerine ulaşmada 74

93 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN optimum silis dumanı oranının %10~20 arasında olduğu görülmektedir. Aynı şekilde Rao (2003), silis dumanı ilave edilmiş çimento hamuru ve harçlar üzerine yaptığı çalışmasında yüksek basınç mukavemetine ulaşmak için silis dumanı oranının %15~22 arasında olduğunu belirtmiştir. Genel bir bakış açısı ile söz konusu harçların 28 günlük ortalama basınç mukavemetleri incelendiğinde, 0.25 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 85 MPa kuru kürde 60 MPa, 0.30 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 91 MPa kuru kürde 59 MPa basınç mukavemeti geliştirdikleri görülmektedir. Aynı şekilde 0.40 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 79 MPa kuru kürde 53 MPa, 0.50 subağlayıcı oranında ıslak kürde 63 MPa kuru kürde 33 MPa, 0.60 su-bağlayıcı oranında ise ıslak kürde 49 MPa kuru kürde 27 MPa basınç mukavemeti geliştirmişlerdir. 75

94 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Silis dumanı içeren harç numunelerinin dayanım gelişmesi şahit harçlarının 28 günlük dayanımı ile hem ıslak ve kuru kür durumu hem de su-bağlayıcı oranları göz önüne alınarak kıyaslanmıştır. Islak kür edilen harç numunelerin çeşitli yaşlardaki mukavemetleri kendi subağlayıcı oranı grubuna ait olan şahit numunenin 28 günlük basınç mukavemetlerine bölünerek 28 günlük basınç mukavemetlerinin bir yüzdesi olarak Çizelge 5.7 de sunulmuştur. Çizelge 5.7. Islak kür edilen harçların basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetlerine oranı (%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

95 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.7 den 1 günlük dayanım kazanma açısından %40 silis oranı hariç en iyi performansı 28 günlük dayanımlarının yaklaşık %35-40 ını yakalayan 0,3 S/B oranı sağlamıştır. S/B oranı 0.25, 0.30 ve 0.40 olan karışımlarda şahit numune dayanımlarının % ine 7 günde ulaşan %10, 15 ve 20 silis dumanı oranları, S/B oranının 0.50 ve 0.60 olması durumunda şahit numune dayanımlarının %75-90 ına ulaşmıştır. Islak kürde olduğu gibi, kuru kür edilen harç numunelerin çeşitli yaşlardaki dayanımları kendi su-bağlayıcı oranı grubuna ait olan şahit numunenin 28 günlük basınç mukavemetlerine bölünerek 28 günlük basınç mukavemetlerinin bir yüzdesi olarak Çizelge 5.8 de verilmektedir. Çizelge 5.8. Kuru kür edilen harç basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit harç mukavemetlerine oranı(%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

96 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Kuru ortamda kür edilen harç numunelerin basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranlarının verildiği Çizelge 5.8 de, %10, %15 ve %20 silis dumanı katkılı harç numunelerin 7.gün sonunda ulaştıkları basınç mukavemetinin, 28 günlük şahit numunenin basınç mukavemetine oldukça yaklaştığı ve geçtiği görülmektedir. Kuru ortamda bekletilen numunelerde, karışımda bulunan suyun çimentonun hidratasyonunu devam ettirebilmesi buharlaşmadan dolayı gün geçtikçe zorlaşmaktadır. İlk zamanlarda hızlı gelişen dayanım artışı zamanla yavaşlamaktadır. Bu durum kuru kür edilen numunelerde daha da belirgin olmakta ve Khayat ve Aitcin (1992), normal bakım koşullarında bile silis dumanının basınç dayanımına olumlu etkisinin 3~28 günler arasında olduğunu bildirmişlerdir. Islak kür durumunu gösteren Çizelge 5.7 ile kuru kür durumunu gösteren Çizelge 5.8 karşılaştırıldığında 1 günlük dayanım kazanma oranı olarak, kuru kür değerlerinin daha yüksek seyrettiği görülmektedir. Bunun nedeni ise; 1 günlük basınç mukavemeti değerleri her iki kür durumunda aynı olmasına karşılık, ıslak kürde 28 günlük basınç mukavemeti değerlerinin daha yüksek kuru kürde ise daha düşük olmasıdır. Dolayısıyla kuru kürde bu oran daha yüksek olmaktadır Kür Şartlarının Basınç Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Kür şartlarının silis dumanı içeren ve içermeyen numunelerin basınç dayanımları üzerindeki etkisi incelenmek üzere kuru ortamda kür edilen numunelerin dayanımları ıslak ortamda kür edilen numunelerin dayanımlarının bir % si olarak hesaplanmıştır. Bu hesap sonucunda kuru kür edilen numunelerin dayanımlarının ıslak kür edilen numunelere göre oldukça düştüğü gözlenmiştir. S/B oranının artışıyla birlikte kuru kürden etkilenme oranlarında bir artış görülmekte, S/B oranının 0.50 ve 0.60 olması durumunda bu etkinin %50 mertebelerinde olduğu Çizelge 5.9 dan görülmektedir. Toutanji ve Bayasi (1999), silis dumanının kür şartları karşısındaki davranışını incelemişler ve buhar kürü, su kürü ve hava kürü uyguladıkları numunelerin en çok hava küründen etkilendiklerini işaret etmişlerdir. Malolepszy ve Deja (1992), ise %5 ve %10 silis dumanı içeren harçlarda 78

97 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN dayanımların kür şartlarından çok etkilendiğini gözlemişlerdir. Havada kür ettikleri harç numunelerin basınç dayanımlarında %40'a varan azalmalar olduğunu bildirmişlerdir. Çizelge 5.9. Kuru kür edilen harç basınç mukavemetlerinin ıslak kür edilen harç basınç mukavemetlerine oranı (%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

98 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Harç Numune Eğilme Mukavemeti Harçlarda eğilme mukavemeti Bölüm (8) de anlatılan ve çimentoların mekanik deneylerinden birisi olan üçte bir noktadan yüklenmiş basit kiriş yöntemi ile bulunmuştur. Eğilme deneylerinde kullanılan prizmanın alt kısmı çekme gerilmelerine maruz kaldığı için, eğilme yükü uygulanarak bulunan gerilmeler eğilmede çekme dayanımı olarak ifade edilmektedir. Araştırma kapsamında yer alan harç numunelere ait eğilme mukavemeti değerleri ve sonuçları aşağıda tartışılmıştır. Silis dumanı içeren kuru ve ıslak ortamda kür edilen harç numunelere ait eğilme mukavemetleri sırasıyla Çizelge 5.10, 5.11, 5.12, 5.13 ve 5.14 de sunulmaktadır. Eğilme mukavemetleri sözkonusu çizelgelerde çalışma kapsamında yer alan silis dumanı ikame oranları ve her deney yaşı için kür durumları ile birlikte verilmektedir S/B oranına sahip harç numunelerinin eğilme çekme dayanımlarının verildiği Çizelge 5.10 incelendiğinde her yaş ve silis dumanı oranında kuru kür edilen numuneler ıslak kür edilen numunelerden daha düşük eğilme çekme dayanımı sergilemişlerdir. 1.günün sonunda şahit numuneye göre %10, 15 ve 20 silis dumanı içeren harçlar daha yüksek dayanımlar geliştirirken %40 silis dumanı dayanımda bir miktar düşüşe sebep olmuştur. 28. güne kadar %40 silis dumanı her iki kür durumunda da şahit numuneye göre düşük seyrederken 28. günden sonra eşdeğer bir dayanım sergilemiştir. Uzun vadede ise en iyi performansı her iki kür durumunda % 15 silis oranı göstermiştir. Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H

99 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 0.30 S/B oranına sahip harçların eğilme dayanımlarının verildiği Çizelge 5.11 de 1.gün sonunda %40 silis oranı hariç diğer silis oranları eğilme dayanımını arttırırken 7 günden sonra %40 silis oranı da şahit numuneyi geçen mukavemet değerleri sergilemiştir. Şahit numuneyle birlikte silis dumanı katkılı harçlar kuru kür ortamında da S/B oranının düşük olmasından dolayı oldukça iyi performans sergilemişlerdir. Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H Çizelge 5.12 de 0.40 S/B oranına sahip harçlara ait eğilme dayanımları verilmiştir S/B oranındaki harçların eğilme mukavemetleri incelendiğinde 28 gün ve sonrasında bütün silis oranları her iki kür durumunda da şahit numuneden daha fazla eğilme mukavemeti değerine ulaşmışlardır. Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H Çizelge 5.13 de verilen 0.50 S/B oranına sahip harçlara ait eğilme mukavemetlerinin incelenmesi durumunda, 1.gün sonunda %10, 15 ve 20 silis 81

100 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN oranları şahit numuneden daha fazla eğilme mukavemeti değeri sergilerken, %40 silis oranı daha düşük bir eğilme mukavemeti değerinde kalmıştır. Islak kür durumunda 3 ve 7 günlük katkılı harç numuneler şahit numuneden daha düşük eğilme mukavemeti değerleri geliştirirken 28. gün ve sonrasında bu fark kapanma durumuna gelerek şahit numune ile eşdeğer bir durum sergilemişlerdir. Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H S/B oranına sahip harçların eğilme mukavetlerinin verildiği Çizelge 5.14 de eğilme mukavemeti açısından en iyi performansı %10 silis dumanı içeren harçlar göstermiştir. S/B oranının 0.60 gibi yüksek bir değerde olması nedeniyle eğilme mukavemetlerinde genel bir düşüş görülmüş, silis dumanı katkısının yüksek S/B oranında eğilme mukavemetine olumlu etkisinden bahsetmek zorlaşmıştır. Çizelge S/B oranındaki harçların eğilme mukavemeti (MPa) 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru Islak Kuru H H H H H

101 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Araştırma kapsamındaki harçlara ait eğilme mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.10, 5.11, 5.12, 5.13, ve 5.14 arasında 28 günlük eğilme dayanımları göz önüne alınarak bir karşılaştırma yapıldığı takdirde, optimum su-bağlayıcı oranının basınç mukavemetinde olduğu gibi 0.30 civarında olduğu bulgusuna varılabilir. Subağlayıcı oranının 0.30 dan 0.60 a yükselmesinin genel olarak tüm harçların eğilme dayanımlarında da düşüşe neden olduğu belirgin bir şekilde görülmektedir. Genel bir bakış açısı ile söz konusu harçların 28 günlük ortalama eğilme mukavemetleri incelendiğinde, 0.25 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 7.64 MPa kuru kürde 6.34 MPa, 0.30 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 7.48 MPa kuru kürde 6.46 MPa eğilme mukavemeti geliştirdikleri görülmektedir. Aynı şekilde 0.40 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 6.64 MPa kuru kürde 5.46 MPa, 0.50 su-bağlayıcı oranında ıslak kürde 5.58 MPa kuru kürde 3.86 MPa, 0.60 su-bağlayıcı oranında ise ıslak kürde 5.04 MPa kuru kürde 3.34 MPa eğilme mukavemeti geliştirmişlerdir. 83

102 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Eğilme Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Mukavemeti ile Kıyaslanması Araştırma kapsamındaki harçların eğilme mukavemeti performanslarını şahit numunelerin eğilme mukavemeti performansları açısından değerlendirmek üzere inceleme yapılmıştır. Bu incelemede her iki kür durumu ve su çimento oranı kendi içinde olmak üzere, tüm zamanlarda elde edilen eğilme dayanımları şahit numunelerin 28 günlük eğilme dayanımlarının bir yüzdesi olarak Çizelge 5.15 ve Çizelge 5.16 da sunulmuştur. Çizelge Islak kür edilen harçların eğilme mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune eğilme mukavemetine oranları (%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

103 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Kuru kür edilen harçların eğilme mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune eğilme mukavemetine oranları (%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Çizelge 5.15 ve Çizelge 5.16 incelendiği takdirde düşük su-bağlayıcı oranlarında eğilme mukavemeti açısından her iki kür durumunda da 3 ve 7 gün gibi kısa vadede 28 günlük şahit numunenin eğilme çekme mukavemetini yakalama oranları yüksek değerler seyrederken, yüksek su çimento oranlarında bu değerlerde genel anlamda bir düşüş gözlenmektedir. Her iki kür durumu ve 0.25 S/B oranında 1 günlük eğilme çekme mukavemeti oranları diğer S/B oranlarındaki numunelerden daha düşük değerler göstermiştir. 85

104 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Kür Şartlarının Eğilme Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Kür şartlarının eğilme çekme dayanımı üzerindeki etkisini göstermek amacıyla kuru kür sonunda elde edilen değerler ıslak kür sonucu elde edilen değerlerin bir yüzdesi olarak Çizelge 5.17 de sunulmuştur. Harç numuneler zamanla ve su-bağlayıcı oranındaki artışla birlikte kuru kür durumundan daha fazla etkilenmişler fakat eğilme çekme dayanımındaki bu etki basınç dayanımlarına göre nisbeten daha az olmuştur. Çizelge Kuru kür edilen harçların eğilme çekme mukavemetlerinin ıslak kür edilen harç mukavemetlerine oranı(%) S/B Oranı Silis Oranı 1.Gün 3.Gün 7.Gün 28.Gün 90.Gün 180.Gün Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

105 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemeti ve Eğilme Mukavemeti Arasındaki İlişki Araştırma kapsamındaki harçların basınç dayanımları ile eğilme çekme dayanımları arasında bir ilişki kurulmuş ve Şekil 5.1a ve Şekil 5.1b de gösterilmiştir. Elde edilen ilişki neticesinde ıslak kür edilen harçların korelasyon katsayısı 0.94, kuru kür edilen harçların korelasyon katsayısı ise 0.85 dir. Islak kür edilen numunelerde basınç mukavemeti ile eğilme çekme dayanımı arasında kuru kür edilen numunelere göre daha kuvvetli bir ilişki olduğu Şekil 5.1a dan görülmektedir. Eğilme-Çekme Mukavemeti (MPa) y(kuru) = 0.33x 0.70 R 2 = 0.85 y(ıslak) = 0.43x 0.63 R 2 = Islak Kür Kuru Kür Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil 5.1a. Islak ve kuru kür numunelerinin basınç mukavemeti ile eğilme çekme mukavemeti ilişkisi Her iki kür durumunda harç numunelerin eğilme-çekme dayanımı ile basınç mukavemetlerinin birlikte verildiği Şekil 5.1b de ise genel olarak eğrisel bir ilişki kurulmuş ve bu ilişkiye ait korelasyon katsayısı 0.90 olmuştur. Her iki kür durumunu ifade etmesi bakımından 0.90 korelasyon katsayısı oldukça tatminkar bulunmuştur. 87

106 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 10 Islak ve Kuru Kür Eğilme-Çekme Mukavemeti (MPa) y = 0.381x 0.66 R 2 = Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil 5.1b. Her iki kür durumundaki numunelerin basınç mukavemeti ile eğilme çekme mukavemeti ilişkisi Harç Numune Aşınma Mukavemeti Betonlar kullanım yerlerine bağlı olarak önemli ölçüde aşınmaya maruz kalabilirler. Bu aşınma; sürtünme, darbe, korozyon ve yorulma gibi etkilerin beton yüzeyinde ayrı ayrı veya birlikte oluşmaları sonucu zamanla meydana gelir. Karayolları, köprü tabliyeleri, havaalanı pistleri gibi trafik yükü altındaki beton yapılar ile akarsulara maruz hidrolik beton yapıların faydalı ömürleri yüzeylerinin aşınma dayanımları ile yakından ilişkilidir. Aşınmaya karşı gösterilen dirençte, harç ve iri agrega fazı olmak üzere iki faktör etkin rol oynamaktadır. Harç fazının aşınmasında ise elde edilen bağlayıcı hamuru ile ince agrega özellikleri etkili olmaktadır. Bağlayıcı hamurunun yüksek dayanımlı olması, su-bağlayıcı oranı ve kullanılan ince agreganın sertliği betonlardaki harç fazının aşınmasını önemli ölçüde azaltabilmektedir. Araştırma kapsamındaki harç numunelerin aşınma değerleri Los Angeles aşınma aleti yardımıyla bulunmuştur. Bulunan ağırlık kayıpları yüzde ağırlık 88

107 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN cinsinden hesaplanarak aşınma direnci olarak değerlendirilmiştir. Silis dumanı içeren ve içermeyen harç numunelere ait % aşınma değerleri zamana bağlı olarak, ıslak kür edilen numuneler için Çizelge 5.18 de, kuru kür edilen numuneler için Çizelge 5.19 da sunulmuştur. Suda kür edilen harçların % aşınma değerlerinin verildiği Çizelge 5.18 incelendiğinde bütün S/B oranlarında zamanla bir azalma meydana gelmiştir. 28 günlük aşınma dirençlerinde 0.25 ve 0.30 gibi düşük S/B oranlarında silis dumanı aşınmayı azaltma yönünde bir eğilim gösterirken, S/B oranının 0.50 ve 0.60 a yükselmesi ve silis miktarının artmasıyla aşınma değerlerinde bir artış söz konusu olmuştur. Çizelge Islak kür edilen harçların aşınma oranları (%) Islak Kür 28 Gün 90 Gün 180 Gün Şahit % % % % Kuru kür edilen harçların % aşınma değerlerinin verildiği Çizelge 5.19 incelendiğinde ise 0.25, 0.30 ve 0.40 S/B oranlarında silis dumanı katkılı harç numuneler şahit numunelerden daha düşük aşınma değerleri vermiştir. 28 günlük aşınma değerlerinde 0.50 ve 0.60 S/B oranlarında şahit numuneye göre silis dumanı aşınma mukavemetini arttırmasına karşılık 90 ve 180 günlük aşınma değerleri şahit numuneler ile başa baş veya daha fazla olmuştur. Uzun vadede S/B oranı arttıkça kür durumundan silis dumanı içeren karışımlar daha fazla etkilenmiştir. 89

108 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Kuru kür edilen harçların aşınma oranları (%) Kuru Kür 28 Gün 90 Gün 180 Gün Şahit % % % % Genel olarak silis dumanının ilavesi ile aşınma mukavemetinde bir artış gözlenmiştir. Bu artış silis dumanının etkin bir puzolan olması ve çimento hamurunda kompasite ve dayanım arttırıcı bir rol oynamasından kaynaklanmaktadır. Silis dumanının, karayolları, havaalanı, köprü tabliye ve ayakları, akarsu yapıları, parke ve kaldırım taşları, döşeme ve karo gibi aşınmaya maruz elemanların üretilmesinde, çimentoyla birlikte başarı ile kullanılabileceği anlaşılmaktadır Kür Şartlarının Aşınma Mukavemetine Etkisinin İncelenmesi Kür şartlarının aşınma mukavemeti üzerindeki etkisini değerlendirmek üzere kuru ortamda kür edilen numunelerin aşınma değerleri ıslak ortamda kür edilen numunelerin aşınma değerlerinin bir yüzdesi olarak Çizelge 5.20 de verilmiştir. Çizelge 5.20 kuru ortamda kür edilen numunelerin ıslak ortamda kür edilen numunelere göre daha fazla aşındığını göstermektedir. Kuru kür edilen numunelerin 28 günlük aşınma değerleri yüksek değerlerde seyrederken 90 ve 180 günlük numunelerde göreceli olarak bir düşüş görülmektedir. Islak ortamda kür edilen numunelerde mukavemet özellikleri 28 günde büyük bir bölümünü tamamlaması ve kuru kür edilen numunelerde karbonatlaşmanın zamanla artış sergilemesi gibi etkenlerden dolayı aşınma mukavemetinde zamanla bir artış görülmüştür. 90

109 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Kür şartlarının aşınmaya etkisi 28 Gün 90 Gün 180 Gün Şahit % % % % Aşınma Mukavemeti - Basınç Mukavemeti İlişkisi Genelde literatürde beton numuneler üzerinde yapılan çalışmalarda aşınma mukavemeti ile basınç mukavemeti arasındaki ilişkiden ve bu ilişkinin oldukça güçlü olduğundan bahsedilmektedir (Larrard ve Malier, 1991; Türkmen, 2002; Erdoğan, 2003). Araştırma kapsamındaki harçların aşınma mukavemeti, imkansızlıklar nedeniyle, daha önce belirtildiği gibi Los Angeles aleti ile bulunmuştur. Oymael ve Yeğinobalı (1996), Beton Teknolojisinde Mineral Katkılar ve Kimyasal Katkılar kongresinde sunmuş oldukları bildiride, Los Angeles aleti ile bulunan beton numune aşınma mukavemetlerinin sürtünme yolu ile buldukları aşınma mukavemetleri ile uyumlu sonuçlar verdiğini ve Los Angeles aşınma aletinin aşınma mukavemetlerinin belirlenmesinde de kullanılabileceğini bildirmişlerdir. Harç karışımlara ait aşınma mukavemeti sonuçları ile basınç mukavemeti sonuçları Şekil 5.2a da her iki kür durumu için ayrı ayrı verilmiştir. Mevcut veriler ile kurulan ilişkide aşınma mukavemeti ile basınç mukavemeti arasında korelasyon katsayıları 0.80 ve 0.81 olup doğrusal olmayan bir ilişki ortaya çıkmıştır. 91

110 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 30 Aşınma % Ağırlık Kaybı y = x R 2 = 0.81 y = x R 2 = 0.80 ıslak kür kuru kür Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil 5.2a. İki ayrı kür durumu için aşınma % ağırlık kaybı-basınç mukavemeti ilişkisi Her iki kür durumundaki harç numunelerin aşınma % ağırlık kaybı ile basınç mukavemetlerinin birlikte verildiği Şekil 5.2b de ise genel olarak eğrisel bir ilişki ortaya çıkmış ve bu ilişkiye ait korelasyon katsayısı 0.66 olmuştur. Aşınma % Ağırlık Kaybı Islak ve Kuru Kür y = x R 2 = Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil 5.2b. Her iki kür durumu için aşınma % ağırlık kaybı-basınç mukavemeti ilişkisi 92

111 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Aşınma Mukavemeti ile Eğilme Mukavemeti İlişkisi Harç numuneler üzerinde aşınma mukavemeti ile eğilme çekme dayanımları arasında bir ilişki kurabilmek amacıyla Şekil 5.3a da verilen grafik hazırlanmıştır. Bir önceki başlık altında verilen aşınma mukavemeti basınç mukavemeti arasında mevcut olan ilişkiye benzer fakat biraz daha kuvvetli olan bir ilişki ortaya çıkmıştır. Literatürde harç numuneler arasında aşınma mukavemeti eğilme çekme dayanımları arasında ilişkiyi gösteren çalışmalara fazla rastlanılmamışsa da uçucu küller üzerine yaptığı çalışmada Atiş ve Çelik (2002) ile Sevim (2003) bu ilişkiden bahsetmişler ve yapılan bu çalışmada olduğu gibi aşınma mukavemeti ile eğilme çekme mukavemeti arasında kuvvetli bir ilişki olduğunu bildirmişlerdir. 30 Aşınma %Ağırlık Kaybı y = 99.91x R 2 = 0.84 y = x R 2 = 0.87 ıslak kür kuru kür Eğilme Çekme Mukavemeti (MPa) Şekil 5.3a. İki ayrı kür durumu için aşınma % ağırlık kaybı-eğilme çekme mukavemeti ilişkisi Her iki kür durumundaki harç numunelerin aşınma % ağırlık kaybı ile eğilme çekme mukavemetleri Şekil 5.3b de birlikte verilmiştir. Aşınma % ağırlık kaybıbasınç mukavemetinin her iki kür durumu için birlikte verildiği Şekil 5.2b de olduğu gibi fakat korelasyon katsayısı 0.83 olan daha kuvvetli eğrisel bir ilişki ortaya çıkmıştır. 93

112 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 30 Islak ve Kuru Kür ı Aşınma % Ağırlık Kayb y = x R 2 = Eğilme Çekme Mukavemeti (MPa) 10 Şekil 5.3b. Her iki kür durumu için aşınma % ağırlık kaybı-eğilme çekme mukavemeti ilişkisi Harç Numune Karbonatlaşma Değerleri Temiz hava içerisinde normal koşullarda %0.03, şehirleşmenin yoğun olduğu yerlerde ise havada %0.3 kadar karbondioksit (CO 2 ) bulunmaktadır. Çimentonun hidratasyonu sonucunda ortaya çıkan kalsiyum hidroksit ile havada bulunan karbondioksitin temas etmesi halinde kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) oluşmakta ve ayrıca bir miktar su açığa çıkmaktadır. Karbonatlaşma karbondioksitin beton içersine girmesiyle meydana gelmektedir. Zamanla belirli bir kalınlıkta CaCO 3 tabakası oluştuktan sonra CO 2 in beton içersine girmesi zorlaşır ve bundan dolayı karbonatlaşma hızı yavaşlayarak devam eder. Karbonatlaşmanın gerçekleşme hızı; zamana, betonun geçirimliliğine, havadaki CO 2 ve nem miktarına bağlıdır. Harç prizmalarında karbonatlaşma derinliği, eğilme mukavemeti deneyi sonunda ortaya çıkan parçaların kırılma yüzeylerine phenolphtalein çözeltisi püskürtülerek ölçülmüştür. Serbest Ca(OH) 2 pembe renk gösterirken, karbonatlaşmış kısımlar renk değişimine uğramamaktadır. Bu durum Şekil 5.4 de görülmektedir. 94

113 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Şekil 5.4. Karbonatlaşma yapan harç numuneleri Araştırma kapsamı içersindeki silis dumanı katkılı ve katkısız harçlar üzerinde ölçülen karbonatlaşma değerleri Çizelge 5.21 de sunulmuştur. Karbonatlaşma ölçümleri sadece kuru kür ortamında bekletilen numuneler üzerinde yürütülmüş olup, literatürde de belirtildiği gibi su içerisindeki numunelere karbondioksit gazının sızmasının mümkün olmaması nedeniyle ıslak küre maruz numuneler üzerinde karbonatlaşma ölçümü yapılmamıştır. Çizelge Kuru kür edilen harçların karbonatlaşma değerleri (mm) 28 Gün 90 Gün 180 Gün Şahit % % % % Karbonatlaşma ölçüm sonuçlarının sunulduğu Çizelge 5.21 incelendiğinde bütün S/B oranlarında zamanla karbonatlaşma değerlerinin arttığı görülmektedir. %10 ve %15 oranlarında silis dumanı kullanımı karbonatlaşma değerini oldukça düşürmüş, %20 silis oranı ise şahit numuneden daha az veya eşdeğer seviyede karbonatlaşma değeri vermiştir. %40 silis oranında ise karbonatlaşma değerleri oldukça yüksek değerlerde seyretmiştir. Şahit numunelerde 0.25, 0.30 ve 0.40 S/B 95

114 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN oranlarında zamanla oluşan karbonatlaşma değerleri arasındaki fark, 0.50 ve 0.60 S/B oranlarına göre daha düşük değerlerde kalmıştır Su Emme ve Boşluk Oranı Katı cisim olmalarına rağmen yapı malzemelerinin çoğu iç yapılarında gözle görülebilen veya görülemeyen boşluklara sahiptir. İrili ufaklı, sürekli veya süreksiz olan bu boşluklar malzeme içinden zararlı sıvı veya gazların geçmesini sağlayarak bir takım zararlı olaylara yol açabilirler. Çimentoya ilave edilen silis dumanı oluşan hamurun boşluk yapısını iyileştirmekte ve daha yoğun bir iç yapı oluşturmaktadır. Silis dumanı katkılı harçlarda toplam gözenek hacmi hemen hemen aynı kalmasına rağmen, gözenek çaplarının küçülmesinden dolayı su emme ve boşluk oranları daha düşük değerlerde olmaktadır. Söz konusu araştırma kapsamında yer alan harçlara ait su emme ve boşluk oranı deneyleri 28 günlük numuneler üzerinde yürütülmüştür. Her iki kür durumu için ağırlıkça su emme ve boşluk oranı değerleri Çizelge 5.22 ve Çizelge 5.23 de sunulmaktadır. Çizelge Harçların ağırlıkça su emme oranları (%) Su Emme Islak Kür Kuru Kür Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Araştırma kapsamındaki harçların % su emme oranlarının verildiği Çizelge 5.22 incelendiğinde kuru kür edilen numunelerin her S/B oranında ıslak kür edilen numunelerden daha fazla su emme oranına sahip olduğu görülmektedir. %10, 15 ve 20 silis dumanı içeren harçlar 0.60 S/B oranı hariç her iki kür durumunda da şahit numuneden daha az su emmelerine karşın, 0.60 S/B oranında şahit numuneyle eşdeğer su emme oranları sergilemişlerdir. %40 silis dumanı içeren harçlar genel 96

115 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN olarak bütün S/B oranlarında şahit numuneden daha fazla su emme miktarlarına sahip olmuşlardır. Karışımların tamamında S/B oranı arttıkça su emme miktarları da artmıştır. Çizelge Harçlara ait boşluk oranı değerleri (%) Boşluk Islak Kür Kuru Kür Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD Boşluk oranının verildiği Çizelge 5.23 de ise su emme değerlerinde olduğu gibi kuru kür edilen numunelerin her bir S/B oranında suda kür edilen numunelerden daha fazla boşluk oranına sahip olduğu görülmektedir. Düşük S/B oranlarında (0.25 ve 0.30) %10, 15 ve 20 silis oranı her iki kür ortamında da şahit numuneye nazaran oldukça düşük boşluk oranı sergilerken, 0.40 S/B oranında bu fark kapanma eğilimine başlamış ve 0.50 ve 0.60 S/B oranlarında bu fark kapanma durumuna gelmiştir. Özellikle 0.60 gibi yüksek S/B oranında silis dumanının boşluk oranı üzerine olumlu etkisinden bahsetmek mümkün görülmemektedir. % 40 silis oranına sahip harçlar ise her iki kür durumunda da şahit numuneyle eşdeğer bir boşluk oranı sergilemişlerdir. Beton elemanlarda karşılaşılan bozulma olayı ve miktarı, bağlayıcı hamurunun mikro yapısı ile yakından ilişkilidir. Atmosferde ve sudaki zararlı kimyasalların varlığı gibi çevresel etkenler, bağlayıcı hamurun yapısındaki bozulmanın asıl sebeplerindendir. Bu tür zararlı kimyasalların beton içersine girmesinde ise betondaki boşluk miktarı önemli rol oynamaktadır. Boşluk oranı yüksek olan sertleşmiş çimento hamurunun dayanımı daha az, su geçirgenliği ise daha çok olmaktadır (Erdoğan, 2003). Çimentoya silis dumanı ilave edilerek elde edilen bağlayıcı hamurunun mikro yapısı oldukça geçirimsiz olmaktadır. Dolayısıyla durabilite ve geçirgenlik gibi problemlerle karşı karşıya olan, liman ve deniz platformları, köprü ayağı ve su iletim kanalları gibi hidrolik yapılar ile havaalanı, 97

116 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN beton yollar, temel ve perde duvarları gibi yapı elemanlarının yapımında silis dumanı katkılı çimento hamurunun kullanılması uygun olacaktır Boşluk Oranı ve Basınç Mukavemeti İlişkisi Genel olarak bir malzemenin içinde bulunan boşlukların o malzemenin dayanımını düşürdüğü bilinir. Boşluk oranı ne kadar fazla ise dayanımın da o derece düşeceği kanısı vardır. Bu nedenle, bu çalışmada elde edilen boşluk oranı değerleri ve basınç mukavemeti arasında bir ilişki aranmıştır. Basınç dayanımlarına karşılık gelen boşluk oranları Şekil 5.5 üzerinde gösterilmiştir. Şekil 5.5 üzerinde verilen ıslak ve kuru kür ortamındaki harçların korelasyon katsayıları karşılaştırıldığıda kuru kür edilen numunelerin boşluk oranı basınç mukavemeti arasındaki ilişkinin ıslak kür ile uyumlu olmasına karşın ıslak kürde bu ilişkinin daha kuvetli olduğu söylenebilir. 25 Boşluk Oranı (%) y = -0.38x R 2 = 0.87 y = -0.32x R 2 = 0.90 Islak kür Kuru kür Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil 5.5. Boşluk oranı-basınç mukavemeti ilişkisi 98

117 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Boşluk Oranı ve Aşınma Mukavemeti İlişkisi Aşınma mukavemeti malzemenin sahip olduğu dayanımla sıkı bir ilişki içersindedir. Dayanıma etki eden faktörlerin başında ise malzemenin sahip olduğu boşluk miktarı gelmektedir. Dolayısıyla boşluk oranı ve aşınma mukavemeti arsında da bir ilişkiden söz edilebilir. Bu nedenle boşluk oranı ve aşınma arasında nasıl bir ilişki bulunduğunu araştırmak üzere, mevcut boşluk oranları ve bunlara karşılık gelen aşınma değerleri Şekil 5.6 üzerinde gösterilmiştir. Kurulan ilişkinin korelasyon katsayısı 0.78 olup hem ıslak hemde kuru kür şartlarını içermesinden dolayı oldukça tatminkardır. 30 Islak ve Kuru Kür Boşluk Oranı (%) y = 0.96x R 2 = Aşınma (%) Şekil 5.6. Boşluk oranı-aşınma ilişkisi 99

118 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Kapiler Su Emme Katsayıları Beton yapılar muhtelif şekillerde su ve zararlı kimyasal sıvılarla temas halinde bulunabilirler. Betonun değişik sıvılar ile temas etmesi bir takım istenmeyen olaylara yol açabilmektedir. Beton elemanlar içerisinde sıvılar kılcallık (kapilarite) olarak adlandırılan fiziksel bir hareketle yol alır. Betonun alt yüzeyinin sıvı ile temasından sonra geçen belirli bir süre (t) sonra sıvı beton içersinde yükselir. Zamana bağlı bu yükseklik değerlerinin veya numune ağırlığının ölçülmesi ile kapiler su emme katsayısı belirlenir. Araştırma kapsamındaki harçların 28 günlük kapiler su emme katsayıları Çizelge 5.24 de sunulmaktadır. Kuru kür ortamında bekletilen numunelerin kapiler su emme katsayıları ıslak küre göre özellikle 0.50 ve 0.60 gibi yüksek S/B oranlarında oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Taşdemir (1998), kapiler su emme katsayısının kür koşullarına belirgin bir biçimde duyarlı olduğunu ve bu etkinin düşük mukavemet değerlerinde daha da fazla olduğunu ifade etmiştir. Su içersinde bekletilen numunelerin kapiler su emme katsayıları %10, 15 ve 20 silis dumanı oranlarında şahit numuneden düşük olmasına karşın %40 silis oranında bu katsayının yükseldiği görülmektedir. Daha önce yapılan bir çalışmada silis dumanının kapiler su emme katsayısını düşürmede diğer mineral katkılara göre daha fazla etkili olduğu bildirilmiştir (Taşdemir, 2003). Her iki kür durumunda 0.25 ve 0.30 gibi düşük S/B oranlarına sahip harçların kapiler su emme katsayıları her bir numunede fazla değişim göstermezken 0.40 S/B oranında bu fark artma yönünde değişmeye başlamış, 0.50 ve 0.60 S/B oranlarında bu fark oldukça artmıştır. Çizelge Harçlara ait kapiler su emme katsayıları (cm/dak 1/2 ) Islak Kür Kuru Kür Şahit %10SD %15SD %20SD %40SD

119 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Kapiler su emme katsayısı ile ağırlıkça su emme oranı arasında bir ilişki kurabilmek amacıyla her bir karışıma ait kapiler su emme katsayısına karşılık gelen su emme oranları bir grafik üzerinde gösterilmiştir. Her iki kür durumuna ait kapiler su emme katsayıları ile ağırlıkça su emme değerlerinin gösterildiği Şekil 5.7a da harçlara ait bu iki özellik arasında su emme oranının artmasıyla kapiler su emme katsayısının arttığını gösteren fakat doğrusal olmayan bir ilişki görülmektedir. Kurulan eğrisel ilişkiye ait korelasyon katsayısı 0.85 dir. Su Emme Oranı (%) y = 52.5x 0.50 R 2 = ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 Kapiler Su Emme Katsayısı Şekil 5.7a. Su emme oranı-kapiler su emme katsayısı ilişkisi Kapiler su emme katsayısı ile boşluk oranı arasında bir ilişki kurabilmek amacıyla her bir karışıma ait kapiler su emme katsayısına karşılık gelen boşluk oranları bir grafik üzerinde gösterilmiştir. Her iki kür durumuna ait kapiler su emme katsayıları ile boşluk oranlarının gösterildiği Şekil 5.7b de harçlara ait bu iki özellik arasında boşluk oranının artmasıyla kapiler su emme katsayısının arttığını gösteren fakat doğrusal olmayan bir ilişki görülmektedir. Kurulan eğrisel ilişkiye ait korelasyon katsayısı 0.84 dür. 101

120 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Boşluk Oranı (%) y = 88.8x 0.44 R 2 = ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 Kapiler Su Emme Katsayısı Şekil 5.7b. Boşluk oranı-kapiler su emme katsayısı ilişkisi Harç Numune Rötre Değerleri Betonun kuruması, karbonatlaşması ve betonun içerisindeki çimentonun hidratasyonu, sertleşmiş betonda bulunan suyun azalmasına yol açan başlıca etkendir. Betonun içerisindeki suyun fiziksel ve kimyasal nedenlerle azalması sonucunda betonun boyunda ve hacminde yer alan küçülmeye rötre denilmektedir. Rötre kendi içerisinde bir kaç değişik sınıfa ayrılmakla beraber, söz konusu numuneler üzerinde kuruma rötresi ölçümleri yürütülmüştür. Kuruma rötrelerinin ölçülmesi için çalışma kapsamındaki harç karışımları ile her bir karışımı temsil etmek üzere iki adet rötre numunesi hazırlanmıştır. Bulunan rötre değerleri bu iki numunenin ortalaması alınarak sunulmuştur S/B oranına sahip harçların rötre değerleri Şekil 5.8 de verilmiştir. Düşük S/B oranında silis dumanının %10, 15 ve 20 oranlarında çimentoya ikamesi rötre değerlerinde düşüşe neden olurken %40 oranındaki silis dumanı şahit numune ile eşdeğer bir rötre değeri sergilemiştir. %15 silis dumanına sahip harçların rötre değeri şahit numuneye göre yaklaşık %50 civarında bir düşüş sergilemiştir. 102

121 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Rötre (%) Zaman (Gün) PÇ 10%SD 15%SD 20%SD 40%SD Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi 0.30 S/B oranına sahip harçların rötre değerleri Şekil 5.9 da verilmiştir. %10, 15 ve 20 oranlarındaki silis miktarları şahit numuneye göre rötreyi azaltırken kendi aralarında fazla bir değişim sergilememişlerdir. %40 silis dumanı şahit numuneden bir miktar daha fazla rötre değeri vermiştir Rötre (%) PÇ 10%SD 15%SD 20%SD 40%SD Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi 103

122 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN S/B oranındaki artışla birlikte silis dumanının rötreyi azaltma eğiliminden artırma eğilimine yöneldiği görülmektedir S/B oranına sahip harçların rötre değerlerinin verildiği Şekil 5.10 da %10, 15 ve 20 oranlarındaki silis miktarları şahit numuneyle eşdeğer rötre değerleri sergilerken %40 silis miktarı 180 günlük rötre değerinde şahit numuneye göre yaklaşık %60 artışa neden olmuştur Rötre (%) PÇ 10%SD 15%SD 20%SD 40%SD Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi S/B oranının 0.50 ye çıkması ile rötre değerlerinde bir artış olmuş ve silis dumanı ikame oranlarının hepsinde şahit numuneden daha fazla rötre değerleri ile karşılaşılmıştır S/B oranına sahip harçlara ait rötre değerlerinin verildiği Şekil 5.11 de görüldüğü gibi özellikle %20 ve %40 oranlarında silis katılması harçlarda rötreyi yaklaşık olarak sırasıyla %45 ve %70 oranlarında artırmıştır. 104

123 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Rötre (%) PÇ 10%SD 15%SD 20%SD 40%SD Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi S/B oranının 0.60 gibi çok yüksek olduğu harçların rötre değerleri 0.50 S/B oranına sahip harçların rötre değerlerinden daha fazla olmuştur S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisinin verildiği Şekil 5.12 de görüldüğü gibi silis dumanının bütün ikame oranları şahit numuneye nazaran daha fazla rötre değerleri vermişlerdir günden sonra rötre artışlarının durduğu gözlenirken %10, 15 ve 20 silis oranlarındaki harçların rötrelerinin birbirine oldukça yakın seyrettiği görülmektedir. Rötre (%) Zaman (Gün) PÇ 10%SD 15%SD 20%SD 40%SD Şekil S/B oranına sahip harçların rötre-zaman ilişkisi 105

124 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Silis dumanı katkılı harçlarda kuruma rötresinin, silis dumanı ikame oranından ve su-bağlayıcı oranından oldukça etkilendiği görülmektedir. Su-bağlayıcı oranının 0.25 ve 0.30 olduğu harçlarda, %40 silis dumanı ilavesi hariç diğer ikame oranlarında rötreyi azaltıcı etkisi belirgin olarak görülmektedir. Ancak su-bağlayıcı oranının artması ile silis dumanının rötreyi azaltıcı etkisi düşmeye başlamıştır. Bu durum literatürle uyum içersinde olup, Rao (1998), su-bağlayıcı oranını 0.50 aldığı çalışmasında silis dumanının ikame oranıyla birlikte rötre değerlerinde de bir artış olduğunu vurgulamıştır. Özellikle kısa vadede bu etkinin belirgin olduğunu, uzun vadede ise (405 gün) silis dumanının rötreyi artırıcı etkisinin önemli olmadığını belirtmiştir. 106

125 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 5.2. Beton Numuneler Üzerinde Yapılan Deneyler ve Sonuçları Bu bölümde araştırma kapsamında yer alan beton karışımlar üzerinde yürütülen deneyler ve sonuçları sunulmaktadır. Silis dumanı içeren ve içermeyen taze beton karışımları üzerinde yapılan yayılma tablası ve birim ağırlık deney sonuçları, sertleşmiş beton karışımları üzerinde yürütülen basınç mukavemeti, hızlandırılmış ılık su kürü ve ultrasonik ses dalgası ölçüm deneyleri ile harç mukavemetleri ile beton mukavemetleri karşılıklı değerlendirilmiş ve sonuçlar tartışılarak sunulmuştur Kıvam ve Birim Ağırlık Değerleri Betonun işlenebilme özelliğinin gerçek değeri tam olarak ölçülememektedir. Betonun işlenebilme özelliğini belirlemek üzere bugüne kadar birçok deney yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemlerin herbiri taze betonun işlenebilme özelliği ile ilgili kıvam veya akıcılık gibi özelliklerinin bulunmasına yaramakta ise de hiçbiri tam olarak betonun işlenebilirliğini ölçememektedir. Su miktarı, agrega özellikleri ve granülometrisi, çimento özellikleri ve miktarı, kullanılan mineral katkı miktarı ve özellikleri betonun kıvamı üzerinde etkili olmaktadır. Bu amaç doğrultusunda araştırma kapsamında yer alan taze beton karışımlarının kıvamını ölçmek için, deney yöntemlerinden birisi olan yayılma tablası deneyi uygulanmıştır. 70x70 cm ebatlarında iki levhadan oluşan yayılma tablasının bir tarafı menteşe ile birbirlerine bağlantılıdır. Üst çapı 17 cm alt çapı 25 cm olan kesik koni şeklindeki kalıp yayılma tablasının ortasına yerleştirilerek taze beton iki aşamada kalıba yerleştirilir. Kalıbın çekilmesi ile serbest kalan beton kendi ağırlığı ile bir miktar yayıldıktan sonra üst levha 4 cm yükseklikten 15 saniyede 15 defa düşüş yaptırılarak taze betonun yayılma çapı ölçülür. Karışıma ait % yayılma değeri hesap edilerek betonun kıvamı hakkında bir fikir edinilir. Bu yöntem daha ziyade plastik ve akıcı betonların kıvamını ölçmek için uygundur. Bu çalışmada hazırlanan beton karışımlarına ait sarsma tablası yayılma değerleri Çizelge 5.25 de verilmektedir. Taze betonların sarsma tablası ile bulunan 107

126 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN işlenebilirlikleri cm arasında tutulmaya çalışılmıştır. Düşük su-bağlayıcı oranlarında ve %20 silis oranlarında bu değerler arasında kalmak için akışkan miktarını oldukça arttırmak gerektiğinden dolayı 45 cm civarındaki yayılma değeri yeterli görülmüştür. Akışkan miktarları her bir çimento dozajı ve kendi su-bağlayıcı grubunda sabit tutulmuştur. Çizelge 5.25 de parantez içersindeki değerler % akışkan miktarlarını göstermektedir. Çizelge 5.25 den su-bağlayıcı oranı arttıkça sabit işlenebilirlik için akışkan miktarının azalmakta olduğu görülmektedir. Benzer şekilde çimento dozajı arttıkçada akışkan miktarının azaldığı görülmektedir. Hazırlanan karışımlar % yayılma oranları bakımından plastik ve akıcı beton sınıflarına girmektedir. Çizelge Taze betonların sarsma tablası yayılma değerleri (cm) ve akışkan miktarları (%) Çimento Dozajı (kg/m 3 ) Silis Oranı Yayılma Miktarları (cm) Şahit 45 (10) 44 (3) 57 (1) 58 (0,5) %10SD 42 (10) 51 (3) 50 (1) 57 (0,5) %15SD 44 (10) 52 (3) 47 (1) 51 (0,5) %20SD 44 (10) 51 (3) 45 (1) 45 (0,5) Şahit 43 (7) 54 (1,5) 53 (1) 61 (0,5) %10SD 50 (7) 51 (1,5) 55 (1) 52 (0,5) %15SD 50 (7) 49 (1,5) 50 (1) 52 (0,5) %20SD 48 (7) 46 (1,5) 46 (1) 51 (0,5) Şahit 43 (5) 53 (1,5) 59 (0,6) 66 (0,3) %10SD 52 (5) 52 (1,5) 57 (0,6) 56 (0,3) %15SD 53 (5) 55 (1,5) 49 (0,6) 55 (0,3) %20SD 55 (5) 48 (1,5) 44 (0,6) 54 (0,3) Çizelge 5.26 da taze betonların birim ağırlıkları ve 28 günlük betonların kuru yüzey doygun haldeki birim hacim ağırlıkları verilmektedir. Taze betonların ölçülen birim ağırlıklarının 2,26-2,55 t/m 3 arasında olduğu Çizelge 5.26 da görülmektedir. Hesap edilen teorik birim ağırlıklar ise 2,22 ile 2,51 t/m 3 arasında olup değerler birbirine oldukça yakın çıkmıştır. Su-bağlayıcı oranı arttıkça birim ağırlıklarda doğal olarak bir düşüş gözlenmiştir. Karışımda bulunan en hafif malzemenin su olması bu 108

127 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN durumu açıklamaktadır. Genelde silis dumanı ikame oranının artmasıylada birim ağırlıklarda bir düşüş gözlenmiştir. Çimentoya ağırlıkça ikame eden silis dumanının özgül ağırlığının (2300 kg/m 3 ) çimento özgül ağırlığından (3150 kg/m 3 ) daha az olmasının bu duruma neden olduğu düşünülebilir. Çizelge Taze ve sertleşmiş haldeki betonların birim ağırlıkları ve kuru yüzey doygun ağırlıkları Çimento Dozajı (kg/m 3 ) Silis Oranı Taze Birim Ağırlıklar (t/m 3 ) KYDH Birim Ağırlıklar (t/m 3 ) Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Beton Basınç Mukavemetleri Betonun mekanik mukavemetleri arasında değeri en büyük olan basınç mukavemetidir. Bu husus gözönüne alınarak beton, yapılarda daha ziyade basınç gerilmelerine maruz bırakılarak kullanılır. Bununla beraber bazı yapı çeşitleri vardır ki buralarda beton basınç gerilmelerinden başka çekme ve eğilme gerilmelerine de maruz kalmaktadır. Bunların dışında beton çarpma ve aşınma olaylarının etkisi altında da bulunabilir. Yol, havaalanı ve baraj gibi yapılarda betona yukarıda bahsedilen zorlamalar etki yapmaktadır. Beton üzerinde yapılan birçok çalışmada bu malzemenin basınç mukavemeti ile diğer özellikleri arasındaki bağıntılar araştırılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda betonun bir çok özelliğinin (çekme, eğilme, aşınma, geçirimlilik vb.) basınç 109

128 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN mukavemeti ile aynı yönde değiştiğini göstermiştir. Bu doğrultuda betonun basınç mukavemetini yükseltmek amacıyla silis dumanı, uçucu kül ve curuf gibi birçok değişik puzolanik katkılar kullanılmıştır. Bu çalışmanın konusunu teşkil eden silis dumanı, çok ince taneli olması ve yüksek puzolanik aktivitesi nedeniyle yüksek dayanımlı beton üretimde vazgeçilmez bir unsur olmuştur Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri Araştırma kapsamında yer alan 350 kg/m 3 çimento dozajına sahip betonlara ait basınç mukavemeti değerleri Çizelge 5.27 de sunulmaktadır. Çizelgeden bütün su-bağlayıcı oranlarında zamana bağlı olarak basınç mukavemetlerinde bir artış olmakla birlikte 28 günden sonra bu artışın özellikle silis dumanı katkılı betonlarda yavaşladığı görülmektedir. Yeğinobalı (2002) nın bildirdiğine göre silis dumanının beton basınç mukavemetine olumlu etkisi erken yaşlarda daha belirgindir. Normal bakım koşullarında bu etki 3-28 gün arasında kendini göstermektedir. Çizelge Doz karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri (MPa) S/B Oranı Silis Numune Yaşı (Gün) Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

129 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.27 ve Şekil 5.13 de 0.30 su-bağlayıcı oranlarına sahip betonlarda, şahit numunelere göre silis dumanı ilavesinin basınç mukavemetine etkisi 3 günde hemen hemen görülmezken, 7.günde bu etkinin %5~%15 civarında olduğu görülmektedir. 28 günlük şahit numuneye göre silis dumanının her bir ikame oranında basınç mukavemetini %30 civarında arttırmış 180 günde bu oran %25, 500 günde ise %15 ler civarında olmuştur. Zamana bağlı bu değişim Şekil 5.13 den de görülebileceği gibi şahit betonun basınç mukavemeti artışı devam ederken silis dumanı katkılı betonlarda bu artışın yavaşlamasından kaynaklanmaktadır. Khaiat ve Fattuhi (2001) oldukça uzun bir dönem boyunca (1800 gün) değişik tip ve oranlarda akışkanlaştırıcı, uçucu kül ve silis dumanı ile üretilen betonlarda basınç mukavemeti gelişimi incelemişler ve 6 aydan sonra basınç mukavemetlerindeki artışın önemsiz olduğunu fakat uzun süreli kürün durabilite açısından yararlı olabileceğini bildirmişlerdir. 100 Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) 111

130 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 0.40 su-bağlayıcı oranına sahip beton numunelerin zamana bağlı basınç mukavemetlerinin verildiği Şekil 5.14 ve Çizelge 5.27 den şahit numunelere göre silis dumanı ilavesinin basınç mukavemetine katkısı her yaşta 0.30 su-bağlayıcı oranına göre daha belirginleşmektedir. 3 gün sonunda şahit numuneye göre silis dumanı ilavesi ile basınç mukavemetine katkı %10~15 olurken 7 gün sonunda %20~28 e çıkmıştır. 28 gün sonunda ise şahit numuneye %15 silis dumanı katkısı ile %48 lik bir artış gerçekleşmiştir. Uzun vadede bu artış %30 lar civarında olmuştur. Silis dumanının dayanıma katkısı uzun vadede azalmıştır. Bu durum literatürle uyum içersindedir. Carette, Malhotra ve Aitcin (1987), silis dumanı katkılı ve katkısız betonlar üzerinde yaptıkları çalışmalarında, şahit betonların iki yıl boyunca mukavemet kazanmaya devam ettiğini buna karşılık silis dumanı katkılı betonların bir yıldan sonra mukavemet kazanmalarının durduğunu veya çok az bir düşüş gösterdiğini bildirmişlerdir. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) 112

131 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 0.50 su-bağlayıcı oranına sahip betonların basınç mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.27 ve Şekil 5.15 incelendiği takdirde uzun vadede şahit numune ile silis dumanı katkılı numuneler arasındaki farkın kapandığı görülmektedir. 3 ve 7 günde silis dumanı katkısının etkisi çok azken, 28 günde basınç mukavemetindeki artış her bir silis dumanı ikame oranında birbirine oldukça yakın seyrederek %20 ler civarında olmuştur. Uzun dönemde şahit numune basınç dayanımındaki artış devam ederken silis dumanı katkılı betonlarda yatay bir seyir gözlenmektedir. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) Su-bağlayıcı oranının 0.60 a çıkması ile basınç mukavemetlerinde genel bir düşüş olduğu Çizelge 5.27 ve Şekil 5.16 dan görülmektedir. 3 gün sonunda şahit numuneye göre silis dumanı katkısının basınç mukavemetine etkisi olmazken, 7 gün sonunda %10~15 civarında olan bu katkı 28 gün sonunda %10, %15 ve %20 silis dumanı ikame oranlarında sırasıyla %29, %30 ve %25 e çıkmıştır. 180 ve 500 gün gibi uzun vadede basınç mukavemetindeki artış her bir silis dumanı ikame oranında yaklaşık %10 civarında olmuştur. 113

132 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 60 Basınç Mukavemeti (MPa) Şahit %10SD %15SD %20SD Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (350 kg/m 3 ) (1). 350 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Silis dumanı ile üretilen betonların 28 günlük şahit betonların basınç mukavemetine yaklaşım oranlarını belirlemek amacıyla 350 kg/m 3 çimento dozajına sahip karışımlarda silis dumanı içeren beton numunelerin basınç dayanımı şahit betonların 28 günlük basınç dayanımı ile kıyaslanmıştır. Beton numunelerin çeşitli yaşlardaki dayanımları kendi su-bağlayıcı oranı grubuna ait olan şahit numunenin 28 günlük basınç dayanımlarına bölünerek 28 günlük basınç dayanımlarının bir yüzdesi olarak Çizelge 5.28 de sunulmaktadır. 3 gün sonunda silis dumanı katkılı numuneler 28 günlük şahit numunenin basınç dayanımının %64~72 sini 0.30 su-bağlayıcı oranında yakalarken bu oran 0.40 subağlayıcı oranında %76~79 olmuştur. Su-bağlayıcı oranının 0.50 ve 0.60 olması durumunda ise silis dumanı katkılı numunelerin 28 günlük şahit numune basınç dayanımını yakalama oranları sırasıyla %63~67 ve %55~57 civarında olmuştur. Bu oranlar 7 gün sonunda artarak 0.30 su-bağlayıcı oranında %90~100, 0.40 subağlayıcı oranında ise %104~110 olarak 28 günlük şahit numune dayanımlarına oldukça yaklaşmış ve geçmiştir. Su-bağlayıcı oranının yükselerek 0.50 ve 0.60 olması durumunda bu oranlar düşerek sırasıyla %90 ve %85 civarında olmuştur

133 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN gün sonunda ise şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında basınç dayanımları yaklaşık olarak sırasıyla %30, %48, %20 ve %25 oranlarında artış sergilemiştir. 28 günden sonra silis dumanı katkılı betonlarda dayanım gelişmesi hızı yavaşlamış ve 28 günlük şahit numuneye göre 500 gün sonunda 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su çimento oranlarında ortalama bir yaklaşım ile sırasıyla %38, %59, %28 ve %34 basınç dayanımı artışı sergilemişlerdir. Maage ve ark. (1990) 10 yıl gibi uzun vadede silis dumanının beton basınç mukavemeti üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Yapılan bu çalışmada 28 günlük basınç dayanımlarının yüzdesi olarak silis dumanı ilave edilen betonları değerlendirmişler, yukarıda ifade edildiği gibi sürekli bakım koşullarında dahi silis dumanı katkılı betonların şahit betonlardan daha az basınç mukavemeti oranı geliştirdiklerini bildirmişlerdir. Çizelge dozlu beton basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı (%) Numune Yaşı (Gün) S/B Oranı Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

134 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri Karışımlardaki çimento dozajının arttırılması ile silis dumanının basınç mukavemeti üzerindeki etkisini araştırmak üzere 400 kg/m 3 çimento miktarına sahip karışımların basınç mukavemeti değerleri Çizelge 5.29 da sunulmuştur. Karışımdaki çimento miktarının artması ile bağlayıcı hamurunun hacmide artarak, betonda herhangi bir zorlama altında çimento hamurunda meydana gelen gerilmeler azaltılmış olur. Dolayısıyla beton daha büyük yükler altında mukavemetini kaybeder. Yalnız çimento miktarındaki artışın, beton basınç mukavemetinde ne kadarlık bir artışa neden olduğu kesin olarak anlaşılamamıştır. Bununla birlikte kullanılan çimento miktarındaki değişim dar bir aralıkta tutulduğunda çimento miktarı ile mukavemet arasında lineer bir bağıntının varlığını kabul etmek gerekir (Postacıoğlu, 1987). Çizelge doz karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri (MPa) Numune Yaşı (Gün) S/B Oranı Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

135 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.29 ve Şekil 5.17 de verilen 0.30 su-bağlayıcı oranına sahip betonlarda %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi 3 günlük şahit numune basınç dayanımında sırasıyla %19, %10 ve %5 artış sağlayarak, 7 gün sonunda silis dumanı basınç dayanımındaki artışı %20~30 seviyelerine çekmiştir. 28 günlük numunelerde şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile basınç dayanımında %33, %38 ve %44 artış gerçekleşerek maksimuma ulaşmıştır. Uzun vadede (180 ve 500 gün) silis dumanının şahit numunenin basınç dayanımına katkısı %18~33 seviyelerinde olmuştur. Şekil 5.17 den de görüleceği üzere 0.30 su-bağlayıcı oranında en iyi performansı %20 silis dumanı ilavesi göstermiş ve 28 gün sonunda 94 MPa, 500 gün sonunda ise ortalama MPa basınç mukavemeti değerlerine ulaşmıştır. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Çizelge 5.29 ve Şekil 5.18 de 0.40 su-bağlayıcı oranına sahip betonlara ait basınç mukavemeti değerleri verilmektedir su-bağlayıcı oranında şahit numunelere göre 3 günde %10 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetine %17 katkı sağlarken, 7 günde %15 silis dumanı %12 katkı sağlamış diğer silis dumanı ikame oranlarında basınç mukavemetinde belirgin bir artış görülmemiştir. 28 gün sonunda 117

136 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetinde sırayla %35, %25 ve %23 bir artış görülmüştür. 180 ve 500 gün gibi uzun vadede şahit numunelere göre silis dumanı katkısı sırayla %20, %12 ve %10 basınç mukavemeti artışı sağlamış fakat Çizelge 5.29 ve Şekil 5.18 den de görüleceği gibi 180 ve 500 günlük numunelerin basınç mukavemeti değerlerinde bir değişim görülmemiştir su-bağlayıcı oranında en iyi performansı %10 silis dumanı ilavesi göstererek 28 günde 88 MPa, 500 günde 91.5 MPa değerlerine ulaşmıştır. 100 Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) 118

137 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.29 ve Şekil 5.19 da 0.50 su-bağlayıcı oranına sahip betonlara ait basınç mukavemeti değerleri verilmektedir. Silis dumanı ilavesi ile 3 gün sonunda şahit numuneye göre basınç mukavemetinde düşüşler görülmüştür. %10 silis dumanı ilavesi şahit numune ile eşdeğer bir basınç mukavemeti sergilerken %15 ve %20 silis dumanı ikame oranları şahit numuneye göre basınç mukavemetinde sırasıyla %6 ve %15 düşüşe neden olmuşlardır. 7 gün sonunda silis dumanı katkılı beton numuneler şahit numuneye göre kendilerini toparlasalar da basınç mukavemetindeki artış her bir ikame oranında yaklaşık olarak %5 ler seviyesinde kalmıştır. 28 gün sonunda şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetine sırasıyla %25, %21 ve %16 katkı sağlamış, uzun vadede (180 ve 500 gün) ise bu katkı %3~10 arasında kalmıştır. Su-bağlayıcı oranının 0.50 ye yükselmesi ile silis dumanının basınç mukavemetine olumlu etkisi azalmıştır. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) Su-bağlayıcı oranının 0.60 a yükselmesi ile beklenildiği gibi basınç mukavemetlerinde daha düşük su-bağlayıcı oranlarına göre genel anlamda bir düşüş meydana gelmiştir. Yüksek su-bağlayıcı oranlarında silis dumanının basınç mukavemetine olumlu etkisinden bahsetmek zorlaşmıştır su-bağlayıcı oranına 119

138 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN sahip betonların basınç mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.29 ve Şekil 5.20 den de görülebileceği gibi 3 gün sonunda silis dumanı ilavesi ile şahit numune basınç mukavemetinde sırasıyla %15, %4 ve %10 düşüş gerçekleşmiştir. 28 gün sonunda %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile şahit numune basınç dayanımında sırası ile %8, %19 ve %10 artış görülmüş, uzun vadede ise her bir silis dumanı ikame oranına sahip numuneler şahit numune ile başabaş basınç mukavemeti değeri sergilemişlerdir. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (400 kg/m 3 ) (1). 400 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Bu bölümde 400 kg/m 3 çimento dozajına sahip karışımlar içerisinde silis dumanı içeren beton numunelerin basınç dayanımı şahit betonların 28 günlük basınç dayanımı ile kıyaslanmıştır. Beton numunelerin çeşitli yaşlardaki dayanımları kendi su-bağlayıcı oranı grubuna ait olan şahit numunenin 28 günlük basınç dayanımlarına bölünerek 28 günlük basınç dayanımlarının bir yüzdesi olarak Çizelge 5.30 da sunulmaktadır. 3 gün sonunda silis dumanı katkılı numunelerde 28 günlük şahit numunenin basınç 120

139 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN dayanımlarını yakalama oranları 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında ortalama bir yaklaşım ile sırasıyla %80, %75, %63 ve %53 olmuş ve bu oranlar yine aynı şekilde 7. gün sonunda %104, %96, %87 ve %79 olmuştur. Su-bağlayıcı oranının artması ile silis dumanı katkılı numunelerin 28 günlük şahit numune basınç dayanımlarına yaklaşma değerlerinde göreceli bir düşüş meydana gelmiştir. 28 gün sonunda şahit numuneye %10, %15 ve %20 oranlarında silis dumanı ilavesi sırayla 0.30 su-bağlayıcı oranında %33, %38 ve %44, 0.40 su-bağlayıcı oranında %35, %25, %23, 0.50 su-bağlayıcı oranında %25, %21, %16 ve 0.60 su-bağlayıcı oranında ise %8,%19 ve %10 basınç mukavemeti artış değerleri sergilemiştir ve 500. günlerde silis dumanı katkılı numunelerin 28 günlük şahit numuneye göre basınç dayanım oranları her bir ikame oranında, 180 ve 500 gün arasında fazla bir değişim göstermemiş ve bu oranlar 500. gün sonunda 0.30 su-bağlayıcı oranı ve silis dumanı katkılı numunelerde sırasıyla %43, %51, %59, 0.40 su-bağlayıcı oranında %40, %30, %27, 0.50 su-bağlayıcı oranında %26, %24, %22 ve 0.60 su-bağlayıcı oranında %16, %23, %21 olmuştur. Çizelge dozlu beton numune basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı (%) Numune Yaşı (Gün) S/B Oranı Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

140 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Dozlu Beton Numune Basınç Mukavemetleri Beton karışımlarında kullanılan çimento miktarının artması ile basınç mukavemetinde de bir artış görülmekle birlikte bu durum su-bağlayıcı oranına göre değişmektedir. Beton karışımlarında kullanılan çimento miktarının 350 kg/m 3 ten 400 kg/m 3 e çıkması ile basınç mukavemetlerinde görülebilen artış oranı çimentonun 450 kg/m 3 kullanıldığı serilerde görülememiştir. Çimento miktarının 450 kg/m 3 olarak kulllanıldığı seride karışıma giren agrega miktarındaki düşüşün basınç mukavemetini etkilediği düşünülmektedir. Bu durum literatürde de belirtilmektedir (Postacıoğlu, 1987). Buna rağmen 28 ve 500 günlük basınç mukavemetleri arasında en yüksek değeri 450 kg/m 3 çimento miktarına sahip seride 0.30 su-bağlayıcı oranındaki %20 silis dumanı ikame edilmiş numuneler sergilemiştir. 450 kg/m 3 dozaja sahip betonlara ait basınç mukavemeti değerleri Çizelge 5.31 de sunulmaktadır. Çizelge dozlu karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri (MPa) Numune Yaşı (Gün) S/B Oranı Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

141 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 0.30 su-bağlayıcı oranına sahip betonlara ait basınç mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.31 ve Şekil 5.21 de 3 günlük numunelerde şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ikame oranları basınç mukavemetinde %5 civarında artış sağlarken, 7. gün sonunda bu artış sırasıyla %13, %20 ve %21 e çıkmıştır. 28 gün sonunda şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile basınç mukavemetinde %23, %24 ve %38 artış görülmüştür. 28 günden sonra uzun vadede (180 ve 500 gün) şahit numunenin basınç mukavemeti yönünde göstermiş olduğu performans neticesinde silis dumanı katkılı numuneler ile arasındaki basınç mukavemeti farkı kapanma eğilimi göstermiş ve bu fark 500 gün sonunda sırasıyla %6, %11 ve %20 de kalmıştır su-bağlayıcı oranında şahit numuneye %20 silis dumanı katılması ile elde edilen numuneler, 28 gün sonunda 101 MPa, 500 gün sonunda ise 110 MPa basınç mukavemeti değeri sergilemiştir. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Çizelge 5.31 ve Şekil 5.22 de 0.40 su-bağlayıcı oranına sahip beton numunelerin basınç mukavemeti değerleri verilmektedir. 3 gün sonunda şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile basınç mukavemetinde %7~15 civarında artış sağlanırken, 7. gün sonunda bu artış sırasıyla %30, %26 ve %22 ye 123

142 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN çıkmıştır. 28 gün sonunda ise şahit numunenin %10, %15 ve %20 silis dumanı ile ikame edilmesi sonucunda basınç mukavemetinde sırasıyla %40, %45 ve %30 artış sağlanmıştır su-bağlayıcı oranında olduğu gibi 0.40 su-bağlayıcı oranında da 28 günden sonra uzun vadede (180 ve 500 gün) şahit numunenin basınç mukavemeti yönünde göstermiş olduğu performans neticesinde silis dumanı katkılı numuneler ile arasındaki basınç mukavemeti farkı zamana bağlı olarak kapanma eğilimi göstermiş ve bu fark 500 gün sonunda sırasıyla %9, %14 ve %3 de kalmıştır su-bağlayıcı oranında şahit numuneye %15 silis dumanı katılması ile elde edilen numuneler 28 gün sonunda 87.7 MPa, 500 gün sonunda ise 91.5 MPa basınç mukavemeti değeri sergilemiştir. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) 0.50 su-bağlayıcı oranına sahip numunelerin basınç mukavemetlerinin verildiği Çizelge 5.31 ve Şekil 5.23 de silis dumanı ilavesi ile 3 gün sonunda şahit numuneye göre basınç mukavemetinde düşüşler görülmüştür. Şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile 3 günlük basınç mukavemetinde sırasıyla %5, %6 ve %8 oranlarında düşüş gerçekleşmiştir. 7. gün sonunda silis dumanı ikamesi ile elde edilen numuneler şahit numune ile yaklaşık olarak eşdeğerde veya daha fazla 124

143 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN basınç mukavemeti değerleri sergilerken, bu durum 28 ve 180. günlerde de devam etmiştir. 500 gün sonunda ise şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile elde edilen numunelerin basınç mukavemetlerinde şahit numuneye göre sırasıyla %6, %7 ve %8 azalma olduğu görülmüştür. Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) Çizelge 5.31 ve Şekil 5.24 de 0.60 su-bağlayıcı oranına sahip betonlara ait basınç mukavemeti değerleri verilmektedir. 3 gün sonunda %10 silis dumanı katkılı betonlar basınç mukavemeti açısından şahit numuneye göre %15 daha fazla bir değer sergilerken, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi ile basınç mukavemeti değerleri şahit numune ile eşdeğer bir durum sergilemiştir. 7 günlük numunelerde şahit numuneye %10, %15 ve %20 silis dumanı ikamesi ile basınç mukavemetlerinde sırasıyla %22, %26 ve %26 bir artış sergilenirken, şahit numunenin 28. güne kadar göstermiş olduğu performans neticesinde bu değerler 28. günden sonra sırasıyla %9, %14 ve %10 da kalmıştır. 125

144 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Şahit numunenin zamana bağlı olarak basınç mukavemetindeki artış silis dumanı katkılı beton numunelerde görülmemiş dolayısıyla 500 gün sonunda %10, %15 ve %20 silis dumanı katkılı numuneler şahit numuneden sırasıyla %7, %12 ve %15 daha düşük basınç mukavemeti değerleri sergilemişlerdir. 60 Şahit %10SD %15SD %20SD Basınç Mukavemeti (MPa) Zaman (Gün) Şekil S/B oranına sahip betonların basınç mukavemeti-zaman ilişkisi (450 kg/m 3 ) 126

145 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN (1). 450 Dozlu Beton Basınç Mukavemetlerinin 28 Günlük Şahit Numune Basınç Mukavemeti ile Kıyaslanması Araştırma kapsamındaki maksimum çimento miktarı olan 450 kg/m 3 çimento dozajına sahip karışımlarda silis dumanı içeren beton numunelerin basınç mukavemetleri şahit betonların 28 günlük basınç mukavemeti ile kıyaslanmıştır. Çizelge dozlu beton numune basınç mukavemetlerinin 28 günlük şahit numune basınç mukavemetine oranı (%) Numune Yaşı (Gün) S/B Oranı Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Beton numunelerin çeşitli yaşlardaki basınç dayanımları kendi su-bağlayıcı oranı grubuna ait olan şahit numunenin 28 günlük basınç dayanımlarına bölünerek 28 günlük basınç dayanımlarının bir yüzdesi olarak Çizelge 5.32 de sunulmaktadır. 3 gün sonunda silis dumanı katkılı numunelerde 28 günlük şahit numunenin basınç dayanımlarını yakalama oranları 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında ortalama bir yaklaşım ile sırasıyla %77, %75, %60 ve %57 olmuş ve bu oranlar yine aynı şekilde 7. gün sonunda %103, %107, %82 ve %81 olmuştur. 450 kg/m 3 çimento dozajına sahip seride de 400 kg/m 3 çimento dozajına sahip seride olduğu gibi subağlayıcı oranının artması ile silis dumanı katkılı numunelerin 28 günlük şahit 127

146 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN numune basınç dayanımlarına yaklaşma değerlerinde göreceli bir düşüş meydana gelmiştir. 28 gün sonunda şahit numuneye %10, %15 ve %20 oranlarında silis dumanı ilavesi sırayla 0.30 su-bağlayıcı oranında %23, %24 ve %38, 0.40 subağlayıcı oranında %40, %45, %30, 0.50 su-bağlayıcı oranında %10, %4, %8 ve 0.60 su-bağlayıcı oranında ise %9, %14 ve %10 basınç mukavemeti artış değerleri sergilemiştir ve 500. günlerde silis dumanı katkılı numunelerin 28 günlük şahit numuneye göre basınç dayanım artış oranları her bir ikame oranında, 180 ve 500 gün arasında fazla bir değişim göstermemiş ve bu oranlar 500. gün sonunda 0.30 subağlayıcı oranı ve %10, %15, %20 silis dumanı katkılı numunelerde sırasıyla %32, %39, %50, 0.40 su-bağlayıcı oranında %45, %51, %36, 0.50 su-bağlayıcı oranında %19, %17, %16 ve 0.60 su-bağlayıcı oranında %20, %13, %9 olmuştur Kür Şartlarının Basınç Mukavemeti Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi Kür şartlarının silis dumanı içeren ve içermeyen beton numuneleri üzerindeki etkisini incelemek üzere bir karşılaştırma yapılmıştır. Bu çalışmada üretilen her bir beton karışımı için üç adet numune kalıplarından söküldükten sonra sıcaklığı 20 0 C, bağıl nemi %65+5 olan kür odasında deney gününe kadar bekletilmişlerdir. 28 günlük numuneler üzerinde yapılan bu çalışmaya ait basınç dayanımı sonuçları Çizelge 5.33 de sunulmuştur. Çizelge gün ıslak ve kuru kür edilen betonların basınç mukavemetleri (MPa) Çimento Dozajı S/B Oranı Silis Oranı ıslak kuru ıslak kuru ıslak kuru ıslak kuru Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

147 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.33 de silis dumanı içeren betonların her iki kür durumunda da şahit betonların basınç dayanımlarından daha fazla basınç dayanımı geliştirdikleri görülmektedir. Su-bağlayıcı oranındaki artış sonucunda dayanımların düştüğü genel olarak görülmektedir. Bağlayıcı miktarındaki artış ile kuru kür şartı-dayanım arasında düzenli bir ilişki görülememiştir. Çizelge Farklı kür edilen betonların basınç mukavemetleri oranı ve % farkları Çimento Dozajı Silis Oranı Kuru Kür/Islak Kür S/B Oranı % Fark S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Çizelge 5.34 de kuru ve ıslak ortamda kür edilen betonların basınç dayanımlarının oranları ve bu oranların % olarak farkı verilmektedir. Çizelge 5.34 ün % fark kolonu incelendiğinde, su-bağlayıcı oranındaki artışla birlikte kuru kür sonucu ortaya çıkan dayanım düşmesi daha da artmaktadır. Bu durum hem şahit betonlar için hem de silis dumanı içeren betonlar için geçerlidir. Kuru kür-ıslak kür arasındaki % farklar silis dumanı içeren betonlar ile şahit betonlar arasında karşılaştırıldığında, genel olarak silis dumanı içeren betonların şahit betonlarına oranla kuru kür ortamından daha fazla etkilendiği sonucu çıkarılabilir. 129

148 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemeti (MPa), Kuru Kür y = 0.95x (Şahit Betonlar) R 2 = Şahit Betonlar 65 Silis Betonları 55 y = 0.87x (Silis Dumanı Betonları) 45 R 2 = Basınç Mukavemeti (MPa), Islak Kür Şekil Kuru ve ıslak kür şartlarından elde edilen betonların basınç mukavemeti ilişkisi Kuru ve ıslak kür arasında herhangi bir ilişki olup olmadığı istatiksel olarak araştırılmış olup, kuru kür ve ıslak kür sonucu elde edilen beton basınç dayanımları arasında doğrusal bir ilişki kurulmaya çalışılmıştır. Bu ilişki silis dumanı içeren ve içermeyen betonlar için ayrı ayrı aranmış olup, silis dumanı içeren ve içermeyen betonlar için elde edilen ilişkiler Şekil 5.25 de sunulmuştur. Şekil 5.25 hem silis dumanı içeren hemde içermeyen betonlar için, kuru kür ve ıslak kür sonucu elde edilen beton basınç dayanımları arasında kuvvetli bir doğrusal ilişki olduğunu göstermektedir. Ayrıca, Şekil 5.25 nemli ideal ortamda elde edilen silis dumanı içeren betonların basınç dayanımlarının kuru kür sonucunda (%65 BN) %13 ten fazla düşeceğini göstermektedir. Silis dumanı içeren betonlar ile şahit betonlar için geliştirilen ilişki karşılaştırıldığında, silis dumanı içeren betonların kuru kür şartlarından, Aitcin ve ark. (1985) nın belirttikleri gibi, daha fazla etkilendiği görülür. Örneğin, %100BN de kür edilen silis dumanı betonunun basınç dayanımı ortalama 0.87 ile çarpılarak %65 BN de kür edilen silis dumanı betonunun basınç dayanımı tahmin edilebilir. Buna karşılık, %100BN de kür edilen şahit betonunun 130

149 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN basınç dayanımı ortalama 0.95 ile çarpılarak %65 BN de kür edilen şahit betonunun basınç dayanımı tahmin edilebilir. Şahit beton için ortalama 0.95 olan katsayı silis dumanı için 0.87 ye düşmektedir. Puzolan içeren betonların puzolan içermeyen betonlara göre kuru kür şartlarından daha fazla etkilenmesinin esas nedenini bulmak için puzolanların tarifine bir bakmak yetecektir. Puzolanlar, kendi başlarına bağlayıcılık değeri olmayan veya çok az bağlayıcılık gösterebilen, fakat ince taneli durumda olduklarında ve nemli ortamda kalsiyum hidroksit ile birleştirildiklerinde hidrolik bağlayıcılık özelliğine sahip olan silisli veya silisli ve alüminli malzemeler olarak tanımlanmaktadır (ASTM C-125, 1994; ASTM C-618, 1994; Erdoğan, 2003). Bu tanımdan, puzolanların bağlayıcılık özelliklerini sergileyebilmeleri için sulu ortam ve kalsiyum hidroksite gereksinim duydukları anlaşılmaktadır. Kalsiyum hidroksit Portland çimentosunun ana bişleşenleri olan C 2 S ve C 3 S nin hidratasyonu sonucunda ortamda mevcuttur. Ortamda bulunacak olan su ise kuru kür şartlarından dolayı kurumaya başladığı zaman puzolanın bağlayıcılık özelliğini göstermesine engel olacağından, kuru kür şartları puzolan içeren betonları puzolan içermeyen betonlara göre daha fazla etkileyecektir (Atiş ve ark. 2004; Atiş ve ark. 2005) Hızlandırılmış Ilık Su Kürü Basınç Mukavemeti Sonuçları Düşük sıcaklık ve düşük nem ortamında, çimentonun hidratasyonu çok yavaş seyretmekte, hidratasyon ürünleri daha yavaş ortaya çıkmaktadır. Buna karşılık, yüksek sıcaklık ve yüksek orandaki nem, hidratasyon hızında çok büyük artış sağlamakta, çimento hamuru ve beton daha hızlı dayanım kazanabilmektedir. Beton karışımı hazırlandıktan sonra kalıplara yerleştirilen numuneler yüksek sıcaklık ve nem ortamında kür edildikleri takdirde 1 gün içerisinde kazanacakları basınç mukavemeti, standart yöntemle kür edilerek 28 günde kazanacakları basınç mukavemetine oldukça yakın olmaktadır (Erdoğan, 2003). Standart yöntemle kür edilen beton numunelerin değişik yaşlardaki basınç mukavemetleri ile karşılaştırma yapabilmek amacıyla hazırlanan 48 adet farklı beton karışımlarına ait hızlandırılmış ılık su kürü basınç dayanımları 3 adet numunenin 131

150 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN ortalaması alınarak bulunmuştur. Hazırlanan numuneler kalıplarıyla birlikte 35 0 C su içersinde 24 saat bekletilmiş ve kalıptan çıktıktan sonra yarım saat içersinde basınç deneyine tabi tutulmuşlardır. Çizelge Hızlandırılmış ılık su kürü basınç mukavemeti sonuçları (MPa) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Ilık suda kür edilen beton numunelere ait sonuçların verildiği Çizelge 5.35 den görüldüğü üzere, geleneksel kür yöntemlerinde görülen su-bağlayıcı oranındaki artışla birlikte basınç mukavemetinde görülen düşüş, ılık kür edilen numunelerde de görülmüştür gibi düşük su-bağlayıcı oranında çimento dozajındaki artış basınç mukavemetinde de artışı birlikte getirirken su-bağlayıcı oranının 0.60 a çıkması ile bu durum tersine dönmüş, çimento dozajı artıkça basınç mukavemetinde bir miktar düşüş gözlenmiştir. 132

151 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.35 ve Şekil 5.26 da 350 dozlu beton karışımlarına ait basınç mukavemeti değerleri verilmektedir. 350 dozlu karışımlarda şahit numuneye göre 0.30 su-bağlayıcı oranında %20 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetinde %42 artışa neden olurken, 0.40 su-bağlayıcı oranında %15 silis dumanı ilavesi ile basınç mukavemetindeki artış %57 ye kadar çıkmıştır. Şekil 5.26 dan görüleceği üzere 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetinde yatay bir seyir sergilemiştir. Basınç Mukavemeti (MPa) Şahit %10SD %15SD %20SD Silis Oranları (%) Şekil Ilık kür edilen 350 dozlu beton numunelerin basınç mukavemetleri Çimento dozajının 400 kg/m 3 olduğu karışımlara ait basınç mukavemeti değerleri Çizelge 5.35 ve Şekil 5.27 de verilmektedir. 400 dozlu karışımlarda şahit numuneye göre 0.30 su-bağlayıcı oranında %10 ve %15 silis dumanı ilavesi basınç mukavemetinde %45 bir artış sağlamıştır su-bağlayıcı oranında ise %10 silis dumanı ilavesinde bu artış %30 olmuştur. Su-bağlayıcı oranının 0.5 ve 0.6 ya çıkmasında ise silis dumanı ilavesi basınç mukavemetinde %15~20 civarında bir artış sergilemiştir. 133

152 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemeti (MPa) Şahit %10SD %15SD %20SD Silis Oranı (%) Şekil Ilık kür edilen 400 dozlu beton numunelerin basınç mukavemetleri 450 dozlu karışımlara ait basınç mukavemeti değerlerinin verildiği Çizelge 5.35 ve Şekil 5.28 de, silis dumanının 0.40 su-bağlayıcı oranında %10 ilavesi ile şahit numuneye göre basınç mukavemetinde %38 bir artış olduğu görülmektedir. Subağlayıcı oranlarının 0.50 ve 0.60 a yükselmesi ile silis dumanı ilavesi şahit numunelere göre basınç mukavemetine %20-35 oranlarında değişen bir katkı sağlamıştır. 50 Basınç Mukavemeti (MPa) Şahit %10SD %15SD %20SD Silis Oranı (%) Şekil Ilık kür edilen 450 dozlu beton numunelerin basınç mukavemetleri 134

153 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN (1). Hızlandırılmış Ilık Kür ile Normal Kür Basınç Mukavemetlerinin Karşılaştırılması Basınç dayanımının tahmini amacıyla hazırlanan ılık kür edilen betonların, basınç mukavemetleri ile su içerisinde kür edilen betonların basınç mukavemetleri arasında istatiksel bir ilişki aranmıştır. Hem şahit betonlar hemde silis dumanlı betonlar kendi aralarında zamana bağlı olarak değerlendirilmiştir. Şekil de şahit betonlara ait hızlandırılmış ılık su kürü ile geleneksel su kürü neticesinde elde edilen basınç dayanımları arasındaki ilişki verilmektedir. Şekil , Şekil , Şekil de ise %10, %15 ve %20 oranlarında silis dumanı ikame edilmiş betonlara ait hızlandırılmış ılık su kürü ile geleneksel su kürü sonucu elde edilen basınç dayanımları arasındaki ilişki verilmektedir. Şekil den hızlandırılmış kür ile normal kür basınç mukavemetleri arasında lineer bir ilişki olduğu görülmektedir. Şahit betonlarda korelasyon katsayısı (R 2 ) 0.95~0.97 arasında değişmektedir. %10 silis dumanı ilave edilen betonlarda korelasyon katsayısı 0.93~0.97 arasında değişirken, %15 ve %20 silis dumanı ikame edilen betonlarda bu katsayı sırayla 0.91~0.94 ve 0.89~0.94 arasında değişmektedir. 3 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.32x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (3 günlük) 135

154 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 7 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.51x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (7 günlük) Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.44x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (28 günlük) 136

155 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 180 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.72x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (180 günlük) 500 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.77x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil Şahit betonda ılık kür-normal kür basınç mukavemeti ilişkisi (500 günlük) 137

156 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 3 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.24x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (3 günlük) 7 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.49x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (7 günlük) 138

157 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 28 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.75x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (28 günlük) 180 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.85x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (180 günlük) 139

158 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 500 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.85x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %10 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (500 günlük) 3 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.20x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (3 günlük) 140

159 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 7 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.47x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (7 günlük) 28 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.75x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (28 günlük) 141

160 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 180 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.92x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (180 günlük) 500 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.99x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %15 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (500 günlük) 142

161 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 3 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.10x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (3 günlük) 7 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.42x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (7 günlük) 143

162 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 28 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 1.89x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (28 günlük) 180 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 2.08x + 21 R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (180 günlük) 144

163 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN 500 Günlük Basınç Dayanımı (MPa) y = 2.10x R 2 = Ilık Kür Basınç Dayanımı (MPa) Şekil %20 Silis dumanı içeren betonlarda ılık kür-normal kür basınç mukavemetleri ilişkisi (500 günlük) Hızlandırılmış kür sonucu elde edilen basınç mukavemetleri ile normal kür edilen betonların basınç mukavemetlerinin tahmininde elde edilen denklemlerin eğimleri Çizelge 5.36 da verilmektedir. Her bir silis dumanı ikame oranında bu değerler birbirine oldukça yakın seyretmiştir. Çizelge 5.36 ve Şekil 5.49 dan kür süresinin 3 günden 500 güne kadar çıkması ile hem şahit betonlarda hem de her bir silis dumanı ikame oranında basınç mukavemetlerinin tahmini için elde edilen denklemlerin eğimleri artarak dikleşmektedir. Şahit beton ve ikame edilen herbir silis dumanı oranında hızlandırılmış kür sonucu elde edilen basınç mukavemetleri sabit kalırken, normal kür edilen betonlar zamanla mukavemet kazanmaya devam etmektedir. 3 ve 7. günlerde hızlandırılmış ılık su kürü ile normal kür dayanımlarının tahmininde kullanılan denklemlerin eğimleri her bir silis dumanı ikame oranıyla birlikte azalma gösterirken bu durum 28. gün ve sonrasında tersine dönerek her bir silis dumanı ikamesi ile eğimlerde bir artış söz konusu olmuştur. Dolayısı ile silis dumanıyla üretilen betonların basınç mukavemetlerinin tahmininde kullanılacak denklemlerin, silis dumanı ikame oranı ve zamana bağlı olduğu bulgusuna varılabilir. 145

164 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğimleri Zaman (Gün) Silis Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Eğimler Şahit %10SD %15SD %20SD Zaman (Gün) Şekil Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğim-zaman ilişkisi y = 0.11x (500gün) Eğimler y = 0.115x (180gün) y = 0.129x (28 gün) y = x (7 gün) y = -0.07x (3 gün) 1 Şahit %10SD %15SD %20SD Silis Oranı (%) Şekil Ilık kür-normal kür ilişkisine ait denklemlerin eğim-silis dumanı ilişkisi 146

165 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN (2). Hızlandırılmış Ilık Kür Basınç Mukavemetlerinin Normal Kür Basınç Mukavemetlerine Oranı Hızlandırılmış ılık kür sonucu elde edilen basınç dayanımlarının normal kür sonucu elde edilen basınç dayanımlarına oranları Çizelge de sunulmaktadır. Ilık kür sonucu elde edilen basınç dayanımlarının normal kür ile ulaşılan basınç dayanımlarını yakalama oranları zamana bağlı olarak bir düşüş sergilemiştir. Beklenen bu durum, ılık kür sonucu elde edilen beton basınç değerlerinin sabit kalması, normal küre tabi betonlarda ise zamana bağlı olarak gelişen dayanım artışından kaynaklanmaktadır. Mukavemet kazandırma oranları açısından bakıldığında su-bağlayıcı oranlarındaki artışla birlikte, hızlandırılmış ılık su kürü sonucunda elde edilen basınç mukavemetlerinin normal su kürü sonucu elde edilen basınç mukavemetlerini yakalama oranlarında göreceli bir düşüş gerçekleşmiştir. Hızlandırılmış ılık su kürü uygulaması düşük su-bağlayıcı oranına sahip betonlarda, su-bağlayıcı oranının yüksek olduğu betonlara göre daha güvenilir bir yaklaşım sergilemiştir. Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 3 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı (%) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

166 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 7 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı (%) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 28 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı (%) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

167 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 180 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı (%) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Çizelge Hızlandırılmış ılık kür ile 500 günlük normal kür basınç mukavemetleri oranı (%) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

168 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Ultrasonik Ses Dalgası Ölçümleri Beton numunelerin kırılmalarıyla sonuçlanan deney yöntemlerinin beraberinde getirmiş olduğu dezavantajları ortadan kaldırmak amacıyla, betonun kırılma işlemine tabi tutulmadığı deney yöntemleri geliştirilmiştir. Bu tür yöntemlerle basınç dayanımının bulunabilmesinde kırılma işlemi yer almadığı için bunlara hasarsız deney yöntemi olarak genel bir isim verilmektedir. Bu tür deney yöntemlerinden biriside ultrasonik test cihazının (pundit) kullanılmasıyla yapılmaktadır. Araştırma kapsamında 28 gün süresince hem ıslak hemde kuru küre tabi tutulan numunelerin basınç mukavemetleri bulunmadan önce Pundit (Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester) Cihazı ile her bir numunenin ultrasonik ses hızları ölçülmüştür. Çizelge 5.42 de sözkonusu beton numunelerine ait ultrasonik ses dalgası hızları verilmektedir. Çizelge günlük betonlara ait ulrasonik ses dalgası hızları (km/sn) Çimento Dozajı Silis Oranı S/B Oranı ıslak kuru ıslak kuru ıslak kuru ıslak kuru Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD Şahit %10SD %15SD %20SD

169 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Çizelge 5.42 incelendiği takdirde kuru ortamda kür edilen betonlara ait ultrases dalga hızlarının ıslak ortamda kür edilen betonlara ait ultrases dalga hızlarından daha düşük olduğu görülmektedir. Ayrıca basınç mukavemetlerinde olduğu gibi su-bağlayıcı oranındaki artışla birlikte her iki kür durumunda da ultrases dalga hızlarında bir düşüş meydana gelmiştir. Ultrases dalga hızlarının pratik olarak değerlendirilmesinin verildiği Çizelge 5.43 ile 28 günlük beton numunelere ait ultrases dalga hızlarının verildiği Çizelge 5.42 karşılaştırıldığı takdirde numunelerin %89 u çok iyi sınıfına, %11 i ise iyi sınıfına dahil olmaktadır. Çizelge Ultrases sonuçlarının pratik değerlendirilmesi (Güner ve Süme, 2000) Hız (km/sn) Beton Kalitesi 4.5 ve yukarısı Çok İyi İyi Orta Zayıf 2.0 Çok Zayıf Ultrasonik Hız (km/sn)-kuru Kür y = 0.979x R 2 = Ultrasonik Hız (km/sn)-islak Kür Şekil Islak kür-kuru kür ultrasonik dalga hızları ilişkisi Beton numunelerdeki rutubet oranı ultrasonik hız değerlerinde küçük değişimlere yol açabilmektedir. Betondaki nem miktarının fazla olması ultrasonik dalga hızının daha yüksek olmasına yol açmaktadır. Aynı kalite ve dayanıma sahip 151

170 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN betonlardan rutubetli olan numuneden alınan sinyal hızı kuru olan numuneye oranla yaklaşık olarak %2 ye kadar daha fazla çıkmaktadır.(erdoğan, 2003; Sentez Müh, 2000). Islak ve kuru kür edilen beton numunelere ait ultrases dalga hızları arasındaki ilişkiyi veren Şekil 5.51 in literatür ile uyum içersinde olduğu görülmektedir. Şekil 5.52, Şekil 5.53, Şekil 5.54 ve Şekil 5.55 de sözkonusu beton numunelere ait ultrases dalga hızları ile basınç mukavemetleri arasındaki doğrusal ilişkiler verilmektedir. Şahit betonlara ait basınç mukavemetleri ile ultrases dalga hızları arasında var olan ilişkiye ait korelasyon katsayısı 0.80 olup, %10, %15 ve %20 silis dumanı katkılı betonlarda bu ilişkiye ait korelasyon katsayıları sırasıyla 0.86, 0.74 ve 0.70 olmuştur. Basınç Mukavemeti (MPa) y = 47.08x , R 2 = 0.80 Şahit Betonlar Ultrasonik Hız (km/sn) Şekil Şahit betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi 152

171 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemeti (MPa) y = 77.52x , R 2 = %10 Silis Dumanı Ultrasonik Hız (km/sn) Şekil %10 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Basınç Mukavemeti (MPa) y = 75.88x , R 2 = %15 Silis Dumanı Ultrasonik Hız (km/sn) Şekil %15 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi 153

172 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Basınç Mukavemeti (MPa) y = 77.97x , R 2 = %20 Silis Dumanı Ultrasonik Hız (km/sn) Şekil %20 Silis dumanlı betonlara ait ultrases dalga hızları-basınç mukavemeti ilişkisi Ultrases dalga hızı ve beton basınç dayanımları arasında oldukça kuvvetli bir ilişki görülmüştür. Bu nedenle, ultrases dalga hızı ve dayanım arasında kurulan ilişki ile beton basınç dayanımları hasarsız olarak tahmin edilerek, beton kalitesi hakkında bir fikir oluşturulabilir. Ultrases dalga hızlarının ölçülmesiyle birlikte diğer hasarsız yöntemlerden birisi olan beton test çekici yöntemiyle kontrol edilerek sonuçlar desteklenmelidir. Böylece beton kalitesi ve dayanımı hakkında daha gerçekçi sonuçlara ulaşmak mümkün olacaktır. 154

173 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Harç Numune Basınç Mukavemetleri ile Beton Numune Basınç Mukavemetlerinin Karşılaştırılması Bu bölümde araştırma kapsamında yer alan harç numuneler ile beton numunelerin basınç dayanımları arasında bir ilişki araştırılmıştır. Su-bağlayıcı oranının 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60, ilave edilen silis miktarının ise %10, %15 ve %20 olduğu harç numuneler ile aynı su-bağlayıcı ve silis oranına sahip beton numunelerin basınç dayanımları karşılaştırılmıştır. Çimento dozajına göre beton basınç mukavemetleri ile harç numune basınç mukavemetleri arasındaki ilişki Şekil 5.56 da verilmektedir. Çimento miktarındaki artışla birlikte, harç numune ile beton numune basınç dayanımları arasındaki ilişkinin uyumu daha da artmaktadır. Çimento miktarının 350 kg/m 3 olması durumunda, harç numune basınç mukavemetini katsayısı ile çarparak beton numunesinin basınç mukavemeti bulunurken, çimento miktarının 400 ve 450 kg/m 3 olması durumunda bu katsayı sırasıyla ve olmaktadır. Beton Numune Basınç Mukavemeti (MPa) Doz, y = 0.894x, R 2 = Doz, y = 0.913x, R 2 = Doz, y = 0.922x, R 2 = Harç Numune Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil Harç numune ile beton numune basınç mukavemetleri ilişkisi 155

174 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN Islak Kür Kuru Kür Beton Numune Basınç Mukavemeti (MPa) y = 1.308x, R 2 = y = 0.910x, R 2 = Harç Numune Basınç Mukavemeti (MPa) Şekil Kür şartı-harç ve beton numune basınç mukavemetleri ilişkisi Farklı kür şartlarındaki harç ve beton numunelerin basınç dayanımları arasındaki ilişki Şekil 5.57 de verilmektedir. 28 gün süresince kuru ortamda bekletilen beton ve harç numune basınç mukavemetleri arasında korelasyon katsayısı olan lineer bir ilişki ortaya çıkmıştır. Islak ortamda bekletilen numuneler arasındaki lineer ilişkinin korelasyon katsayısı ise 0.89 olmuştur. Burada dikkati çeken nokta, harç numune basınç dayanımından yola çıkılarak tahmin edilecek olan beton numune basınç dayanımının kuru kür durumunda 1.308, ıslak kür durumunda ise katsayısı ile çarpılarak elde edilecek olmasıdır. Kuru kür edilen harç numuneler aynı ortamda küre tabi tutulan beton numunelere göre kür şartlarından daha fazla etkilenmişlerdir. Dolayısıyla kuru ortamda kür edilen harç numune basınç mukavemetini ıslak ortamda kür edilen harç numune basınç mukavemetinden daha büyük bir katsayı ile çarparak beton numunelere ait basınç mukavemeti değerleri tahmin edilebilmektedir. Araştırma kapsamındaki harç karışımlarının basınç mukavemetleri 4x4x4 cm boyutlarına sahip küp numunelerden elde edilirken, beton 156

175 5. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Fatih ÖZCAN karışımlarının basınç mukavemeti 15x15x15 cm lik küp numunelerden elde edilmiştir. Kuru ortamda, harç numunesinin içersinde bulunan su maksimum 2 cm yol alarak serbest kalırken, beton numune içerisindeki suyun buharlaşması için alması gereken yol 7.5 cm dir. Beton numune içerisindeki suyun alması gereken yolun uzunluğundan dolayı, zaman içersinde çimentonun hidratasyonu devam ederken, harç numune içersindeki suyun buharlaşması için en fazla 2 cm olan mesafe nedeniyle çimentonun hidratasyonu yetersiz kalmaktadır. Bu durum Şekil 5.57 de görülen, kuru kür edilen harç numune basınç mukavemetlerinin ıslak kür edilen harç numune basınç mukavemetlerinden daha büyük bir katsayı ile çarpılarak beton numune basınç mukavemetlerinin bulunmasını açıklamaktadır. 157

176 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Fatih ÖZCAN 6. SONUÇLAR ve ÖNERİLER 6.1. Harç Karışımlar Üzerinde Saptanan Bulgular 1. Silis dumanı miktarının, taze harç işlenebilirliğini belirleyen yayılma tablası deneyi sonucunda ileride açıklandığı şekilde değişik yönlerde etkilerinin olduğu görülmüştür ve 0.30 su-bağlayıcı oranlarında, %10, %15 ve %20 silis dumanı ilavesi süperakışkanlaştırıcı ile birlikte işlenebilirliği arttırmış, %40 silis dumanı ilavesi işlenebilirliği oldukça düşürerek akışkan talebini arttırmıştır. Su-bağlayıcı oranının 0.40 ve daha yüksek olduğu karışımlarda herbir silis dumanı ilave oranında işlenebilirlik olumsuz yönde etkilenmiş ve süperakışkanlaştırıcı ihtiyacı artmıştır. 2. Su-bağlayıcı oranının azalmasıyla mukavemetlerde artış, aşınma, boşluk oranı, karbonatlaşma ve kapiler su emme gibi durabilite özelliklerinde iyileşmeler görülmüştür. 3. Kür şartlarının silis dumanı içeren numuneleri şahit numunelere göre daha fazla etkilediği görülmüştür. Kuru kür şartları mukavemetlerde azalmalara, durabilite özelliklerinde kayıplara neden olmuştur. 4. Kür şartları harç numunelerin basınç mukavemetlerini eğilme mukavemetlerine göre daha fazla etkilemiştir. Kür şartlarının basınç mukavemeti üzerindeki etkisi 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında oldukça yüksek olmuş ve basınç mukavemetinde %50 oranında düşüşler görülmüştür. 5. Basınç ve eğilme mukavemetleri arasında kuvvetli bir ilişki olduğu ve bu ilişkinin ıslak kürde kuru küre göre daha kuvvetli olduğu görülmüştür. 6. Her iki kür durumda da aşınma mukavemetlerinde zamanla bir artış görülmüştür. Silis dumanının aşınma mukavemeti üzerindeki etkisi düşük subağlayıcı oranlarında aşınmayı azaltma yönünde olurken, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında aşınmayı artırıcı yönde etkisi olmuştur. 7. Aşınma mukavemeti ile basınç ve eğilme mukavemetleri arasında kurulan ilişkilerde, aşınma-eğilme mukavemeti ilişkisinin daha kuvvetli olduğu görülmüştür. 158

177 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Fatih ÖZCAN 8. Aşınma ve dayanımlar arasında kurulan ilişki neticesinde Los Angeles aşınma aletinin harçların aşınma oranlarının bulunmasında kullanılabileceği yargısına varılmıştır. 9. Herbir su-bağlayıcı oranında zamanla karbonatlaşmanın arttığı görülmüştür. %10 ve %15 silis dumanı kullanımı şahit numuneye göre karbonatlaşma değerini oldukça düşürmüş, %20 silis dumanı oranında şahit numuneyle eşdeğer veya daha az karbonatlaşma derinliği ölçülmüştür. %40 silis dumanı karbonatlaşmayı artırıcı yönde etkili olmuştur. 10. Su emme ve boşluk oranları her iki kür durumunda da su-bağlayıcı oranının yükselmesi ile artma yönünde bir eğilim sergilemiştir ve 0.30 su-bağlayıcı oranlarında %10, %15 ve %20 silis dumanı kullanımı boşluk oranının düşürülmesinde oldukça etkili olurken, 0.60 su-bağlayıcı oranında silis dumanının boşluk oranı üzerindeki olumlu etkisinden bahsetmek mümküm olmamıştır. 11. Boşluk oranı, aşınma ve basınç mukavemetleri arasında, boşluk oranı azaldıkça aşınma ve basınç mukavemetlerinin arttığı şeklinde bir ilişki gözlenmiştir. 12. Kapiler su emme katsayısı, su-bağlayıcı oranıyla birlikte artış göstermiştir. %10, %15 ve %20 silis dumanı oranları şahit numuneye göre her iki kür durumunda da düşük kapiler su emme katsayısı değerleri sergilemiştir. 13. Silis dumanının harç numunelerin rötresi üzerindeki etkisi kullanılan silis dumanı miktarına ve karışımın su-bağlayıcı oranına göre değişmektedir. Düşük subağlayıcı oranlarında silis dumanı rötreyi azaltıcı yönde etkili olurken, su-bağlayıcı oranının artması ile silis dumanı da rötreyi arttırıcı rol üstlenmiştir su-bağlayıcı oranında %15 silis dumanı kullanımı ile kuruma rötresinde %50 azalma olduğu görülmüştür Beton Karışımlar Üzerinde Saptanan Bulgular 1. Betonlarda sabit yayılma değeri için karışıma giren çimento miktarı arttıkça akışkan miktarında azalma olmuştur su-bağlayıcı oranında silis dumanının kıvam üzerindeki olumlu etkisi çimento miktarıyla birlikte artış göstermiştir. Su- 159

178 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Fatih ÖZCAN bağlayıcı oranının artmasıyla silis dumanının kıvam üzerindeki olumsuz etkisi kendisini göstermiştir. 2. Silis dumanı kullanılan betonlarda kanama oluşmadığı görülmüştür. 3. Çimentoyu ikame edecek şekilde karışıma giren silis dumanı taze haldeki birim ağırlıklarda düşüşe neden olmuştur. 4. Silis dumanının basınç dayanımını artırma etkisi 3 günde kendisini gösterememekteyse de 28 günde belirgin bir şekilde ortaya çıkmaktadır. 5. Silis dumanı ikamesiyle 28 günlük basınç dayanımlarında, karışım oranlarına bağlı olmak üzere, %20 den başlayıp %50 mertebesine kadar artış elde edilebilmektedir. 6. Silis dumanından elde edilecek faydayı maksimum yapan bir su-bağlayıcı oranı, aynı şekilde herhangi bir karışım için optimum silis dumanı ikame oranı bulunabileceği tesbit edilmiştir. 7. Su-bağlayıcı oranı optimum değerden fazlalaştıkça ya da silis dumanı ikame oranının optimumdan fazla olması durumunda silis dumanının etkisi azalmakta ve dayanımdaki artış azalmaktadır. 8. Silis dumanı, süperakışkanlaştırıcı ve düşük su-bağlayıcı oranı kombinasyonuyla 90~100 MPa mertebesinde yüksek basınç dayanımı elde etmek kolaylıkla mümkün görülmektedir. 9. Su içerisinde 500 günlük kür sonuçunda 450 kg/m 3 çimento miktarı ve %20 silis dumanı katkısı ile üretilen betonun basınç dayanımı MPa değerine ulaşmıştır. 10. Doğal agrega kullanılarak elde edilen basınç değerlerinin kırma taş kullanımıyla arttırılabileceği kanaati oluşmuştur. 11. Silis dumanının basınç dayanımı üzerindeki olumlu etkisinin karışım oranlarına bağlı olarak 28. günden sonra yavaşladığı veya durduğu görülmüştür. 12. Kuru kür ortamı silis dumanlı betonları normal portland çimentosuyla üretilen şahit betonlarından daha fazla etkilemiştir. 13. Yüksek su-bağlayıcı oranıyla üretilen betonlar kuru kür şartlarına daha fazla duyarlı olmaktadırlar. 160

179 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Fatih ÖZCAN 14. Karışımdaki silis dumanı oranı arttıkça kuru kür şartlarının etkisi daha belirgin olmaktadır. 15. Hızlandırılmış ılık su kürü ile geleneksel su kürü basınç mukavemetleri arasında %90 dan büyük korelasyon katsayısına sahip bir ilişki ortaya çıkmış olup, hızlandırılmış kür sonucuyla 28 günlük dayanımları tahmin etmek mümkün görünmektedir. 16. Hızlandırılmış ılık su kürü uygulaması düşük su-bağlayıcı oranına sahip betonlarda, su-bağlayıcı oranının yüksek olduğu betonlara göre daha güvenilir bir yaklaşım sergilemiştir. 17. Hızlandırılmış ılık su kürü basınç mukavemetleri ile normal su kürü basınç mukavemetlerinin tahmininde kullanılan denklemlerin eğimleri zamanla ve silis dumanı ikame oranıyla birlikte değişim göstermiştir. 3 ve 7. günlerde herbir silis dumanı ikame oranıyla birlikte eğimlerde azalma görülürken, bu durum 28. gün ve sonrasında tersine dönerek herbir silis dumanı ikame oranıyla birlikte eğimlerde de artış görülmüştür. Dolayısıyla silis dumanı ile üretilen betonların basınç mukavemetinin tahmininde kullanılacak denklemlerin, silis dumanı ikame oranına ve zamana bağlı olduğu bulgusuna varılmıştır. 18. Ultrasonik ses dalgası ölçümleri, gerçek basınç mukavemeti değerlerine karşı pek fazla hassas olmasa da genel olarak basınç mukavemeti-ultrases dalga hızları arasında lineer bir ilişki ortaya çıkmıştır. 19. Harç ve beton numunelerin basınç mukavemetleri arasında oldukça kuvvetli bir ilişki ortaya çıkmıştır. Beton karışımlarındaki çimento miktarı arttıkça bu ilişki daha da kuvvetli bir hal almıştır. 20. Kür şartlarından harç numunelerin beton numunelere göre daha fazla etkilendiği görülmüştür. Kuru kür ortamından harç numunelerin daha fazla etkilenmesine neden olarak, numune boyutlarının en etkin parametre olduğu bulgusuna varılmıştır. 161

180 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Fatih ÖZCAN 6.3. Öneriler 1. Bu çalışma kapsamında yürütülemeyen diğer bazı durabilite özelliklerini kapsayan deneylerin (ıslanma-kuruma, sülfat ve asit atakları, donma-çözünme, hidratasyon ısısı ölçümü vb.) yürütüldüğü daha kapsamlı bir çalışma yapılabilir. 2. İnce öğütülmüş curuf ve uçucu kül ile silis dumanının birlikte kullanıldığı üçlü veya daha çoklu karışımların hem harç hemde beton özelliklerini ne ölçüde etkilediği araştırılabilir. 3. Silis dumanı katkılı betonlar; basınç, eğilme, donma-çözünme, aşınma, rötre ve zararlı kimyasallara karşı yüksek dayanıklılık gerektiren, havaalanları, liman ve beton yollar, döşeme plakları, temel ve perde duvarları, su iletim kanalları ve barajlar, köprü ayakları, kimyasal üretim yapan fabrikalar, enerji santralleri gibi yapıların üretilmesinde kullanılabilir. 4. Ülkemizde silis dumanının kullanımına yönelik tanıtıcı ve bilgilendirici uygulamalar desteklenerek, ülke ekonomisinin düşük kalitedeki betonlar neticesinde uğramış olduğu kayıplar telafi edilebilir. 5. Yüksek kalitede beton üretimini yaygınlaştıracak olan inşaat sektöründeki elemanlar bu konuda bilgilendirilerek, ülke kaynakları maksimum verimle kullanılmalıdır. 6. Silis dumanı ile üretilen yüksek dayanımlı betonların ülke şartları dahilinde maliyet-maksimum verim profili çıkarılarak, pratik uygulamada kullanılması teşvik edilmelidir. 162

181 KAYNAKLAR AITCIN, P. C., LAPLANTE, P., BEDARD, C., Development and Experimental Use of a 90 MPa Field Concrete. High Strength Concrete, ACI SP-87, pp AKYÜZ, S., Boşluk Oranı ve Geometrisinin Betonun Basınç Dayanımına Etkisi, Yüksek Dayanımlı Betonda Boşluk Yapısı, 2. Ulusal Beton Kongresi Yüksek Dayanımlı Beton Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s AKÖZ, F., KORAL, S., YÜZER, N., TÜRKER, F., Effects of Sodium Sulfate Concentration on the Sulfate Resistance of Mortars With and Without Silica Fume, Cement and Concrete Research. Vol. 25, No. 6, pp AKÖZ, F., YÜZER, N., BİRİCİK, H., KORAL, S., Silis Dumanı Katkılı ve Katkısız harçlara Sodyum Klorür ve Magnezyum Klorürün Etkileri, 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s AKÖZ, F., YÜZER, N., BİRİCİK, H., KORAL, S., Silis Dumanı Katkılı Beton Özelliklerine Kür Koşullarının Etkileri, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması 3 Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Eskişehir, s AKÖZ, F., BİRİCİK, H., Silis Dumanı Katkılı Betonların Suya Karşı Dayanıklılığı, Beton-Çimento ve Boya Semineri, DSİ Teknik Araştırma ve Kalite Kontrol Dairesi Başkanlığı, Ankara, s AKÖZ, F., TÜRKER, F., KORAL, S., YÜZER, N., Effects of Raised Temperature of Sulfate Solutions on the Sulfate Resistance of Mortars With and Without Silica Fume, Cement and Concrete Research. Vol. 29, No. 4, pp AL-KHAIAT, H., FATTUHI, N., Long-Term Strength development of Concrete in Arid Conditions. Cement and Concrete Composites, Vol. 23, pp

182 ASTM C 618, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete. Annual Book of ASTM Standard. ASTM C-125, Standard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates. Annual Book of ASTM Standard. ASTM C Standard Test Method for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use a Mineral Admixtural Portland-Cement Concrete Annual Book of ASTM Standards. ASTM C 597, Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete. Annual Book of ASTM Standards. ATİŞ, C. D., ÇELİK, Ö. N Relation Between Abrasion Resistance and Flexural Strength of High Volume Fly Ash Concrete, Materials and Structures-RILEM, 35 (248) P ATİŞ, C. D., ÖZCAN, F., KARAHAN, O., BİLİM, C., SEVİM, U. K., DEMİR, A., Silis Dumanı Kullanımının Beton Basınç Dayanımı Üzerindeki Etkisi. Türkiye Mühendislik Haberleri, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Sayı:426, Ankara. ATİŞ, C. D., ÖZCAN, F., KILIÇ, A., KARAHAN, O., BİLİM, C., SEVERCAN, M. H., Influence of Dry and wet Curing Conditions on Compressive Strength of Silica Fume Concrete. Building and Environment (In Press). BATRAKOV, V.G., KAPRIELOV, S. S., SHEINFELD, A. V., Influence of Different Types of Silica Fume Having Varying Silica Content on the Microstructure and Properties of Concrete. Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete. Proceedings Fourth International Conference (V. M. Malhotra editör). ACI-SP-132, İstanbul, Turkey. pp BEGİMGİL, M., DOĞAN, A Silis Dumanının Beton Performansına Katkısı, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması 3 Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Eskişehir, s BERKTAY, İ., Genelde Yüksek Dayanımlı Beton, 2. Ulusal Beton Kongresi Yüksek Dayanımlı Beton Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s

183 BHANJA, S., SENGUPTA, B., Modified Water-Cement Ratio Law for Silica Fume Concretes. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 3, pp BODDY, A. M., HOOTON, R. D., THOMAS, M. D. A., The Effect of Silica Content of Silica Fume on Its Ability to Control Alkali-Silica Reaction. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 8, pp CABRERA, J. G., The Use of Pulverized Fuel Ash to Produce Durable Concrete Improvement of Concrete Durability. Thomas Telford Limited, pp CANBAZ, M., Silis Dumanlı Betonların Mikro Yapısının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Osman Gazi Üniversitesi, Eskişehir. CAN/CSA-A23.5-M Supplementary Cementing Materials, Canadian Standards Association, Ontario, Canada. CARETTE, G.G., MALHOTRA V.M., AITCIN, P. C., Preliminary Data on Long-Term Strength Development of Condensed Silica Fume Concrete. CANMET International Workshop on Condensed Silica Fume in Concrete, Montreal. CARETTE, G.G., MALHOTRA V.M., Long-Term Strength Development of Silica Fume Concrete. Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete. Proceedings Fourth International Conference (V. M. Malhotra editör). ACI-SP-132, İstanbul, Turkey. pp ÇARK, A. İ., SÜMER, M., Değişik Kür Şartlarında Silis Dumanı Kullanımının Betonun Mukavemetine Etkisinin İncelenmesi, 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s CHAKRABORTY, A. K., DUTTA, S. C., Study on Silica Fume Modified Mortar With Various Indian Cements Cured at Different Temperatures. Building and Environment, Vol. 36, No. 3, pp

184 COHEN, M.D., OLEK, J., DOLCH, W.L., Mechanism of Plastic Shrinkage Cracking in Portland Cement and Portland Cement-Silica Fume Paste and Mortar. Cement and Concrete Research, Vol. 20, No. 1, pp COLLEPARDI, M., KOZANOĞLU, C., YANARDAĞ, C., Yüksek Dayanımlı Betonlarda Durabilite, 2. Ulusal Beton Kongresi Yüksek Dayanımlı Beton Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s CONG, X., GONG, S., DARWIN, D., McCABLE, S., Role of Silica Fume in Compressive Strength of Cement Paste, Mortar and Concrete. ACI Mater Journal 89, 375. DARWIN, D., SHEN, Z., HARSH, S., Silica Fume, Bond Strength and the Compressive Strength of Mortar. Proc Mater Res. Soc. 114, 105. DETWILER, R.J., Subcritical Crack Growth in the Cement Paste-Steel Transition Zone. Cement and Concrete Research, Vol. 20, No. 2, pp DUVAL, R., KADRI, E.H., Influence of Silica Fume on the Workability and the Compressive Strength of High-Performance Concretes. Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 4, pp EKİNCİ, C, E., Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesi Silis Dumanlarının Çimento ve Betonda Katkı Maddesi Olarak Değerlendirilmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ. EKİNCİ, C. E., YEĞİNOBALI, A., Silis Dumanlı Betonlarda Sürtünme Yolu ile Aşınma Kaybı. İnşaat Mühendisliğinde Gelişmeler II. Teknik Kongre Bildiriler Kitabı, İstanbul, s ERDOĞAN, T. Y Çimentolar. Türkiye Hazır Beton Birliği, 120s, İstanbul ERDOĞAN, T. Y Karışım ve Bakım Suları. Türkiye Hazır Beton Birliği, 67s, İstanbul. ERDOĞAN, T. Y Admixtures for Concrete. Middle East Technical University, ISBN , 188s, Ankara. ERDOĞAN, T.Y., Beton, ODTÜ Geliştirme Vakfı ve Yayıncılık A.Ş. Ankara, 741s. 166

185 ERDOĞDU, Ş., KURBETÇİ, Ş., DOĞAN, A Silis Dumanının Katkılı Çimento ile Kullanımı, 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s GÜNER, M. S., SÜME, V., Yapı Malzemesi ve Beton. Aktif Yayınevi, İstanbul, 335s. GÜNEYİSİ, E., ÖZTURAN, T., GESOĞLU, M., Silis Dumanı ve Uçucu Kül Katkılı Betonların Klorür Difüzyon Katsayılarının Belirlenmesi. 5. Ulusal Beton Kongresi Betonun Dayanıklılığı Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s HASSAN, K. E., CABRERA, J. G., MALIEHE, R. S., The Effect of Mineral Admixtures on the Properties of High-Performance Concrete. Cement and Concrete Composites, Vol. 22, No. 4, pp HOOTON, R. D., Influence of Silica Fume Replacement of Cement on Physical Properties and Resistance to Sulfate Attack, Freezing and Thawing and Alkali-Silica reactivity. ACI Material Journal, Vol. 92, No. 2, pp IVANOV, Y.P., RESHEVELOV, T.T., The Effect of Condensed Silica Fume on the Rheological Behavior of Cement Pastes. International Conference on Rheological Behavior of Cement Pastes. Liverpool, pp JIANYONG, L., YAN, Y., A Study on Creep and Drying Shrinkage of High Performance Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 31, No. 8, pp KHAYAT, K. H., AITCIN, P.C., Silica Fume in Concrete: An Overview. Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete. Proceedings Fourth International Conference (V. M. Malhotra editör). ACI-SP-132, İstanbul, Turkey. pp KILIÇ, A., ATİŞ, C. D., YAŞAR, E., ÖZCAN, F., High-Strength Lightweight Concrete Made with Scoria Aggregate Containing Mineral Admixtures. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 10, pp

186 LANGAN, B. W., WENG, K., WARD, M. A., Effect of Silica Fume and Fly Ash on Heat of Hydration of Portland Cement. Cement and Concrete Research, Vol. 32, No. 7, pp LAPLANTE, P., AITCİN, P. C., VEZINA, D., Abrasion Resistance of Concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 3, No. 1, pp LARRARD, F., MALIER, Y., Çok Yüksek Mukavemetli Betonların Mühendislik Özellikleri. 2. Ulusal Beton Kongresi Yüksek Dayanımlı Beton Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s MALHOTRA, V.M., Fly Ash, Slag, Silica Fume and Rice-Husk Ash in Concrete: A Review. Concrete International, Vol. 15, No. 4, pp MALIER, Y Yüksek Performanslı Beton, 2. Ulusal Beton Kongresi Yüksek Dayanımlı Beton Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s MALOLEPSZY, J., DEJA, J., The Effect of Variable Curing Conditions on the Properties of Mortars with Silica Fume. Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete. Proceedings Fourth International Conference (V. M. Malhotra editör). ACI-SP-132, İstanbul, Turkey. pp MAZLOOM, M., RAMEZANIANPOUR, A. A., BROOKS J. J., Effect of Silica Fume on Mechanical Properties of High-Strength Concrete. Cement and Concrete Composites, Vol. 26, No. 4, pp MINDESS, S., Bonding in Cementitious Composites. Symposium on Bonding in Cementitious Composites, Pittsburg, pp NEVILLE, A. M., Properties of Concrete. Longman Group Limited, UK. OYMAEL, S., YEĞİNOBALI, A., Bitümlü Şist Külü Katkısının Betonda Aşınma Dayanımına Etkisi. 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s ÖZBEK, R., Silis Dumanının Betonun Fiziksel ve Mekanik Özelliklerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara. 168

187 ÖZTOK, İ., YEĞİNOBALI, A., Silis Dumanı ve Uçucu Kül İçeren Taşıyıcı Bimsbetonları, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması 3 Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Eskişehir, s ÖZTURAN, T., Beton Üretiminde Uçucu Kül Kullanımının İrdelenmesi. Türkiye İnşaat Mühendisliği XI. Teknik Kongresi Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, s: , İstanbul. PARK, Y. S., SULH, J. K., LEE, J. H., SHIN, Y. S., Strength Deterioration of High Strength Concrete in Sülfate Environment. Cement and Concrete Research, Vol. 29, No. 9, pp PERSSON, B., Experimental Studies on Shrinkage of High-Performance Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 7, pp PERSSON, B., A Comparison Between Mechanical Properties of Self- Compacting Concrete and the Corresponding Properties of Normal Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 31, No. 2, pp POSTACIOĞLU, B Beton. Matbaa Teknisyenleri Basımevi, c.1, 170s, İstanbul. POSTACIOĞLU, B Beton. Matbaa Teknisyenleri Basımevi, c.2, 223s, İstanbul. RAMLOCHAN, T., ZACARIAS, P., THOMAS, M. D. A., HOOTON, R. D., The Effect of Pozzolans and Slag on the Expansion of Mortars Cured at Elevated Behaviour Part I: Expansive Behaviour. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 6, pp RAO, G. A., Influence of Silica Fume Replacement of Cement on Expansion and Drying Shrinkage. Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 10, pp RAO, G. A., Long-Term Drying Shrinkage of Mortar-Influence of Silica Fume and Size of Fine Aggregate. Cement and Concrete Research, Vol. 31, No. 2, pp RAO, G. A., PRASAD, B. K. R., Fracture Energy and Softening Behavior of High-Strength Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 32, No. 2, pp

188 RAO, G. A., Investigations on the Performance of Silica Fume-Incorporated Cement Pastes and Mortars. Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp ROLS, S., AMBROISE, J., PERA, J., Effects of Different Viscosity Agents on the Properties of Self-Leveling Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 29, No. 2, pp ROY, D. M., ARJUNAN, P., SİLSBEE M. R., Effect of Silica Fume, Metekaolin and Low-Calcium Fly Ash on Chemical Resistance of Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 31, No. 12, pp SENTEZ MÜHENDİSLİK., Pundit Kullanma Klavuzu. 16s. SEVİM, U. K., Afşin-Elbistan Uçucu Külünün Beton ve Çimento Katkısı Olarak Kullanılabilirliğinin Çimento Hamuru ve Harçların Üzerinde Yapılan Deneylerle Araştırılması. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana. TACHIBANA, D., IMAI, M., YAMAZAKI, N., KAWAI, T., INADA, Y., High-Strength Concrete Incorporating Several Admixtures. Proceedings Second International Symposium on High-Strength Concrete. Berkeley, pp TAŞDEMİR, C., Mikrofiller Malzemelerin Betonun Mekanik Özelliklerine Etkisi, 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul, s TAŞDEMİR, C., Mineral Katkıların ve Kür Koşullarının Betonun Kılcal Geçirimliliğine Etkileri. Beton-Çimento ve Boya Semineri, DSİ Teknik Araştırma ve Kalite Kontrol Dairesi Başkanlığı, Ankara, s TAŞDEMİR, C Combined Effect of Mineral Admixtures and Curing Conditions on The Sorptivity Coefficient of Concrete, Cement and Concrete Research (2371) pp.1-6 TEMİZ, H., YEĞİNOBALI, A., Uçucu Kül ve Silis Dumanı Katkılı Çimento Hamur ve Harçlarının Bazı Özellikleri, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Ankara, s

189 THOMAS, M. D. A., SHEHATA, M. H., SHASHİPRAKASH, S. G., HOPKİNS, D.S., CAİL, K., Use of Ternary Cementitious Systems Containing Silica Fume and Fly Ash in Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 29, No. 8, pp TOPÇU, İ. B., UĞURLU, A., Silis Dumanı Kullanımının Betonun İşlenebilirliği Üzerindeki Etkisi. Beton Prefabrikasyon Dergisi, Sayı: 61-62, Ankara. TOUTANJI, A. H., BAYASI, Z., Effect of Curing Procedures on Properties of Silica Fume Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 29, No. 4, pp TURANLI, L., Mikrosilisin Çimento Yapımında Kullanılması, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Bildiriler Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Ankara, s TÜRKER, F., AKÖZ, F., KORAL, S., YÜZER, N., o C ve 40 o C Sıcaklılardaki Sodyum Sülfat Çözeltisinin Normal ve Silis Dumanı Katkılı Harçlara Etkisi, 4. Ulusal Beton Kongresi Beton Teknolojisinde Mineral ve Kimyasal Katkılar Bildiri Kitabı, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, s TÜRKER, F., AKÖZ, F., KORAL, S., YÜZER, N., Effects of Magnesium Sulfate Concentration on the Sulfate resistance of Mortars With and Without Silica Fume. Cement and Concrete Research, Vol. 27, No. 2, pp TÜRKMEN, İ., Korozif Etkiler Altında Yüksek Fırın Curufu ve Silis Dumanı Katkılı Yüksek Dayanımlı Betonların Mekanik Özellikleri ve Dayanıklılığı. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum. TS 3323, Beton Basınç Deney Numunelerinin Hazırlanması, Hızlandırılmış Kürü ve Basınç Dayanım Deneyi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 3526, Beton Agregalarında Özgül Ağırlık ve Su Emme Oranı Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 706, Beton Agregaları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 3453, 1981.Beton Elemanlarda Büzülme Oranı (Rötre) Tayini Metodu. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. 171

190 TS 3624, Sertleşmiş Betonda Özgül Ağırlık Su Emme ve Boşluk Oranı Tayin Metodu Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 4045, Yapı Malzemelerinde Kapiler Su Emme Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 24, Çimentoların Fiziki ve Mekanik Deney Metodları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 802, Beton Karışım Hesapları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 3114, Beton Basınç Mukavemeti Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS 19, Çimento-Portland Çimentoları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. TS EN , Taze Harç Kıvamının Tayini (Yayılma Tablası ile). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. YAJUN, J., CAHYADI, H., Effects of Densifed Silica Fume on Microstructure and Compressive Strength of Blended Cements Pastes. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 10, pp YEĞİNOBALI, A., DİLEK, F. T., Silis Dumanı Katılmış Çimento Harçlarının Sülfat Direnci. TÜBİTAK Proje No: İNTAG-608. Sonuç Raporu, Ankara. YEĞİNOBALI, A., Silis Dumanı ve Çimento ile Betonda Kullanımı. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği. Ankara, 64s. ZHANG, M. H., TAM, C. T., LEOW, M. P., Effect of Water-to-Cementitious Materials Ratio and Silica Fume on the Autogenous Shrinkage of Concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 33, No. 10, pp ZIVICA, V., Sulfate Resistance of the Cement Materials Based on the Modified Silica Fume. Construction and Building Materials, Vol. 14, pp

191 ÖZGEÇMİŞ 1974 yılında Sivas-Gazibey de doğdu. İlköğrenimini Ankara da orta ve lise öğrenimini Kayseri de tamamladı yılında girdiği Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi nden, 1996 yılı Haziran döneminde İnşaat Mühendisi ünvanıyla mezun oldu. Eylül 1996 tarihinde Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Yapı Anabilim dalında Yüksek Lisans öğrenimine başladı. Ocak 1998 tarihinde Niğde Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü nde Araştırma Görevlisi kadrosuna atandı. Mayıs 1999 tarihinde Yüksek Lisans öğrenimini tamamladı. Şubat 2000 tarihinde Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Yapı Malzemesi Anabilim dalında Doktora öğrenimine başladı. Evli ve iki çocuk babasıdır. 173