ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Kubilay AKÇAÖZOĞLU SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI HARÇLARDA NUMUNE BOY DEĞİŞİMİNİN BASINÇ DAYANIMI VE BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 7

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI HARÇLARDA NUMUNE BOY DEĞİŞİMİNİN BASINÇ DAYANIMI VE BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ Kubilay AKÇAÖZOĞLU DOKTORA TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez / /7 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği / Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza.. İmza.. İmza.. Doç. Dr. Cengiz D. ATİŞ Doç. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Doç. Dr. Alaattin KILIÇ DANIŞMAN ÜYE ÜYE İmza.. Yrd. Doç. Dr. A. Hamza TANRIKULU ÜYE İmza.. Yrd. Doç. Dr. Umur K. SEVİM ÜYE Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü 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 YÜKSEK DAYANIMLI HARÇLARDA NUMUNE BOY DEĞİŞİMİNİN BASINÇ DAYANIMI VE BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ Kubilay AKÇAÖZOĞLU ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Doç.Dr. Cengiz Duran ATİŞ Yıl : 7 Sayfa: 140 Jüri : Doç.Dr. Cengiz Duran ATİŞ Doç.Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Doç.Dr. Alaattin KILIÇ Yrd.Doç.Dr. A. Hamza TANRIKULU Yrd.Doç.Dr. Umur K. SEVİM Bu çalışmada, numune boyu değişiminin ve Antalya Etibank Elektrometalurji İşletmesinden temin edilen silis dumanının, değişen su-bağlayıcı ve silis dumanı oranlarında harç basınç dayanımına olan etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, aynı harç karışımları üzerinde numune boyu değişiminin maksimum basınç birim deformasyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yürütülen çalışmalar sonucunda silis dumanının basınç dayanımını arttırdığı, %10-20 silis dumanı yer değişimi miktarında basınç dayanımının maksimum olduğu ve su-bağlayıcı oranının artmasıyla basınç dayanımının düştüğü görülmüştür. Ayrıca numune boyu-çap (l/d) oranı azaldıkça basınç dayanımı ve basınç dayanımındaki birim kısalmanın arttığı görülmüştür. Basınç dayanımının artmasının, basınç dayanımındaki birim kısalmayı arttırdığı tespit edilmiştir. Boy-çap oranı azaldıkça, basınç dayanımı ve buna karşılık gelen basınç dayanımındaki birim kısalma artmıştır, ancak basınç dayanımındaki birim kısalma basınç dayanımına göre çok daha fazla etkilenmiştir. Aynı dayanıma sahip silis dumanı harçları şahit betona göre daha gevrek davranmıştır. Benzer şekilde aynı dayanıma ve farklı su-bağlayıcı oranına sahip harçlarda su-bağlayıcı oranının artması malzemeyi sünek davranmaya yöneltmiştir. Optimum olduğu düşünülen %15 silis dumanı yer değişimi oranında, harç numunelerin en gevrek davranış gösterdiği anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Silis dumanı, basınç dayanımı, harç, boyut etkisi, maksimum basınç birim deformasyonu. I

4 ABSTRACT Ph. D. THESIS THE INFLUENCE OF SIZE EFFECT ON THE COMPRESSIVE STRENGTH AND STRAIN OF HIGH STRENGTH MORTAR CONTAINING SILICA FUME Kubilay AKÇAÖZOĞLU DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Year : 7, Pages: 140 Jury : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran ATİŞ Assoc. Prof. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Assoc. Prof. Dr. Alaattin KILIÇ Assist. Prof. Dr. A. Hamza TANRIKULU Assist. Prof. Dr. Umur K. SEVİM In this work, the influence of sample height change and silica fume obtained from Antalya-Etibank Electrometalurgy Factory on the compressive strength of mortar made with different water-binder and silica fume replacement ratio were investigated. In addition, the influence of the changes in the sample heigth on both compressive strength and maximum comressive strain were evaluated. As a results of laboratory study carried out, it was seen that, inclusion of silica fume in mortar mixture increased the compressive strength. The increase was maximised between 10-20% of silica fume replacement ratio. The increase in the water-binder ratio results with decrease in compressive strength. It was seen that compressive strength and compressive strain at strength increased as the sample height-diameter ratio reduced. It was found that compressive strain at strength increased as with the compressive strength of mortar increased. The reduction in sample height-diameter ratio increased compressive strength and compressive strain at strength, however, compressive strain at strength increased more than the increase in compressive strength. Silica fume mortar behaved more brittle when compared with the control mortar with equivalent compressive strength. For equivalent compresive strength, mortar made with higher water-binder ratio behaved more ductile when compared to counterpart mortar made with lower water-binder ratio. The most britlle behaviour was observed on the mortar made with optimum silica fume replacement (%15) when compared to other replacement ratio. Key Words: Silica fume, compressive strength, mortar, size effect, maximum compressive strain. II

5 TEŞEKKÜR Doktora tez konumun belirlenmesinde ve çalışmalarımın yürütülmesi sırasında, beni değerli bilgi ve birikimleriyle yönlendiren ve her konuda bana destek olan sayın hocam Doç.Dr. Cengiz Duran ATİŞ e içten teşekkürlerimi sunarım. Laboratuar çalışmalarımda bana yardımcı olan Fatih ÖZCAN ve Okan KARAHAN a teşekkür ederim. Benden desteklerini esirgemeyen eşim Semiha AKÇAÖZOĞLU na ve oğlum Alparslan a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca tüm öğrenim hayatım boyunca benden desteklerini esirgemeyen aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV TABLOLAR DİZİNİ. VII ŞEKİLLER DİZİNİ X RESİMLER DİZİNİ... XX SİMGELER VE KISALTMALAR... XXI 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Giriş Mineral Katkı Malzemeleri Puzolanlar ve Diğer Çok İnce Öğütülmüş Mineral Katkılar İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Sınıflandırılması Puzolanik Malzemeler Puzolanların Tanımı Puzolanik Malzemelerin Tipleri Puzolanik Reaksiyon Puzolanik Aktiflik Silis Dumanı (Mikrosilis) Silis Dumanının Üretimi Silis Dumanının Formları (1). Yoğunlaştırılmamış (Elde Edildiği Gibi) Silis Dumanı (2). Yoğunlaştırılmış (Sıkıştırılmış) Silis Dumanı (3). Yoğunlaştırılmış Formülize Silis Dumanı (4). Şerbet Halinde Silis Dumanı (5). Şerbetlenmiş Formülize Edilmiş Silis Dumanı (6). Pelletize Silis Dumanı Silis Dumanının Özellikleri.. 15 IV

7 (1). Silis Dumanının Fiziksel Özellikleri (1).(a). Renk (1).(b). İncelik (1).(c). Özgül Ağırlık (1).(d). Gevşek Halde Birim Ağırlık (1).(e). Puzolanik Aktiflik ve Su ihtiyacı (2). Silis Dumanın Kimyasal Özellikleri ve Kompozisyonu Silis Dumanının Betonda Kullanımı Silis Dumanının Beton Üzerindeki Etkileri (1). Taze Beton Özellikleri Üzerine Etkisi (1).(a). Su İhtiyacı (1).(b). İşlenebilirlik (1).(c). Kanama ve Ayrışma (1).(d). Rötre (1).(e). Priz Süresi (1).(f). Hidratasyon (1).(g). Hava Sürükleme (2). Sertleşmiş Beton Özellikleri Üzerine Etkileri (2).(a). Dayanım (2).(b). Permeabilite (Geçirimlilik) (2).(c). Kuruma Rötresi (2).(d). Aşınma Direnci (2).(e). Kimyasal Direnç (2).(f). Sülfat Direnci (2).(g). Alkali-Silika Reaksiyonu Numune Boy Değişiminin Beton Dayanımı Üzerindeki Etkisi MATERYAL VE METOD Kullanılan Malzeme Özellikleri Çimento Silis Dumanı İnce Agrega (Kum) V

8 Karışım ve Bakım Suyu Süper Akışkanlaştırıcı Harç Karışım Oranları Numune Şekil ve Boyutları Harç Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar Çimentonun Prizi Yayılma Tablası Deneyi Basınç Mukavemeti DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA Silis Dumanı Miktarının Basınç Dayanımına Etkisi Su-Bağlayıcı Oranının Basınç Dayanımına Etkisi Numune Boy Değişiminin Basınç Dayanımına Etkisi Numune Boy Değişiminin Birim Deformasyona Etkisi Basınç Dayanımının Birim Deformasyon Üzerindeki Etkisi l/d Oranının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki Üzerindeki Etkisi S/B Oranının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki Üzerindeki Etkisi Silis Dumanı Miktarının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki Üzerindeki Etkisi SONUÇLAR VE ÖNERİLER Sonuçlar Öneriler KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ VI

9 TABLOLAR DİZİNİ SAYFA Tablo 2.1. Tablo 2.2. Tablo 2.3. Tablo 2.4. Tablo 2.5. Tablo 3.1. Tablo 3.2. Tablo 3.3. Tablo 3.4. Tablo 3.5. Tablo 3.6. Tablo 3.7. Tablo 3.8. Tablo 4.1. Tablo 4.2. Tablo 4.3. Tablo 4.4. Tablo 4.5. Tablo 4.6. Tablo 4.7. Tablo 4.8. Silikon oranına göre SiO 2 miktarları (Yazıcı, 1996)... Etibank Elektrometalürji Sanayi baca tozlarının özellikleri (Yeğinobalı ve Erdoğdu, 1999)... Silis dumanının puzolanik aktivitesinin ve su ihtiyacının uçucu kül ve doğal puzolan ile karşılaştırılması (Erdoğan, 3). Silis dumanının kimyasal kompozisyonu (% olarak) (Yazıcı, 1996) Çeşitli araştırmacıların farklı dayanım seviyeleri için yaptıkları, farklı boyut ve şekillerin dayanım oranlarına ait çalışmalar (Tokyay ve Özdemir, 1997)... Kullanılan çimentonun kimyasal bileşimi... Kullanılan çimentonun fiziksel özellikleri.. Araştırmada kullanılan silis dumanının kimyasal kompozisyonu (%)... ABD, Norveç ve Türkiye de üretilen silis dumanlarına ait kimyasal kompozisyon (%)... İnce agrega özgül ağırlık ve su emme kapasitesi değerleri. Harç numunelerinde kullanılan kuma ait elek analizleri. Deneylerde kullanılan harç karışımları... Harç karışımlarının % akışkan miktarları 0.25 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı.. Şahit numuneler için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi. %10 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi.. %15 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı VII

10 Tablo 4.9. Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo ilişkisi.. %20 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi.. %40 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi S/B oranındaki harçların boy değişimi-basınç dayanımı oranları S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi 0.30 S/B oranındaki harçların boy değişimi-basınç dayanımı oranları S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi S/B oranındaki harçların boy değişimi-basınç dayanımı oranları S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi S/B oranındaki harçların boy değişimi-basınç dayanımı oranları S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi S/B oranındaki harçların boy değişimi-basınç dayanımı oranları S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi VIII

11 Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo Tablo S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. S/B oranı-boy değişimi ilişkisinin birim deformasyon üzerindeki etkisi S/B oranına sahip numunelerin basınç dayanımları ile birim deformasyon ilişkisi S/B oranına sahip numunelerin basınç dayanımları ile birim deformasyon ilişkisi S/B oranına sahip numunelerin basınç dayanımları ile birim deformasyon ilişkisi S/B oranına sahip numunelerin basınç dayanımları ile birim deformasyon ilişkisi S/B oranına sahip numunelerin basınç dayanımları ile birim deformasyon ilişkisi... l/d oranı değişiminin basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi üzerindeki etkisi... S/B oranının basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi... Silis dumanı miktarının basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi IX

12 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Şekil 2.1. Şekil 2.2. Şekil 2.3. Şekil 2.4. Şekil 2.5. Şekil 2.6. Şekil 2.7. Şekil 3.1. Şekil 4.1. Şekil 4.2. Şekil 4.3. Şekil 4.4. Şekil 4.5. Şekil 4.6. Silis dumanının çimento hamurundaki boşlukları doldurma etkisi (Hijorth, 1983)... Silis dumanının üretimi (SFA,6).. Silis dumanının beton üzerindeki olumlu etkileri (SFA, 6).. Silis dumanı katkı yüzdesinin beton dayanımına etkisi (Yeğinobalı, 1993)... Silis dumanı katkısının beton basınç dayanımına etkisi (Khayat ve Aitcin, 1992)... Çentikli ve çentiksiz numunelerde disk çapı ile yarma-çekme dayanımı arasındaki ilişki (Eser ve ark., 4)... Deneyde kullanılan numune boyutları (Krauthammer ve ark., 3) Tek eksenli basınç altında normal ve yüksek dayanımlı betonlarda gerilme- şekil değiştirme eğrisi (Jansen ve ark. 1995) Harç numunelerinin elek analizlerinin grafiksel gösterimi. Numune boyu 2.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için) Numune boyu 5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için)... Numune boyu 7.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için) Numune boyu 10 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için) Numune boyu 12.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için) Numune boyu 15 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.25 için) X

13 Şekil 4.7. Şekil 4.8. Şekil 4.9. Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Numune boyu 2.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için) Numune boyu 5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için)... Numune boyu 7.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için) Numune boyu 10 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için) Numune boyu 12.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için) Numune boyu 15 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.30 için) Numune boyu 2.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.40 için) Numune boyu 5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.40 için)... Numune boyu 7.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.40 için) Numune boyu 10 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.40 için) Numune boyu 12.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.40 için) Numune boyu 15 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) Numune boyu 2.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) Numune boyu 5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için)... Numune boyu 7.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) XI

14 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Numune boyu 10 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) Numune boyu 12.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) Numune boyu 15 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.50 için) Numune boyu 2.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için) Numune boyu 5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için)... Numune boyu 7.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için) Numune boyu 10 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için) Numune boyu 12.5 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için) Numune boyu 15 cm için silis dumanı yer değişimi oranı basınç dayanımı ilişkisi(s/b 0.60 için) Numune boyu 2.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) Numune boyu 5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) Numune boyu 7.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) Numune boyu 10 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) Numune boyu 12.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) Numune boyu 15 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(şahit) XII

15 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Numune boyu 2.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 7.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 10 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 12.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 15 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%10 SD).. Numune boyu 2.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD).. Numune boyu 5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD).. Numune boyu 7.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD).. Numune boyu 10 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD) Numune boyu 12.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD).. Numune boyu 15 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%15 SD).. Numune boyu 2.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD).. Numune boyu 5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD).. Numune boyu 7.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD) XIII

16 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Numune boyu 10 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD).. Numune boyu 12.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD).. Numune boyu 15 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%20 SD).. Numune boyu 2.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. Numune boyu 5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. Numune boyu 7.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. Numune boyu 10 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. Numune boyu 12.5 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. Numune boyu 15 cm için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi(%40 SD).. K1 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K2 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K3 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K4 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K5 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K6 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi XIV

17 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil K7 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K8 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K9 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K10 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K11 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K12 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K13 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K14 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K15 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K16 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K17 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K18 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K19 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K20 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K21 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi XV

18 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil K22 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K23 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K24 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K25 karışımı için numune boy değişiminin basınç dayanımına etkisi K1 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K2 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K3 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K4 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K5 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K6 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K7 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K8 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K9 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi K10 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K11 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi XVI

19 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil K12 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K13 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K14 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K15 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K16 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K17 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K18 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K19 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K20 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K21 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K22 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K23 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K24 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K25 karışımı için numune boy değişiminin birim deformasyona etkisi. K1 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K2 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K3 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi XVII

20 Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil Şekil K4 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K5 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K6 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K7 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K8 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K9 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi. K10 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K11 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K12 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K13 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K14 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K15 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K16 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K17 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K18 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K19 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K20 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K21 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K22 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K23 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K24 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... K25 karışımı için basınç dayanımı birim deformasyon ilişkisi... l/d oranı değişiminin basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi (eğilim çizgileri sıfırdan geçen).. l/d oranı değişiminin basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi.. S/B oranının basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi... Silis dumanı miktarının basınç dayanımı ve BDBK arasındaki ilişki üzerindeki etkisi XVIII

21 RESİMLER DİZİNİ SAYFA Resim 2.1. Resim 2.2. Resim 3.1. Resim 3.2. Resim 3.3. Yoğunlaştırılmamış silis dumanı (SFA,6). Yoğunlaştırılmış silis dumanı (SFA, 6) Çalışmada kullanılan harç numuneler..... Boy kısalmasını ölçmede kullanılan deney düzeneği.. Yükleme sırasındaki boy kısalma değerinin okunması XIX

22 SİMGELER VE KISALTMALAR BDBK S/B l/d KYDH f cc P A c SD Kn Basınç Dayanımındaki Birim Kısalma Su Bağlayıcı Oranı Numune Boyunun Numune Çapına Oranı Kuru Yüzey Doygun Hal Basınç Dayanımı Preste Kırılma Anında Okunan En Büyük Yük Numunenin Basınç Yükü Uygulanan Kesit Alanı Silis Dumanı n Numaralı Karışım XX

23 1.GİRİŞ Kubilay AKÇAÖZOĞLU 1. GİRİŞ Günümüzde yüksek dayanımlı beton konusunda yapılan birçok araştırmada, basınç dayanımı en önemli malzeme özelliği olarak kabul edilmektedir. Betonun diğer birçok özelliğinin basınç dayanımıyla ilişkili olduğu bilinmektedir. Ülkemizde ve diğer birçok ülkede beton sınıfını belirlemek için özellikle 28 günlük basınç dayanım değerleri kullanılmaktadır. Basınç dayanımını etkileyen etmenlerin başında su-bağlayıcı oranı, agrega, çimento ve kullanılan katkıların kalitesi ile kür şartları ve süresi gelmektedir. Ancak, betonun basınç dayanımını etkileyen diğer önemli bir faktör ise, numune boyut ve şeklinin değişimidir. Çünkü basınç dayanımı, betonun kırılma mekaniklerinden dolayı numune boyut ve şekline bağlı olarak değişmektedir. Numunenin boy/çap oranındaki ve şeklindeki farklılıklardan dolayı, aynı karışımdan elde edilen betonların dayanımları farklı olabilmektedir. Örneğin 1900 lü yılların başlarından beri yapılan birçok araştırma sonucunda, genel olarak küp numunelerin basınç dayanımlarının silindirlerden daha yüksek olduğu ortaya çıkmıştır (Yi ve ark, 6). Aynı malzeme bileşenleri ve oranları ile aynı beton sınıfında hazırlanan farklı geometrik şekle ve boyuta sahip örneklerin farklı basınç dayanımı değerleri vermesi, deney sonuçları arasında karşılaştırma yapılmasını güçleştirmektedir. Bu sorunların üstesinden gelebilmek amacıyla, numune boyut ve şeklinin basınç dayanım değerleri üzerindeki etkisini en aza indirmek ve basınç dayanım değerlerinde bir birlik sağlayabilmek için numune şekil ve boyutlarında bir standartlaşmaya gidilmiştir. Bunun sonucunda, beton dayanımının tespitinde kullanılan tek eksenli basınç dayanımı deneyinde standart boyutlarda silindir ve küp numunelerin kullanılması öngörülmüştür. Beton basınç dayanımını ölçmede kullanılan numune boyut ve şekilleri ülkeden ülkeye farklılıklar gösterse de en çok kullanılan numune şekilleri küp ve silindirdir. Amerika Birleşik Devletleri, Güney Kore, Fransa, Kanada ve Avustralya da 150x300 mm boyutunda silindir numuneler kullanılırken; İngiltere, Almanya ve diğer birçok Avrupa ülkesinde ise 150 mm lik küp numuneler 1

24 1.GİRİŞ Kubilay AKÇAÖZOĞLU kullanılmaktadır. Norveç gibi çeşitli ülkelerde ve ülkemizde ise basınç dayanımının tespitinde hem silindir hem de küp numuneler kullanılmaktadır. Ülkemiz standartlarında yer alan silindir numune boyutları 150x300 mm, küp numune boyutu ise 150 mm dir. Ancak, kolay çalışılabilme, deney aletlerinin kapasitelerinin küçük olması ve daha az beton kullanma gibi çeşitli sebeplerden dolayı, uygulamalarda standartlarda belirtilen boyutlardan daha küçük numuneler de kullanılabilmektedir. Numune şekli ve geometrisi değiştikçe, numune yüzeyi ile basınç test makinesinin tabakası arasında oluşan sürtünme güçleri de değişmekte; bu da basınç dayanım değerlerinin farklı olmasına yol açmaktadır. Numunenin narinliği azaldıkça, sürtünme kuvvetleri numune yüksekliği boyunca aktif olmakta ve yanal genişlemeyi önlemektedir. Böylece basınç dayanımı artmaktadır. Narinliğin artması ise, yanal genişlemenin serbestçe oluşmasına ve basınç dayanımının düşmesine sebep olmaktadır. Yüksek dayanımlı betonlarda ise boyut ve şekil faktörlerinin deney sonuçları üzerinde oldukça az etkili olduğu belirtilmektedir (Murdok ve Kesler, 1957; Tokyay ve Özdemir, 1997). Ancak bu durum normal ve düşük dayanımlı betonlar için geçerli olmamaktadır. Genel olarak numune boyutu küçüldükçe, basınç dayanımının arttığı birçok araştırmacı tarafından kabul görmüş bir gerçektir. Yüksek dayanımlı betonlar genellikle yüksek çimento dozajına ve düşük subağlayıcı oranına sahiptir. Günümüzde dayanımı yüksek beton elde etmek için puzolanik veya bağlayıcı özellikteki mineral katkıların beton karışımında kullanılması giderek yaygınlaşmaktadır. Silis dumanı, bu amaçla kullanılan başlıca mineral katkılardan birisidir. Silis dumanının beton karışımında kullanılması, yüksek dayanımlı beton elde edilmesinin yanında, çevreye zararlı endüstriyel yan ürünlerin değerlendirilmesi ve beton karışımında gerekli olan çimento miktarını azaltarak daha ekonomik yoldan beton üretimini sağlamaktadır. Genel olarak, atık malzemelerin ya da endüstriyel yan ürünlerin diğer alanlarda kullanılmasına en iyi örnek inşaat uygulamalarıdır. Silis dumanının değerlendirilmesi konusundaki ilk çalışmalar çevre koruması amacı ile 1950 li yıllarda Norveç te başlamıştır. Çok ince taneli ve puzolanik değeri 2

25 1.GİRİŞ Kubilay AKÇAÖZOĞLU yüksek olan bu maddenin çimento katkısı olarak ilk kullanımı 1969 yılında denenmiştir. Bu konudaki uygulamalar ve silis dumanının beton içindeki davranışı ile ilgili araştırmalar daha ziyade İskandinav ülkelerinde olmak üzere 1980 li yılların başına kadar oldukça yavaş gelişmiştir (Dur, 3). Beton yapımında akışkanlaştırıcı katkı maddelerinin kullanılmaya başlanması ve silis dumanının betonun birçok özelliği üzerindeki olumlu etkilerinin ortaya çıkmasından sonra, bu konudaki çalışmalar son 20 yıl içerisinde oldukça hız kazanmıştır (Yeğinobalı, 1993). Silis dumanı başta Norveç olmak üzere Avrupa ve ABD de yaygın biçimde kullanılmakta olup iki işleve sahiptir; birincisi betondaki boşlukları doldurma, diğeri ise puzolanik etkidir. Bu etkilerden hangisinin belirleyici olduğu yönünde değişik görüşler vardır (Bentur, 1993). Ancak silis dumanının puzolanik etkisinin betonda en zayıf halka olarak bilinen agrega-çimento hamuru temas yüzeyini güçlendirmede önemli olduğu, mikroyapısal ve mekanik incelemelerle kanıtlanmıştır (Taşdemir, 1996). Silis dumanı gibi ultra incelikteki tanelerin kullanımıyla beton içerisindeki boşluklar azaltılmakta ve betonun stabilitesi gelişmektedir (Şekil 1.1). Silis dumanı tanecikleri kalsiyum hidroksitle reaksiyona girerek çimento hamuru ile agrega taneleri arasındaki aderansı, dolayısıyla betonun dayanımını ve durabilitesini artırmaktadır. Şekil 1.1. Silis dumanının çimento hamurundaki boşlukları doldurma etkisi (Hijorth, 1983). Silis dumanının beton içindeki davranışı fiziko-kimyasaldır. Bu davranışın fiziksel kısmı, çimento hamuru matrisindeki, özellikle de agrega-çimento ara yüzeyindeki boşluk sisteminin boyutunun küçültülmesidir. Kimyasal kısım ise zayıfbeton yapımında akışkanlaştırıcı katkı maddelerinin kullanılmaya başlanması 3

26 1.GİRİŞ Kubilay AKÇAÖZOĞLU ve silis dumanının betonun birçok özelliği üzerindeki olumlu etkilerinin ortaya çıkmasından sonra, bu konudaki çalışmalar son 20 yıl içerisinde oldukça hız kazanmıştır (Yeğinobalı, 1993). Silis dumanı, betonda granülometriyi bir miktar iyileştirmesine rağmen, katkı miktarına bağlı olarak artan toplam tane yüzey alanı belirli bir kıvam için gerekli su miktarını da artırmaktadır. Bu nedenle, silis dumanının beton teknolojisinde kullanımı ancak süper akışkanlaştırıcı beton katkı maddelerinin geliştirilmesinden sonra yaygınlaşmıştır. Silis dumanı kullanımı özellikle yüksek dayanımlı ve dayanıklı beton üretiminde yararlı olduğundan aslında endüstri atığı olan bu madde parayla satılan değerli bir katkı haline gelmiştir. Ülkemizde Etibank ın Antalya Elektrometalurji Sanayi tesislerinde ferrosilisyum (FeSi) ve silikoferrokrom (SiFeCr) fırınlarından çıkan baca tozları bileşimleri ve incelikleri yönünden silis dumanı olarak nitelendirilebilirler. Torbalar içinde piyasaya sürülen bu tozlar çeşitli endüstri dallarında alıcı bulmaktadır (Yeğinobalı, 1993). Bu çalışmada, yüksek dayanımlı harç numuneler kullanılarak numune boy değişiminin basınç dayanımı ve basınç dayanımındaki birim kısalma (BDBK) üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Silis dumanı çimentonun ağırlıkça %0, %10, %15, %20 ve %40 ı oranlarında yer değiştirilerek kullanılmıştır. Harç karışımlarının işlenebilirliklerini düzenlemek amacıyla değişen oranlarda süper akışkanlaştırıcı katkı ilave edilmiştir. Çalışma kapsamında, çapları sabit (50 mm) olan, boyları ise 25, 50, 75, 100, 125 ve 150 mm şeklinde değişen çeşitli boyutlarda ve çeşitli karışım oranlarında silindir numuneler hazırlanmış ve basınç deneyine tabi tutulmuş ve basınç dayanımındaki birim kısalma (BDBK) ları ölçülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda, su-bağlayıcı oranının, silis dumanı yer değiştirme oranının ve numune boy değişiminin basınç dayanım değeri ve basınç dayanımındaki birim kısalma (BDBK) üzerindeki etkileri tespit edilmeye çalışılmıştır. 4

27 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Giriş Tez çalışmasına ışık tutması amacıyla yapılan literatür araştırması, iki bölümde ele alınmıştır. Birinci bölümde beton üretiminde kullanılan başlıca mineral katkılardan biri olan silis dumanıyla ilgili araştırmalardan elde edilen bilgilere yer verilmiştir. İkinci bölümde ise, numune boy değişiminin beton dayanımına etkisi konusundaki çalışmalar ele alınmıştır. Literatür taramasında, numune boy-çap değişimi (l/d) ile basınç dayanımındaki birim kısalma arasında bir ilişki olup olmadığı hakkında bir çalışmaya rastlanmadığından dolayı, bu konu hakkında sistematik bir çalışma yapılma ihtiyacı duyulmuştur Mineral Katkı Malzemeleri Mineral katkı malzemeleri, betonun işlenebilirliğini, mukavemetini, durabilitesini ve ekonomisini iyileştirmek ya da hidratasyon derecesini ve ısısını kontrol etmek amacıyla, beton karışımına katılan katı ve ince bir şekilde öğütülmüş maddelerdir. Bu maddeler, doğal puzolanlar, yapay puzolanlar, uçucu kül, silis dumanı ya da yüksek fırın curufu gibi malzemelerdir Puzolanlar ve Diğer Çok İnce Öğütülmüş Mineral Katkılar 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 elektrik üreten santrallerden elde edilen ince daneli küller gibi atık ya da endüstriyel yan ürünler veya demir ve diğer metallerin üretiminden elde edilen curuflar. 5

28 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU 2. Volkanik tüf, volkanik cam, diatomik 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 kullanılmaktadır. Böylece Portland çimentosunun hidratasyonu sırasında Portland çimento hamuruna ek olarak hamur oluşturmakta veya işlenebilirliği arttırmak gibi beton karışımının özelliğini değiştirmektedir. Mineral katkılar beton üretiminde, çimentonun ya da ince agreganın bir miktarının yerine konmak suretiyle kullanılmaktadırlar. Mineral katkılar taze ve katılaşmış betonun birçok özelliklerini etkileyebilirler. 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. Mineral katkının beton özelliklerinin üzerinde olan etkisi, sadece katkı malzemesinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı değildir; beton yapımında kullanıldığı miktara da bağlıdır. Çok ince öğütülmüş mineral katkılar ya çok pahalı değildir ya da bu maddeler birer yan üründür. Bu sebeple mineral katkıların kullanımı beton üretiminde oldukça tasarruf sağlar. Endüstriyel atıkların Portland çimentosu ile kısmi olarak yer değiştirilerek kullanılması, enerji ve doğal kaynakların korunması açısından yarar sağlamaktadır 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 6

29 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU 2. Bağlayıcı özelliği olan malzemeler 3. Diğerleri Beton içinde yaygın olarak kullanılan mineral katkılar, genellikle puzolanik olanlardır. Bazen bu puzolanik malzemeler puzolanik olmalarının yanı sıra kendileri de bağlayıcı özelliğe sahiplerdir. Bağlayıcı özelliği olan mineral katkıların kullanımı, bazı kaya tozları gibi puzolanik malzemelerin kullanımından çok daha azdır Puzolanik Malzemeler Puzolanların Tanımı ASTM C125 (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, alkali ve karbon bulunmaktadır. Bu maddelerin miktarları ise puzolanların elde edildiği kaynağa göre değişmektedir. Puzolan ismi, İtalya daki Vezüv yanardağının eteklerinde bulunan Pozzuoli isimli kasabanın isminden alınmıştır. Milattan yaklaşık 100 yıl kadar önce, eski Romalılar, Pozzuoli kasabasının civarında, volkanik kül ile söndürülmüş kirecin su ile birlikte karıştırılmasıyla elde edilen malzemenin hidrolik bağlayıcılık özelliği gösterdiğini farketmişlerdir. Bu nedenle, su altında sertleşme gösterebilen bu malzeme, puzolan ismi ile anılmaya başlanmıştır (Erdoğan, 3). Puzolanik karakteristik gösteren malzemelere örnek olarak volkanik küller, tüfler (tras), camlar, pomzalar, pişirilmiş kil ve şeyler, diatomik topraklar, toz edilmiş taş kömürü yakılarak elektrik üreten santrallerden elde edilen uçucu küller, silikon metali ya da alaşımlarının elde edilmesinden yan ürün olarak oluşan silis dumanı ve pirinç kabuğunun yanmasından elde edilen küller verilebilir. Linyit kömürünün ya da alt bitümik kömürün yanmasından elde edilen bazı uçucu küller, puzolanik özelliklerine ilave olarak bir miktar çimentosal bağlayıcılık 7

30 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU karakteri gösterirler. Demir üretiminden elde edilen ve hızlıca soğutulup ince daneli hale getirilen curuf da bağlayıcılık özelliğine ilave olarak puzolanik malzeme gibi davranır. Bu malzemelerin bağlayıcı özellik göstermesinin sebebi ise kimyasal bileşimlerindeki kalsiyumoksit miktarının yüksek olmasıdır Puzolanik Malzemelerin Tipleri Puzolanlar genellikle aşağıdaki gibi gruplandırılmaktadırlar: Doğal Puzolanlar: Volkanik küller, camlar, tüfler, pişirilmiş killer ve şeyller, diatomik topraklar gibi doğal olarak bulunan malzemeler. Suni Puzolanlar: Silis dumanı, uçucu kül ve daneli cüruf gibi endüstriyel yan ürünler Puzolanik Reaksiyon Puzolanların kompozisyonu büyük ölçüde silis ve alüminden oluşmaktadır. İnce daneli durumdaki puzolanlar, söndürülmüş kireç ve suyla birleştirildiğinde, bu malzemeler arasında birtakım kimyasal reaksiyonlar yer almaktadır. Kalsiyumhidroksit, silis ve su arasındaki reaksiyonlar, aynen portland çimentosunun hidratasyonunda olduğu gibi hidrolik bağlayıcılık özelliğine sahip kalsiyum-silikahidrat (C-S-H) jellerinin oluşmasına yol açmaktadır. Nemli ortamda, ince öğütülmüş puzolanın silikası ile kalsiyumhidroksit arasında oluşan kimyasal reaksiyon basitçe aşağıdaki gibi gösterilebilir (Erdoğan, 3). CH + S + H C-S-H (kalsiyum-silika-hidrat) Bu reaksiyon çok yavaş bir reaksiyondur. Burada, C=CaO, H=H 2 O, S= SiO 2 tir Puzolanik Aktiflik Puzolanik malzemelerin söndürülmüş kireçle ve su ile ne ölçüde reaksiyona girebileceği, ne ölçüde bağlayıcılık sağlayabileceği puzolanik aktivite olarak tanımlanmaktadır. 8

31 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Puzolanik malzemenin yeterli aktiviteyi gösterebilmesi için, yeterince ince taneli olması, amorf yapıya sahip olması ve yeterli miktarda silis + alümin+ demiroksit içermesi gerekmektedir. Puzolanik aktivite dayanım aktivite indeksi olarak adlandırılan bir değerin hesaplanmasıyla ifade edilmektedir. Bu değer aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır (Erdoğan, 3); Dayanım aktivite indeksi = (A/B)x100 Burada; A= Puzolanlı harç numunelerin ortalama basınç dayanımı, B= Kontrol harç numunelerinin ortalama basınç dayanımıdır. Puzolanlı harç numuneler ile kontrol harç numunelerini oluşturan malzemelerin miktarları ve deneylerin yapılma şekilleri ASTM C 311 (1994) ve TS EN (5) standartlarında belirtilmektedir. Dayanım aktivite indeksinin belirli bir değerden daha az olmaması gerekmektedir. ASTM C 618 (1994) e göre bu değer en az 75 olmalıdır. TS 25 (1975) te bu değerin en az 70 olması gerektiği belirtilmektedir Silis Dumanı (Mikrosilis) Silis dumanı, silisyum veya demir silisyum alaşımlarının ergime yöntemi ile üretimi sırasında elde edilen, ana bileşeni 1 µm den küçük, küresel, amorf, camsı silis (SiO 2 ) partiküllerinden oluşan, yüksek düzeyde puzolanik aktiviteye sahip bir yan üründür (Koca, 1996). 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 parçacıklardan oluşan malzemeye yoğunlaştırılmış silis dumanı veya kısaca silis dumanı adı verilmektedir. Bu malzeme, mikrosilis, veya silis tozu, veya silika füme gibi isimlerle de anılmaktadır. Silis dumanı, amorf yapıda ve çok ince taneli malzeme olmasından dolayı ve yüksek miktarda SiO 2 içermesi sebebiyle, mükemmel bir puzolanik malzemedir (Erdoğan, 3). 9

32 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Silis dumanı aşırı ince parçalara ve yüksek reaktiviteye sahip olduğu için, çok yüksek dayanıma sahip ( 100 MPa) ya da erken yaşta yüksek dayanıma sahip beton üretmek için süper akışkanlaştırıcılar ile birlikte kullanılmaktadır. Silis dumanı, elektrik ark ocaklarında silikon ve çeşitli silikon alaşımlarının üretimi sırasında ortaya çıkan bir yan üründür. Ürün alaşımın tipi (şekli) ile suya daldırmalı elektrik ark ocaklarında kullanılan iki temel bileşen olan kuvars ve kömürün kompozisyonu, silis dumanının kimyasal kompozisyonunu oldukça çok etkilemektedir (Malhotra, 1997) Silis Dumanının Üretimi Silis dumanı silisyum ve ferrosilisyum üretiminde, elektrik ark fırınlarında yaklaşık ºC sıcaklıkta, yüksek saflıktaki kuvarsitin kömür ile indirgenmesi sonucu elde edilen çok ince taneli puzolanik bir malzemedir (ACI Committe, 1987). Ortaya çıkan SiO gazı fırının üst bölümlerinde okside olup hızla soğuyarak amorf silis haline gelir ve silis dumanı bileşiminin büyük bölümünü oluşturur. Alaşımdaki silikon miktarı arttıkça, silis dumanındaki SiO 2 miktarı da artmaktadır. Silikon oranı %98 e eriştiğinde ürün ferrosilikondan çok, silikon metali olarak isimlendirilmektedir (Özbek, 1998). Standartlarda, silis dumanında en az % 80 SiO 2 olması ve kızdırma kaybının en çok % 5 olması öngörülmektedir. Tablo 2.1 de silis dumanının SiO 2 miktarı ile silikon alaşımlarının üretimiyle ilişkisi verilmiştir. Tablo 2.1. Silikon oranına göre SiO 2 miktarları (Yazıcı, 1996) Ferrosilikon alaşım/metal SiO 2 nin silis dumanı içindeki miktarı %50 ferrosilikon %72-77 %75 ferrosilikon %84-88 Silikon (%98) %93-98 Tablodan da görüleceği üzere, yüksek silis oranı, silis dumanını etkin bir puzolan haline getirmektedir. Puzolanik özellik bakımında %75 sınıfındaki silis 10

33 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU dumanı ve daha yüksek oranlar betonda kullanım için satılmaktadır (Yazıcı, 1996; Yeğinobalı, 1993). Baca tozu olarak özel filtrelerde tutulup toplanan silis dumanının çoğunlukla küresel olan tanelerinin ortalama çapları 0,1 µm olarak belirlenmiştir. Bu, çimento inceliğinin 1/100 ü kadardır. Yüksek oranda amorf silis içermesi ve çimento ile uçucu küllerden çok daha ince olması sebebiyle silis dumanı çok aktif bir puzolanik maddedir (Ekinci ve Yeğinobalı, 1996). Şekil 2.1 de, silis dumanının üretimi şemalarla özetlenmiştir. SiO2 + 2C = Si + 2CO karbon * kok kömürü kömür * ahsap yonga kuvars gaz Şekil 2.1. Silis Dumanının Üretimi (SFA, 6) Ülkemizdeki silis dumanı, Etibank Elektrometalürji Sanayi İşletmesinin Antalya daki tesislerinde elde edilmektedir. Fabrikanın ferrosilisyum (FeSi), silikoferrokrom (SiFeCr) ve kalsiyum kromit (CaCr) fırınlarından özel filtreli toz tutucularla elde edilen baca tozlarının özellikleri ve üretim miktarları Tablo 2.2 de verilmiştir (Yeğinobalı ve Erdoğdu, 1999). 11

34 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Tablo 2.2. Etibank Elektrometalürji Sanayi Baca Tozlarının Özellikleri (Yeğinobalı ve Erdoğdu, 1999). Kimyasal Bileşimi (%) Ferrosilisyum Silikoferrokrom Kalsiyum Kromit Fırını Fırını Fırını SiO Al 2 O Fe 2 O CaO MgO Cr 2 O S C Kızdırma Kaybı Yığma Yoğunluk (t/m 3 ) Baca Tozu Yıllık Üretim (t) Silis Dumanının Formları Silis dumanının özgül ağırlığı 2 kg/m 3 tür. Fakat taze olarak filtre edilmiş un halinin gevşek durumdaki birim ağırlığı sadece kg/m 3 tür. Toz haldeki silis dumanının elle kullanılmasındaki zorluktan dolayı, silis dumanı sıkıştırılarak aglomera haline getirilmekte veya sulu formda kullanılmaktadır (Taylor, 1990). Silis dumanının mevcut formları aşağıda açıklanmıştır: (1). Yoğunlaştırılmamış (Elde Edildiği Gibi) Silis Dumanı Tozlanmayı önleme sistemi olarak bilinen toz çantası odalarında toplanan yoğunlaştırılmamış silis dumanıdır. Bu formda malzeme oldukça incedir ve gevşek durumdaki birim ağırlığı -300 kg/m 3 tür (Resim 2.1). Bu değer, portland çimentosunun gevşek birim ağırlığından (1500 kg/m 3 ) oldukça düşüktür (Malhotra, 1997). Aşırı derecede ince olmasından dolayı, çalışılabilirliğinin zor olması ve 12

35 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU taşınma masrafının fazla olması, taşınması sırasında tozlarının uçuşması gibi dezavantajları bulunmaktadır. Genellikle sıvalarda veya harçların onarımında kullanılmaktadır. Resim 2.1. Yoğunlaştırılmamış silis dumanı (SFA, 6) (2). Yoğunlaştırılmış (Sıkıştırılmış) Silis Dumanı Yüksek taşıma masrafını azaltmak, çalışılabilirliğin kolaylaştırmak ve tozlanmayı önlemek için silis dumanı yoğunlaştırılmaktadır. Yoğunlaştırılmış silis dumanı elde edebilmek için, silis dumanı silolara yerleştirilir ve silonun altından basınçlı hava üflenir. Bu işlem partiküllerin aglomeralar haline gelmesini sağlar. Serbest çökelmiş parçacıkların gevşek haldeki yoğunluğu kg/m 3 e kadar artırılmış olup, yoğunlaşmamış formdaki gibi toz halinde değildir ve ince taneli görünümdedir. Prekast ve hazır beton formülasyonlarında kullanılmaktadır. Sıkıştırılmış silis dumanı elde etmek için mekanik araçlar da kullanılmaktadır. Resim 2.2 de yoğunlaştırılmış silis dumanı görülmektedir. 13

36 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Resim 2.2. Yoğunlaştırılmış silis dumanı (SFA, 6) (3). Yoğunlaştırılmış Formülize Silis Dumanı Bu malzeme, kuru su azaltıcısı ya da kuru süper akışkanlaştırıcı katkının kuru ve yoğunlaştırılmış silis dumanına ilavesi ile elde edilmektedir. Kütle yoğunluğu yaklaşık 1000 kg/m 3 civarındadır (Özbek, 1998). Bu ürünler % 5 oranında Portland çimentosu içermektedir ve kuvvetli su azaltıcı özelliğe sahiptirler. Çalışılabilme ve tozlanma karakteristikleri yoğunlaştırılmış silis dumanı ile aynıdır (4). Şerbet Halinde Silis Dumanı Çalışılabilme ve taşınma problemine çözüm bulmak için geliştirilen diğer bir yöntemde de, yoğunlaştırılmamış silis dumanı su ile karıştırılarak şerbet halinde silis dumanı elde edilir. Bu kompozisyon %40-60 oranında katı partiküller içerir. Bu ürünün birim ağırlığı kg/m 3 tür. Büyük partiküller filtreleme yoluyla ayrılabilmektedir. Bu ürün donmadan ve buharlaşmadan korunmalıdır. 14

37 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (5). Şerbetlenmiş Formülize Edilmiş Silis Dumanı Bu ürün şerbet halinde silis dumanına su azaltıcı ya da süper su azaltıcı katkıların karıştırılmasıyla elde edilir. Bazı sulu çimentolar süper akışkanlaştırıcı, su azaltıcı ve geciktirici gibi kimyasal katkılar da içerebilmektedir (6). Pelletize Silis Dumanı Bu ürün genellikle, yoğunlaştırılmış yada yoğunlaştırılmamış silis dumanına büyük disk pelletrarlar üzerinde az miktarda su ilavesi ile hazırlanır. Silis dumanının eriyebilen kısmı kuruma sonucunda çok az kalıcı olarak birçok parçacığı birbirine yapıştırır. Bağlayıcı olarak bazen çimento ilavesi yapılır. Elde edilen bu ürün oldukça kuvvetlidir ve beton karışımı esnasında kolayca kırılmaz ve dağılmaz. Pelletize silis dumanı üretiminin esas nedeni bu malzemeyi dolgu amaçlı kullanmaktır Silis Dumanının Özellikleri (1). Silis Dumanının Fiziksel Özellikleri (1).(a). Renk Silis dumanının rengi açık griden koyu griye değişen renkte olabilir. Koyuluk, içeriğindeki karbonun artmasıyla artmaktadır (Malhotra, 1997). Silis dumanı su ile karıştırıldığında rengi koyulaşmakta hatta siyaha dönüşmektedir (1).(b). İncelik Silis dumanı çok ince öğütülmüş parçalar içermektedir. Parçaların büyük çoğunluğunun boyu µm arasındadır. Bu boyut, bir Portland çimentosunun taneciklerinin ortalama boyutundan 100 kez daha küçüktür. Genelde 45 µm eleğinin 15

38 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU üzerinde kalan malzeme boyut üstü (kalın) olarak kabul edilmektedir (Erdoğan, 3). Kalın malzemenin silis dumanı içindeki yeri genellikle %6 nın altındadır. Silis dumanının özgül alanı Blaine aleti ile ölçülememektedir. Nitrojen emme yöntemi ile ölçülen özgül yüzeyi çoğunlukla cm 2 /gr arasında değişmektedir. Betonda kullanılan silis dumanı özgül yüzeyi.000 cm 2 /gr civarındadır. Silis dumanının inceliği diğer malzemelerle karşılaştırıldığında daha iyi görülmektedir: Silis : ~.000 cm 2 /gr Tütün Külü : ~ cm 2 /gr Uçucu Kül : 4.000~7.000 cm 2 /gr Normal Portland Çimentosu : cm 2 /gr (1).(c). Özgül Ağırlık Beton için uygun olan silis dumanlarının özgül ağırlıkları arasındadır. (Portland çimentosunun özgül ağırlığı 3.1 civarındadır) (1).(d). Gevşek Halde Birim Ağırlık Silis dumanının üretildiği gevşek haldeki birim ağırlığı genelde ~300 kg/m 3 arasındadır. Gevşek haldeki Portland çimentosunun birim ağırlığı ise 1500 kg/m 3 tür (1).(e). Puzolanik Aktiflik ve Su ihtiyacı Silis dumanı, çok ince olması ve yüksek silis içeriğinden dolayı genel olarak oldukça yüksek puzolanik aktiviteye sahiptir. Çimentolu ortamda bulunduğunda en önemli görevi, C 2 S ve C 3 S hidratasyonları sonucu oluşan Ca(OH) 2 i bağlamak ve yeni bir CSH jeli meydana getirmektir. Bu jel çimento hamurunda normal olarak 16

39 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU oluşan CSH jellerinden biraz farklıdır, yoğunluğu daha azdır ancak geçirimliliği daha fazladır. Böylece silis dumanı taneleri, büyük kristaller yerine çok sayıda daha küçük ve daha sağlam Ca(OH) 2 kristallerinin oluşmasına yardımcı olmaktadırlar. Küçük kürecikler halindeki silis dumanı tanecikleri, uygun oranda akışkanlaştırıcı katkı kullanılması halinde, çimento taneleri arasındaki boşluklarda suyun yerini alarak daha yoğun bir çimento hamuru meydana getirebilmektedirler (Yeğinobalı, 1993). Silis dumanının dayanım aktivite indisi ASTM C 311 (1994) e göre belirlenmektedir. ASTM standartlarında, silis dumanının dayanım aktivite indisi için herhangi bir sınırlama getirilmemiş olmasına rağmen, bu dayanım indisi de uçucu kül ve doğal puzolanlar için getirilen minimum sınırı değerlerinin oldukça üzerindedir. Aşırı ince olmasından dolayı, silis dumanının su ihtiyacı oldukça fazladır. Bu su ihtiyacı, uçucu kül ve doğal puzolanlar için verilen üst sınırların çok üzerindedir. Tablo 2.3 te silis dumanının puzolanik aktivitesi ve su ihtiyacı için bulunan sonuçlar, uçucu kül ve doğal puzolanlardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Tablo 2.3. Silis dumanının puzolanik aktivitesinin ve su ihtiyacının uçucu kül ve doğal puzolan ile karşılaştırılması (Erdoğan, 3) Dayanım aktivite indisi 28 günde kontrol numunesine oranla % min. Su ihtiyacı Kontrol numunesinin % max. ASTM C618 in sınırları Doğal puzolan F sınıfı uçucu kül C sınıfı uçucu kül Silis dumanı Silis dumanının beton ve harç için etkili bir puzolanik malzeme olduğu ve elde edilen betonların düz çimento hamuruna göre, daha süreksiz ve su geçirimsiz boşluk yapısına sahip olduğu belirtilmektedir (Bayasi ve Zhou, 1993). 17

40 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (2). Silis Dumanın Kimyasal Özellikleri ve Kompozisyonu Silis dumanının esas bileşeni kristalize olmayan amorf haldeki silistir. Genelde, beton içinde katkı olarak kullanılan silis dumanının SiO 2 içeriği %85 in üzerindedir. İkinci esas bileşeni 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 genelde %1 den az miktarda bulunur. Silis dumanının kimyasal özelliği, üretilen metalin ya da alaşımın tipine göre değişebilir. Demir silikon üretiminden elde edilen silis dumanının, demir ve magnezyum içeriği diğer silikon metal üretilen fırınlardan elde edilen silis dumanının demir ve magnezyum içeriğinden daha fazladır. Tablo 2.4 te bazı tipik silis dumanlarının kimyasal kompozisyonu verilmiştir. Tablo 2.4. Silis dumanının kimyasal kompozisyonu (% olarak) (Yazıcı, 1996) Bileşen USA Norveç Kanada Türkiye SiO C Fe 2 O Al 2 O MgO CaO Na 2 O K 2 O S Kızdırma Kaybı Silis Dumanının Betonda Kullanımı Son yıllarda beton teknolojisi uzmanları, kimyasal ve puzolanik katkıların özel ihtiyaçlara göre beton yapımında kullanımı konusunda birçok araştırma yapmışlardır. Puzolanik malzemeler arasında, betona yüksek dayanım veren başlıca 18

41 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU katkı, silis dumanıdır. Uygulamaların verimli olabilmesi için silis dumanının %85 ve daha fazla SiO 2 içermesi, partiküllerinin oldukça ince olması ve az miktarda yanmamış karbon içermesi gerekmektedir (Yazıcı, 1996). Silis dumanının beton üzerinde, doldurucu etki ve puzolanik etki olmak üzere iki önemli etkisi vardır Silis Dumanının Beton Üzerindeki Etkileri Silis dumanının beton üretiminde kullanılmasıyla elde edilen olumlu özellikler ve potansiyel zararlı etkiler maddeler halinde özetlenmiştir (Erdoğan, 3): Olumlu Etkileri Betonda yüksek basınç dayanımı elde edilmesini sağlamaktadır. Taze betondaki terlemeyi ve ayrışmayı azaltmaktadır. Betonun hidratasyon ısısını azaltmaktadır. Sertleşmiş betonun su geçirimliliğini azaltmaktadır. Sertleşmiş betondaki alkali-silika reaksiyonunu azaltmaktadır. Sertleşmiş betonun sülfatlara karşı dayanıklılığını artırmaktadır. Potansiyel Zararlı Etkileri Silis dumanı kullanarak üretilen betonların yüksek miktarda karışım suyu ihtiyacı vardır. Bunu telafi edebilmek için su azaltıcı katkılarla birlikte kullanılmaları gerekmektedir. Silis dumanı çok ince taneli olduğundan ve terlemeyi azalttığından, betonun yüzeyinin düzeltilmesi işlemi daha zor olabilmektedir. Silis dumanı kullanılması durumunda, daha çok miktarda plastik büzülme çatlağına yol açabilmektedir. Silis dumanı, nispeten daha koyu renkli beton elde edilmesine neden olmaktadır. 19

42 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (1). Taze Beton Özellikleri Üzerine Etkisi (1).(a). Su İhtiyacı Silis dumanı tanelerinin çok ince olmasından dolayı, belirli bir çökme değeri için betonun su ihtiyacı artmaktadır. Bu yüzden, betonda daha az su kullanmak amacıyla, silis dumanlı katkılarla yapılan betonlarda su azaltıcı katkı malzemelerinin de kullanılması gerekmektedir. (Erdoğan, 3) Betonda granülometriyi bir miktar iyileştirmesine rağmen katkı miktarına bağlı olarak artan toplam tane yüzey alanı belirli bir kıvam için gerekli su miktarını da artırmaktadır. Bu su ihtiyacı, su-bağlayıcı oranına, silis dumanı ile çimentonun miktarına ve karışımda su azaltıcı ve süper akışkanlaştırıcı bulunması durumlarına bağlıdır (Özbek, 1998). Bu nedenle, silis dumanının beton teknolojisinde kullanımı ancak süper akışkanlaştırıcı beton katkı maddelerinin geliştirilmesinden sonra yaygınlaşmıştır (Ekinci ve Yeğinobalı, 1996). Küçük kürecikler halindeki silis dumanı taneleri daha büyük çimento tanelerinin arasındaki su ile yer değiştirerek granülometriyi iyileştirirler ve serbest su miktarını artırırlar. Bu olumlu etkiye rağmen silis dumanı tanelerinin ıslanması gereken çok büyük toplam yüzey alanından dolayı, su ihtiyacının silis dumanı miktarı ile orantılı olarak artmasına neden olmaktadır. Taze betonda kıvamı sabit tutmak için 1 m 3 betona her 1 kg/m 3 silis dumanı için 1 lt/m 3 su ilavesi önerilmektedir (Sellovold, 1984). Yogendran ve ark (1987), normal betonlarda % 5 ve daha az silis dumanı ilavesinin su ihtiyacına bir etkisinin olmadığını, bununla birlikte silis dumanı miktarının artmasıyla su ihtiyacı da artacağını belirtmişlerdir. 120 mm lik bir slump elde etmek için akışkanlaştırıcı olmaksızın, betondaki silis dumanı miktarını artırmak için ilave suya ihtiyaç duyulmaktadır. Bununla birlikte, bir akışkanlaştırıcı ilave edildiğinde istenen slump değerini elde etmek için silis dumanı miktarı artsa da ilave su gerekmemektedir (Dur, 3). 20

43 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Aitcin ve Laplante (1990), betona %10 silis dumanı ilavesinin su ihtiyacını azalttığını, normal betonlarda %5 ve daha az silis dumanı ilavesinin su ihtiyacına bir etkinsinin olmadığını belirtmiştir. Bununla birlikte, silis dumanı miktarının artmasıyla, su ihtiyacı da artmaktadır (1).(b). İşlenebilirlik Silis dumanlı beton, sadece Portland çimentosu ile yapılmış olan betondan çok daha koheziftir. Gerek yüksek kohezyondan ve gerekse ince katı taneciklerin arasında daha çok temas olmasından, silis dumanlı betonların işlenebilmesi azdır. Betona katılan silis dumanının oranı çimento ağırlığının %5 inden daha yukarılara çıktıkça, beton daha yapışkan olmaktadır (Erdoğan, 3). Rao (3), silis dumanı içeriği arttıkça, harcın hava içeriğinin ve işlenebilirliğinin azaldığını belirtmektedir. Duval ve Kadri (1998), düşük S/B oranında ve süper plastikleştirici kullanılan karışımlarda, silis dumanının çimentoyla %10 oranında yer değiştirmesinin işlenebilirliği azaltmadığını belirtmişlerdir. Jahren (1993), silis dumanı katılmış taze betonların daha yapışkan olduğunu belirtmektedir. İşlenebilirliklerini bir süre koruyabilmeleri için, ilk çökme değerinde 50 mm civarında bir artışı öngörmektedir. Yapışkanlıktaki artış, taze betonda silis dumanı partiküllerinin yüzey alanının büyüklüğünden dolayı meydana gelen içteki su alma reaksiyonuna ve çimentosal malzemelerin taneleri arasındaki temas alanlarının artışına bağlıdır. Sellovold ve Radjy (1983) ye göre de silis dumanı katkısız betonlara, benzer işlenebilirlik için silis dumanı eklendiğinde, slump değerini 50 mm artırmak gereklidir. Özcan (5), S/B oranının 0,25 ve 0,30 olduğu durumlarda, %10-20 silis dumanı ilavesinin, süper akışkanlaştırıcı ile birlikte işlenebilirliği artırdığını; %40 silis dumanı ilavesinin ise işlenebilirliği oldukça düşürerek akışkan ihtiyacını artırdığını belirtmektedir. 21

44 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (1).(c). Kanama ve Ayrışma Silis dumanı tanecikleri aşırı derecede ince olduklarından ve özgül yüzeyi artırdığından bir kısım su, taze beton halinde, bu tanecikler tarafından tutulmaktadır. Böylece taze beton içerisinde yükselecek olan su azaldığından bu durum terlemeyi de azaltmaktadır. Silis dumanı tanelerinin büyük yüzey alanı taze beton içindeki serbest suyun büyük bir kısmını bağlamakta ve oldukça ince olan silis dumanı tanecikleri çimento tanelerinin aralarına girerek yüzeye sızıntı olabilecek kanalları azaltmaktadır. Böylece çok az suyun serbest kalmasına ve terlemenin azalmasına katkıda bulunmaktadır (Özbek, 1998). Silis dumanlı beton vizkositeyi ve iç kohezyonu artırmaktadır. Bu nedenle normal betona göre ayrışmaya daha az eğilimlidir. Ancak silis dumanlı betona akışkanlaştırıcı ilave edildiğinde ve taze beton uzun süre vibrasyona maruz kaldığında, slump yüksek ise ayrışma meydana gelebilir (Khayat ve ark, 1997) (1).(d). Rötre Silis dumanı doldurucu özelliğinden dolayı betona yüksek kohezyon vermektedir. Bu nedenle taze betonda terlemenin çok azalması veya hiç meydana gelmemesi, özellikle beton yüzeyinde buharlaşmanın olduğu ortamlarda plastik büzülmeden dolayı çatlama riskini artırabilmektedir. Çatlakların oluşması priz başlangıcına kadar sürebilmektedir. Mazloom ve ark. (4) a göre, silis dumanı miktarının artması, toplam rötreyi önemli derecede etkilememektedir fakat karışımdaki silis dumanı oranı arttıkça, otojen rötre de artmaktadır (1).(e). Priz Süresi Çimento ağırlığının %7- %10 u kadar silis dumanı katılarak yapılan betonların priz süreleri, katkısız betonunkinden çok farklılık göstermemektedir. Daha 22

45 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU çok miktarda silis dumanı kullanıldığı taktirde, priz süresi biraz daha uzun olabilmektedir (Erdoğan, 3; Khayat ve ark, 1997). Silis dumanının çok ince taneli olması ve yüksek oranda SiO 2 içermesi, puzolanik reaksiyonların çok erken yaşlarda başlamasına neden olmaktadır. Araştırmalar, puzolanik reaksiyonların, çimentonun hidratasyonunun başlangıcından bir gün sonra başladığını, 3. günden sonra belirgin hale geldiğini ve 28. günde büyük ölçüde tamamlandığını göstermiştir (Çark ve Sümer, 1996). Silis dumanı katkılı çimento hamurları genellikle daha geç priz alırlar. Katkı miktarı çimento ağırlığının %10 unu geçmedikçe bu etki önemsenmeyebilir. Betonda kullanılan süper akışkanlaştırıcı katkıların da priz süreleri üzerinde etkileri mevcuttur. Örneğin, çimentoyla %15 oranında yer değiştirilen silis dumanı katkılı ve süper akışkanlaştırıcılı betonlarda, priz başlangıç ve bitiş süresinde sırası ile 1 ve 2 saatlik uzamalar gözlenmiştir (Khayat ve Aitcin, 1992). Çelik ve ark (1), Silis dumanının çimentoyla % 5 oranında yer değiştirdiği karışımlarda, priz başlama ve bitiş sürelerinde bir değişiklik olmadığını belirtmişlerdir. %10-15 oranlarında silis dumanı kullanıldığında ise, priz başlama ve bitiş sürelerinin belirgin olarak geciktiği ortaya çıkmıştır (1).(f). Hidratasyon Hidratasyon Isısı Çimento ağırlığının %7-%10 u kadar silis dumanı kullanılarak yapılan betonların ilk 72 saat içerisindeki hidratasyon ısısı, silis dumanı kullanılmayan betonlardan biraz daha fazla olabilmektedir. Ancak, silis dumanlı betonlarda, silis dumanı kulanılmayan betonlarınkine göre, yaklaşık %8-%10 kadar daha az hidratasyon ısısı çıkmaktadır (Erdoğan, 3). Silis dumanı katkısının hidratasyon ısısı üzerindeki etkileri değişebilmektedir. Bazı araştırmacılar, silis dumanı ilavesiyle hidratasyon ısısının ilk günlerde arttığını, sonraları ise azaldığını belirtmekte iken; bazı araştırmacılar ise silis dumanlı betonlarda ileri yaşlarda toplam ısının arttığını belirtmektedir. 23

46 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Hidratasyon Hızı Yeğinobalı (1993), silis dumanının çok etkin bir puzolan olarak hidratasyon reaksiyonlarını hızlandırdığını ve daha yoğun olarak devam ettirdiğini belirtmektedir. Silis dumanı katkısı; OH - iyonlarının ve alkalilerin gözenekli sıvılarda serbest kalmasından dolayı, çimentonun erken yaştaki hidratasyon hızını artırmaktadır. Silis dumanı, ilk birkaç saat boyunca C 3 A ve C 3 S hidratasyonlarını hızlandırmaktadır (Cheng-Yi, 1985). Bu kireç, CSH ve etrengit gibi hidratasyon ürünlerine çekirdekleşme alanları yapmayı sağlamaktadır (Larbi ve ark, 1990) (1).(g). Hava Sürükleme Silis dumanının beton karışımına ilavesi ile karışım için gerekli hava katkı maddesi ihtiyacı, portland çimentosuna göre daha fazla artmaktadır. Bunu sebebi, silis dumanın özgül yüzeyinin yüksek olmasına (çok ince taneli olmasına) ve içerdiği yanmamış karbona bağlanabilmektedir (Erdoğan, 3) (2). Sertleşmiş Beton Özellikleri Üzerine Etkileri Silis dumanı betonun birçok özelliğini olumlu yönde etkilemektedir (Şekil 2.2). Bu özellikler aşağıda açıklanmıştır. SİLİS DUMANI İLAVESİ daha fazla jel daha yüksek dayanım daha az geçirgenlik daha az kapiler boşluk daha az Ca(OH)2 daha yüksek donma direnci daha iyi durabilite Şekil 2.2. Silis dumanının beton üzerindeki olumlu etkileri (SFA, 6). 24

47 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (2).(a). Dayanım Basınç Dayanımına Etkisi Silis dumanının betona ilavesi basınç dayanımını oldukça arttırmaktadır. Silis dumanının betondaki boşlukları doldurma ve puzolanik etki olmak üzere iki işlevi vardır. Bunlardan hangisinin belirleyici olduğu yönünde değişik görüşler vardır (Bentur ve ark, 1993). Ancak silis dumanının puzolanik etkisinin betonda en zayıf halka olarak bilinen agrega-çimento hamuru temas yüzeyini güçlendirmede önemli olduğu, mikroyapısal ve mekanik incelemelerle kanıtlanmıştır (Taşdemir, 1996). Bu ise boşluk oranının azalmasından kaynaklanmaktadır. 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 akışkanlaştırıcı ile birlikte kullanılarak su-bağlayıcı oranının azaltılması sağlanmaktadır. Silis dumanı ilavesiyle betonun dayanımının 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 betonda optimum basınç dayanımını elde edebilmek için, silis dumanının miktarının ve akışkanlaştırıcının dozajının uygun oranlarda olması gerekmektedir. Akışkanlaştırıcı kullanmadan üretilen silis dumanı betonunun su ihtiyacı sabit işlenebilirlik için direk olarak silis dumanı miktarına bağlıdır. Genel yapılarda kullanmak için silis dumanının dozajı genelde %7 ile %10 arasında değişir. Bazı özel durumlarda ise %15 e kadar silis dumanı başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Taşdemir ve ark (1994), betonda silis dumanı kullanımının agrega-harç temas yüzeyinin mikroyapısal özelliklerini değiştirdiği, bu ara yüz bölgesinin daha yoğun ve daha homojen hale geldiği, bunun sonucu olarak malzemenin daha gevrek davranış sergilediğini belirtmiştir. Silis dumanı içeren betonlarda gevreklik indisinin belirgin biçimde arttığını bunun sonucu olarak da betonun daha gevrek bir davranış sergilediğini belirtmiştir 25

48 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Bazı araştırmalara göre silis dumanının dayanıma kazandırdığı artış, çimento harç matrisinin daha yüksek kalitede sonuç vermesine bağlıdır. Bazılarına göre ise beton dayanımının artışı, harç ve agrega arasındaki gelişmiş bağın artmasıyla ilgilidir. Silis dumanının çimento harcındaki geniş boşlukları azaltarak homojenliği artırdığı bilinmektedir. Böylece daha kuvvetli bir malzeme oluşmasına neden olmaktadır (Xiaofeng, 1993). Silis dumanı katkısının beton dayanımına etkisi aşağıdaki Şekil 2.3 de açıklanabilir. Şekil 2.3. Silis dumanı katkı yüzdesinin beton dayanımına etkisi (Yeğinobalı, 1993). Silis dumanı taneleri, CSH jelleri oluşturmasının dışında, çimento hamurunu agrega-hamur ara yüz geçiş bölgesini sıkılaştırıp kuvvetlendirerek beton dayanımını artırmaktadır. Buna karşın belirli bir işlenebilirlik için su gereksiniminin artması gibi olumsuz etkileri de olabilmektedir. Betondaki optimum silis dumanı miktarı bu etkilerin göreceli değerlerine bağlıdır ve çimento, agrega ve akışkanlaştırıcı katkının tipi ve miktarları ile bakım koşulları gibi faktörlerden etkilenmektedir (Jahren, 1993). Silis dumanının beton basınç dayanımına olumlu etkisi erken yaşlarda daha belirgindir (Şimşek, 0; Mazloom ve ark, 4). Normal bakım koşullarında bu etki 3-28 gün arasında kendisini gösterir. Ancak su-bağlayıcı oranının % 40 civarına indirerek 1 günlük dayanımı bile yükseltmek mümkündür (Khayat ve Aitcin, 1992). Şekil 2.4 te görüldüğü gibi, süper akışkanlaştırıcı kullanılarak ve S/B oranını %40 ta sabit tutarak dökülen betonlarda çimentonun %30 una kadar varan miktarda katılan 26

49 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU silis dumanı, ilk birkaç günden itibaren dayanımları artırmaktadır (Malhotra ve ark, 1987). Şekil 2.4. Silis dumanı katkısının beton basınç dayanımına etkisi (Khayat ve Aitcin, 1992). İleri yaşlarda olumlu etkileri azalmakta olup bazı araştırmacılara göre silis dumanlı betonlarda 90. günden sonra dayanım düşebilmektedir (Carette ve ark, 1987). Diğer taraftan, 4-6 yıl sonra dahi dayanımlarda azalma olmadığını bildirenler de vardır (Aitcin ve Laplante, 1990). Betonun 28 günlük dayanımını artırmayı amaçlayan çalışmalarda silis dumanın genellikle çimentonun %10-20 si oranında betona katıldığı ve gerekli işlenebilmeyi sağlamak için %10 dan yukarı miktarların süper akışkanlaştırıcı katkılarla birlikte kullanıldığı görülmektedir (Yeğinobalı, 1993). Silis dumanının beton dayanımına olan olumlu etkisi, S/B oranını 0,40 ın altına çekerek çok kısa bir sürede gözlenebilmektedir (Yeğinobalı ve Erdoğdu, 1999). Shannag (0), yaptığı deneysel çalışmada, çimento ağırlığının %15 i oranında silis dumanı ilavesiyle, 28 günlük basınç dayanımı 110 MPa olan yüksek dayanımlı beton elde etmiştir. 28 günlük basınç dayanımı MPa civarında olan yüksek dayanımlı betonlarda silis dumanı ile çimentonun yer değiştirme oranı yaklaşık %15 olarak tespit edilmiştir. Çimento miktarı arttıkça ve S/B oranı düştükçe, silis dumanının 27

50 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU etkisi azalmaktadır (Yogendran ve ark, 1987). Bu betonlarda çimento dozajını kg/m 3 sınırının üstüne çıkarmak ve S/B oranını 0.30 un altına indirmek gibi zorlamalar fazla yarar sağlamamaktadır (Bentur ve Goldman, 1989; Goldman ve Bentur, 1989). Ekinci (1995), silis dumanı ilavesiyle harçların basınç ve eğilme dayanımlarının arttığını ve optimum yer değiştirme oranının %10 olduğunu belirtmektedir. Rao (3), silis dumanı katkısıyla erken yaşta C 3 A ve C 3 S hidratasyon reaksiyonlarının arttığını ve optimum silis dumanı içerik oranının %15-22 arasında olduğunu belirtmiştir. Özcan (5), silis dumanının basınç dayanımı üzerindeki olumlu etkisinin karışım oranlarına bağlı olarak 28. günden sonra yavaşladığını belirtmektedir. Buna benzer olarak, Pala ve ark. (7) da, silis dumanı ilave edilen betonlarda, erken yaşlardaki dayanımın arttığını, ancak uzun dönemde dayanım kazanma hızının azaldığını belirtmektedirler. Silis dumanı ile yapılan betonun eğilme çekme dayanımı portland çimentosu ile üretilen kontrol betonunun dayanımına eşittir ya da daha yüksektir. Silis dumanının çekme dayanımı ile basınç dayanımı arasındaki ilişki genelde normal Portland çimentosu betonundaki ilişki ile benzerlik gösterir. Silis dumanı katkılı betonlarda çekme veya eğilme dayanımlarının basınç dayanımına oranı, katkısız betonlardakine benzemektedir. Basınç dayanımı arttıkça, çekme ve eğilme dayanımları da artar. Silis dumanı miktarının artması veya süper akışkanlaştırıcı kullanılmaması, eğilme-basınç dayanımları orantısının katkısız betonlardakinden daha küçük olmasına yol açmaktadır (Khayat ve Aitcin, 1992). Bhanja ve Sengupta (5), diğer karışım parametreleri sabit tutularak silis dumanı miktarının arttırılmasıyla, eğilme dayanımında kayda değer bir artışın olduğunu belirtmişlerdir. Optimum 28 günlük çekme dayanımının %5-10 silis dumanı yer değişimiyle, eğilme dayanımının ise %15-25 silis dumanı-çimento yer değişim oranında elde edildiğini bildirmişlerdir. 28

51 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU (2).(b). Permeabilite (Geçirimlilik) Silis dumanı içeren betonların, portland çimentosuna göre daha az geçirimli olduğu bulunmuştur. Toplam porozitenin yaklaşık aynı kalmasına rağmen, çimentosilis dumanı hamuru içindeki büyük gözeneklerin azalması nedeniyle hamurun daha homojen olduğu ve geçirimliliğin azaldığı düşünülmektedir (Yeğinobalı, 1993) (2).(c). Kuruma Rötresi Su çimento oranından bağımsız olarak, 28 gün nemli ortamda kür edilen silis dumanı betonunun rötresi Portland çimentosu ile kıyaslanabilecek durumdadır. 3 ve 7 günlük nemli ortamda kür edilen silis dumanı betonunun rötresi hakkında fazla veri bulunmamaktadır. Hooton (1993), silis dumanının çimentoyla çeşitli oranlarda yer değiştirilmesiyle elde edilen betonun özellikleri üzerinde yaptığı araştırmasında; 16 haftalık büzülmenin önemsiz derecede olduğunu, 32 ve 64. haftalarda ise %20 silis dumanı içeren betonlarda büzülme artışının %4 ten %18.4 e yükseldiğini belirtmiştir. Silis dumanlı betonlarda rötre; katkı miktarı, S/B oranı ve ilk günlerdeki bakım koşullarından etkilenmekte, bu faktörlere bağlı olarak elde edilen sonuçlar normal betonla elde edilenlerden farklı olabilmektedir (Khayat ve Aitcin, 1992; ACI Committe 234, 0; Sellovold ve Nilsen, 1987) Başlangıçta 28 gün süre ile bakım yapılmış betonlarda silis dumanı katkısının etkisi çok belirgin olmamaktadır (Malhotra ve ark, 1987; Aitcin ve Laplante, 1990). Yüksek dayanımlı silis dumanı katkılı betonlarda rötrenin aynı dayanımdaki silis dumanı katkısız betonlara göre daha az olduğu bulunmuştur (Luther ve Hansen, 1989; Wolsfier, 1984). Ancak Bentur ve Goldman (1989) a göre eşit buharlaşan su miktarı bazında kıyaslandığında; küçük gözeneklerde meydana gelen su kaybının, silis dumanlı betonlarda daha büyük rötre ve deformasyonlara yol açması beklenebilmektedir. 29

52 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Buil ve ark. (1984), silis dumanı ve süper plastikleştirici katkı ile hazırlanan karışımlarda, kuruma rötresinin bir parça arttığını gözlemlemişlerdir. Buna benzer olarak Rao (3) da silis dumanı içeriği arttıkça, kuruma rötresinin başlangıç aşamasında arttığını belirtmektedir. Ekinci (1995) ise, silis dumanı içeriği arttıkça kuruma rötresinin azaldığını bildirmektedir (2).(d). Aşınma Direnci Silis dumanlı betonun aşınma direncinin iyileştiği görülmektedir (Ekinci, 1995; Atiş ve ark, 4). Bu durum yüksek dayanıma bağlanabilir. Silis dumanı betonu çelik paletli araçların kullanıldığı yollarda kaplama olarak başarı ile kullanılmıştır. Özcan (5), düşük S/B oranlarında, silis dumanının aşınma direncini artırdığını; 0,50 ve 0,60 S/B oranlarında ise aşınmayı artırıcı yönde etkisi olduğunu belirtmektedir (2).(e). Kimyasal Direnç Betonun geçirgenliği ve Ca(OH) 2 içeriği betonun birçok kimyasala karşı direncinde rol oynayan iki faktördür. Silis dumanı %12 den %20 ye kadar yüksek oranlarda kullanılarak Ca(OH) 2 içeriği ve geçirgenliliğin azaltılması sağlanmaktadır. Portland çimentosu ile karşılaştırıldığında, yüksek dozlu silis dumanının betonda kullanımının betonun direncini amonyum nitrat, sülfürik asit, hidroklorik asit, asetik asit, laktik asit, gibi birçok solüsyona karşı iyileştirdiği bulunmuştur (Malhotra, 1997) (2).(f). Sülfat Direnci Silis dumanı ile elde edilen betonun sülfata karşı direnci iyileşmektedir (Ekinci, 1995; Duval ve Kadri, 1998; Atiş ve ark., 5). Norveç te yapılan araştırmalarda, silis dumanı katkılı betonların sülfata karşı gösterdiği direncin, Tip 30

53 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU V- Sülfata Dayanıklı Portland Çimentosu ile yapılan betonlardaki kadar yüksek olduğu sonucuna varılmıştır (Özcan, 5) (2).(g). Alkali-Silika Reaksiyonu Yüksek oranda alkali içeren çimento ve reaksiyona hazır agreganın mevcudiyetinde silis dumanı ilavesiyle üretilen (%5-%10) betonlarda alkali-silika reaksiyonunun bozuculuğu önlenmiş ya da geciktirilmiştir Numune Boy Değişiminin Beton Dayanımı Üzerindeki Etkisi Literatür araştırmasında, numune boy değişiminin birim kısalma üzerindeki etkisi üzerine bir çalışma bulunamamıştır. Az sayıdaki araştırma ise, genellikle normal dayanımlı beton numunelerin şekil ve boy değişiminin basınç ve çekme dayanımlarına etkisi üzerinde yoğunlaşmıştır. Araştırmaya ışık tutması açısından, geçmişte yapılan çalışmalar aşağıda paragraflar halinde özetlenmiştir. Felekoğlu ve Türkel (5), farklı boyutlarda küp ve silindir formdaki numunelerin basınç dayanım değerlerini iki farklı dayanım sınıfı için incelemişler ve bu boyutlar arasında geçiş katsayıları önermişlerdir. Elde edilen bulgular ışığında, numuneler arasındaki geçiş katsayılarının beton dayanım sınıfına göre değişkenlik gösterdiği belirlenmiştir. Çalışmada, küçük boyutlu numuneler kullanıldığında, elde edilen dayanımların ve sonuçlardaki değişkenliğin arttığı belirtilmektedir. Çopuroğlu (1), betonun dayanım seviyesi ve numunenin şekil ve boy değişiminin basınç ve yarmada çekme dayanımları üzerindeki etkisini incelemiştir. Araştırmada, farklı S/B oranlarında hazırlanan 7.5x15, 10x20 ve 15x30 cm boyutlarındaki silindirlerle, 10, 15 ve 20 cm boyutlarındaki küp numunelerin tahribatlı ve tahribatsız yöntemlerle 7 ve 28 günlük dayanımları test edilmiştir. Araştırma sonucunda, standart olarak kullanılmakta olan 15 cm lik küp numuneler ile 15x30 cm boyutlarındaki silindir numunelerin basınç dayanımları arasında 0.74 ile 0.94 arasında değişen bir oran bulunmuştur. Genel eğilim, dayanım seviyesi 31

54 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU arttıkça, bu oranın küçüldüğü yönündedir. Çekme dayanımında ise bu oran arasında değişmektedir. Araştırmacı, dayanım seviyesi arttıkça, yarmada çekme dayanımının basınç dayanımına oranının azaldığını bildirmektedir. Bu oranın, ortalama olarak küp numunelerde %8.2, silindir numunelerde ise %11.9 seviyelerinde olduğu belirtilmektedir. Küp numunelerde boyut etkisi kuralına uygun olarak numune boyu büyüdükçe dayanımların azaldığı görülmüştür. Ancak silindir numunelerde bunun tam tersi bir durumla karşılaşılmıştır. Araştırmacı bu durumun sebebini, çeper etkisi ve başlık yapımındaki güçlüklere bağlamaktadır. Okkalı (1998), yüksek dayanımlı betonarme kolonlarda boyut etkisini; çeşitli kesit ve narinlikteki kolonların eksenel yük altındaki göçme yükleri ve eksenel yer değiştirme sonuçlarına bağlı olarak araştırmıştır. Deney sonucunda, betonarme kolonların göçme yüklerinde boyut etkisinin varlığı görülmüştür. Araştırmacı, büyük elemanların büyük kırılma enerjisi depolayarak gevrek (elastik), küçük elemanların küçük kırılma enerjisi depolayarak sünek (plastik) kırılma gösterdiklerini belirtmektedir. Büyük kesitli kolonların rijitlikleri, küçük kolonların rijitliklerine göre büyük bulunmuştur. l/d oranı 2 den az olan silindir numuneler için birçok standartta düzeltme faktörü verilmiştir. Ancak hiçbir sistematik araştırma, yüksek dayanımlı betonda, numunenin l/d oranının etkisi üzerinde yoğunlaşmamıştır. Bu düzeltme faktörleri Tablo 2.5 te verilmiştir. Tablo 2.5. Çeşitli araştırmacıların farklı dayanım seviyeleri için yaptıkları, farklı boyut ve şekillerin dayanım oranlarına ait çalışmalar (Tokyay ve Özdemir, 1997). Gerilme 100* 100 mm 150 mm mm 150*300 mm Seviyesi mm küp küp küp silindir (Mpa) silindir mm küp mm küp mm küp mm küp *203 mm silindir * mm silindir

55 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Yavuz (1995), betonun basınç dayanımı ve ultrases hızı üzerindeki boyut etkilerini ve bu etkilerin beton bileşimiyle ilgisini araştırmıştır. 20 cm ve 15 cm' lik küp numuneler üzerinde yürüttüğü çalışmalar sonucunda, numune boyutu azaldıkça, dayanımın arttığını tespit etmiştir. Numune boyutu/dalga boyutu oranının değişmesinden dolayı, numune boyutunun azalmasının ultrases hızını yükselttiğini belirtmektedir. Ayrıca, aynı ultrases hızına sahip numunelerden daha büyük boyutlu olanının, daha yüksek basınç dayanımına sahip olduğu yönünde bir eğilim gözlemiştir. Türkel (2), betondaki elastisite modüllerinin dağılımını daha gerçekçi olarak tespit edebilmek için, farklı basınç dayanımlarında ve farklı özelliklerde silindir ve küp numuneler hazırlayarak, bu betonlar üzerinde basınç dayanımı, elastisite modülü ve ultrases hızı ile ilgili araştırmalar yapmıştır. Bu araştırma sonucunda, betonun basınç dayanımı ile birim ağırlık, S/B oranı, elastisite modülü ve ultrases hızı arasında korelasyon katsayısı yüksek bağıntılar elde edilmiştir. S/B oranı azaldıkça, elastisite modülünün arttığı belirtilmektedir. Ultrases hızı arttıkça, basınç dayanımının da arttığı bulunmuştur. Jishan ve Xixi (1990), boyut etkisinin betonun dayanımı üzerindeki etkisinin, gevrek malzemelerle ilgili istatistiki teorilerle analiz etmişlerdir. Kullanılan teori ve deneylerin temelinde, birini diğerine tercihte normal dağılım yöntemi kullanılmıştır. Araştırmacılar kirişlerde ve eksantrik yüklenen kolonlardaki çekme gerilmelerinin miktarını hesaplamak için yeni bir metot tasarlamışlardır. Tokyay ve Özdemir (1997), yüksek dayanımlı betonlarda numune boyut ve geometrisinin basınç dayanımı üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Bu amaçla, 28 günlük silindir basınç dayanımı 40, 60 ve 75 MPa olan 3 beton karışımı kullanılmıştır. Sabit boy/çap (l/d) oranında ve farklı boyutlardaki silindirler, farklı boyutlardaki küpler ve çeşitli l/d oranlarındaki silindirler üzerinde, numune boyut ve şeklinin basınç dayanımları üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Araştırma sonucunda, standart boyutlardan küçük numuneler kullanıldığında, dayanım değerlerinin düşük olabileceğini, bunun sebebinin de özellikle küp numunelerde ortaya çıkan çeper etkisine bağlı olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca, yüksek dayanımlı 33

56 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU silindir numunelerin boy/çap oranının değişmesinin, basınç dayanımını önemli derecede etkilemediğini bildirmişlerdir. Murdock ve Kesler (1957) dayanım değerindeki boy/çap oranı 2 den farklı olan numuneler için düzeltme faktörünün sadece düşük ve orta dayanımlı betonlar için önemli olduğunu; daha güçlü betonların boy/çap oranının değişmesinden daha az etkilendiğini belirtmektedirler. Murdock ve Kesler in bu sonucu, Tokyay ve Özdemir (1997) e göre de geçerlidir. Bu araştırma sonucuna göre; yüksek dayanımlı betonlarda basınç dayanımını tespit edebilmek için küçük boyutlu numunelerin kullanımı, dayanım değerlerinde standart numunelere göre önemli derecede düşmelere sebep olabilmektedir. Araştırmacılar, küçük numuneler için verilen silindir-küp düzeltme katsayısının, literatürde verildiği gibi sabit olmadığını; bu sebeple, yüksek dayanımlı betonlar için yapılan deneylerde 150 mm küp veya 100x ve 150x300 mm boyutlu silindirlerin kullanılmasını tavsiye etmektedirler. Yüksek dayanımlı betonlarda, silindir numunelerin boy/çap oranının değişmesinin, basınç dayanımı üzerindeki etkisinin kayda değer olmadığı belirtilmektedir. Yi ve ark. (6), numune boyutları, numune şekli ve yerleştirme yönünün, beton numunelerin basınç dayanımları üzerindeki etkilerini kırılma mekaniklerine dayalı olarak deneysel olarak araştırmışlardır. Deneyler, silindir, küp ve prizma numuneler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına dayanarak numune boyutu, şekli ve yerleştirme yönünün nihai dayanıma etkisi olduğu belirtilmektedir. Küp ve prizmalardaki boyut etkisinin silindirlere göre daha fazla olduğu savunulmaktadır. Yerleştirme yönünün basınç dayanımı üzerindeki etkisi üzerindeki araştırmada, normal dayanımlı betondan yapılan küpler belirgin bir etki göstermemişlerdir ancak yüksek dayanımlı betondan elde edilenlerde fark çok açıktır. Normal dayanımlı betondan yapılan prizmalarda ise yerleştirme yönü yükleme yönüne paralele olduğunda, basınç dayanımı normal durumdakinden daha az çıkmıştır. Yüksek dayanımlı betonda ise, tersi sonuç çıkmıştır. Numune boyutu büyüdükçe, şekil etkisinin basınç dayanımı üzerindeki etkisi azaldığı belirtilmektedir. Özellikle yüksek dayanımlı betonlarda, silindir ve küp numunelerin basınç dayanımları arasındaki farkın, normal dayanımlı betonlara göre hızla kaybolduğu bildirilmektedir. Araştırma sonucunda, mevcut dizayn pratiklerine bağlı 34

57 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU olan dayanım kriterlerinin yeniden gözden geçirilmesi gerektiği belirtilmektedir ve 150x300 mm veya 100x mm gibi standart boyutta; fakat gerçek yapılardaki şekil, boyut ve yerleştirme yönüne dayalı olan numunelerin basınç dayanımında kullanılmasının daha uygun olduğu belirtilmektedir. Chin ve ark. (1997), yüksek dayanımlı betonlarda, numune şeklinin, boyutunun ve kalıp döküm yönünün basınç dayanımındaki gerilme-şekil değiştirme bağıntısı üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Çalışmalarında silindir ve prizmatik numuneler kullanmışlardır. Yapılan deneyler sonucunda, numune boyut etkisinin kesin bir boyuta kadar oldukça düştüğünü; numune şeklinin ve kalıp yönünün etkisinin ise özellikle gerilme-şekil değiştirme eğrisinin alçalan bölümleri üzerinde kayda değer olduğunu belirtmişlerdir. Lessard ve ark. (1993), çeşitli beton numuneler üzerinde gerçekleştirdikleri deneylerde, 100x mm boyutlu silindir ile 150x300 mm boyutundaki silindirlerin basınç dayanımları arasında 1.05 gibi bir oran saptamışlardır. Araştırmacılar, başlık yapımındaki hataların dayanım test sonuçlarını etkileyeceğini ve 100 MPa yı geçen dayanımlarda mutlaka öğütme işleminin tercih edilmesi gerektiğini belirtmişlerdir. Özdemir (1994), numune şekil ve boyutunun yüksek dayanımlı betonun basınç mukavemeti üzerindeki etkisini araştırmıştır. Basınç dayanım değerleri 40, 60 ve 75 MPa olan üç değişik mukavemet düzeyinde çalışmalar yapmıştır. Araştırmacı, küçük boyutlu ve küçük boy/çap oranına sahip olan numunelerin basınç dayanımında daha iyi sonuçlar gösterdiklerini belirtmektedir. Boy/çap oranlarının yüksek dayanımlı betonların basınç dayanımı üzerindeki etkisini incelendiğinde, boy/çap oranı 1.00 olan numunelerin en iyi performansı gösterdiği ve boy/çap oranı azaldıkça, dayanım değerinin arttığı gözlenmektedir. Fakat boy/çap oranı olan en küçük numune uç etkisinden oldukça fazla etkilendiğinden dolayı, numunenin dayanımını düşmektedir. Boyut etkisinin yüksek dayanımlı betonların basınç dayanımı üzerindeki etkisini incelendiğinde, 100x mm boyutundaki silindirlerin en iyi performansı gösterdiği ve numune çapı küçüldükçe, basınç dayanım değerlerinde hemen hemen lineer bir artışın gözlendiği belirtilmektedir. Şener (1997), yüksek dayanımlı betonlarda, silindir numunelerin boyut değişiminin dayanım üzerindeki etkisini incelemiş ve büyük silindirlerin gevrek 35

58 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU modda, küçük silindirlerin ise büyük silindirlere göre daha az gevrek modda kırıldığını belirtmiştir. Eser ve ark. (4), çentikli ve çentiksiz numunelerde disk çapı ile yarmaçekme dayanımı arasındaki ilişkiyi incelemişler ve dayanımın boyuta bağlı olarak azalmasına örnek olarak Şekil 2.4 te verilen grafiği oluşturmuşlardır. Şekilde, boyut arttıkça disk yarma dayanımının belirgin biçimde azaldığı görülmektedir. Çentiksiz numunelerdeki dayanım azalması çentikli olanlara kıyasla çok daha belirgin bir biçimde görülmekte ve bu durumun, betonda kırılma sürecinin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Araştırmacılar, basınç dayanımı için de Şekil 2.5 de verilen grafiğe benzer bir ilişkinin geçerli olduğunu belirtmektedirler. Şekil 2.5. Çentikli ve çentiksiz numunelerde disk çapı ile yarma-çekme dayanımı arasındaki ilişki (Eser ve ark., 4). Krauthammer ve ark. (3), geometrik olarak benzer olan, boyutları farklı olan yüksek dayanımlı beton silindirler üzerinde, eksenel etki konusunda sayısal ve deneysel bir çalışma yapmışlardır. Çalışma kapsamında, kısa süreli zaman bağıntılı basınç yükleri altında, bu silindirlerdeki boyut etkisini araştırmışlardır. Sonuçta, çarpma yüklemesi altında, yüksek dayanımlı beton silindirlerde boyut etkisinin oluştuğu hem deneylerde, hem de sayısal simülasyonlarda görülmüştür. Araştırmada kullanılan numune boyutları aşağıdaki Şekil 2.6 da verilmiştir. 36

59 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Şekil 2.6. Deneyde kullanılan numune boyutları (Krauthammer ve ark., 3) Taşdemir (1998), tek eksenli basınç halinde maksimum şekil değiştirme betonun karışım oranlarına, kür koşullarına, deney numunesinin biçim ve boyutuna, yükleme hızına ve kullanılan deney tekniğine bağlı olduğunu belirtmektedir. Önemli ölçüdeki dağılmalara karşın, basınç dayanımı arttıkça basınç dayanımındaki şekil değiştirmenin arttığını tespit etmiştir. Normal ve yüksek dayanımlı yalın betonların büyük bir bölümü için, tek eksenli basınç, tek eksenli çekme, eğilme ve burulma hallerinde, basınç dayanımı arttıkça en büyük gerilmedeki şekil değiştirme kapasitesi artmaktadır. Yüksek dayanımlı yalın betonlar tipik olarak gevrek davranış sergilemektedir. (Taşdemir, 2). Şekil 2.7. Tek eksenli basınç altında normal ve yüksek dayanımlı betonlarda gerilme- şekil değiştirme eğrisi (Jansen ve ark. 1995). 37

60 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kubilay AKÇAÖZOĞLU Şekil 2.7 de görüldüğü gibi tepe noktasına kadar yüksek dayanıma sahip betonun eğriliği hemen hemen lineerdir. Yüksek dayanımlı betonlarda eksenel şekil değiştirme kapasiteleri artmakta ve tepe noktası geçildikten sonra gerilme düşüşü ani olmakta ve daha gevrek kırılmaktadır. Şekil 2.7 elastisite modülündeki bağıl artışın basınç dayanımındaki bağıl artıştan daha az olduğunu da göstermektedir. Yüksek dayanımlı betonlar için, en yüksek gerilmeye kadar yutulan bağıl enerji daha düşük dayanımlı betonlarınkinden düşüktür (Taşdemir ve ark, 1998). 38

61 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU 3. MATERYAL VE METOD Bu bölümde, deneysel çalışmada kullanılan malzemelerin kimyasal bileşimi, fiziksel özellikleri ile beton karışımlarında kullanılan malzeme miktarlarının tespitinde kullanılan yöntemler verilmektedir Kullanılan Malzeme Özellikleri Çimento Bu çalışmada, OYAK Adana Çimento Fabrikası tarafından üretilen, TS EN (2) ile uyumlu Portland çimentosu kullanılmıştır. Çimentonun taze olarak kullanılmasına özen gösterilmiş ve nem almayacak şekilde koruyucu kaplarda korunmuştur. Kullanılan PÇ 42,5 çimentosuna ait kimyasal özellikler Tablo 3.1 de, fiziksel özellikler ise Tablo 3.2 de verilmiştir. Bu değerler OYAK Adana Çimento Fabrikasından alınmıştır. Laboratuar da TS EN (2) e göre priz başlangıç ve bitiş süresi deneyleri yapılarak aşağıdaki sonuçlara uygun değerlerin çıktığı görülmüştür. Tablo 3.1. Kullanılan çimentonun kimyasal bileşimi Kimyasal Analiz Analiz Sonuçları (%) SiO 2 20,23 Al 2 O 3 5,78 Fe 2 O 3 4,07 Mn 2 O 3 0,07 CaO 61,95 MgO 2,94 SO 3 2,66 Kızdırma Kaybı 0,72 Na 2 O 0,11 K 2 O 0,87 Toplam Alkaliler 0,68 39

62 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Tablo 3.2. Kullanılan çimentonun fiziksel özellikleri Fiziksel Özellikler Özgül Ağırlık (gr/cm 3 ) 3,09 İlk (saat:dakika) 2 28 Priz süresi Son (saat:dakika) 4 00 Özgül Yüzey (cm 2 /gr) 3220 İncelik 0. mm elekte kalıntı (%) mm elekte kalıntı (%) 0.1 Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) 2 günlük 29.7 Hacim Sabitliği (mm) 3 Litre Ağırlığı (gr/lt) Silis Dumanı Silis dumanı, Antalya- Etibank Ferro-Krom fabrikalarından sağlanan yoğunlaştırılmamış silis dumanı olup, kimyasal kompozisyonu Tablo 3.3 te verilmiştir. Silis dumanının özgül ağırlığı 2,32 gr/cm 3 ve birim ağırlığı ise 245 kg/m 3 tür. Silis dumanının 45 µm elek üzerinde kalıntısı %4.8 dir. Bu değerler üretici firmadan temin edilmiştir. Tablo 3.4 te ise ABD, Norveç ve Türkiye de üretilen silis dumanına ait kimyasal kompozisyonlar verilmiştir (Erdoğan, 3). Tablo 3.3. Araştırmada Kullanılan Silis Dumanının Kimyasal Kompozisyonu (%) Oksit SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 K 2 O Na 2 O KK SD 85,98 0,64 0,32 0,70 4,91 0,63 NA NA 2,66 40

63 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Tablo 3.4. ABD, Norveç ve Türkiye de Üretilen Silis Dumanlarına Ait Kimyasal Kompozisyon (%) İçerik ABD Norveç Türkiye SiO 2 90,0 93,0 90,0 96,0 93,0 95,0 C 1,3 2,6 0,5 1,4 0,8-1,0 Fe 2 O 3 0,4 0,7 0,2 0,8 0,4 1,0 Al 2 O 3 0,5 1,6 0,5 3,0 0,4 1,4 MgO 0,3 0,5 0,5 1,5 1,0 1,5 CaO 0,5 0,8 0,1 0,5 0,6 1,0 Na 2 O 0,1 0,3 0,2 0,7 0,1 0,4 K 2 O 1,0 1,2 0,4 1,0 0,5 1,0 S 0,1 0,2 0,1 0,4 0,1 0,3 Kızdırma Kaybı 1,4 2,8 0,7 2,5 0,5 1, İnce Agrega (Kum) Çalışmada kullanılan ince agrega DSİ VI. Bölge Müdürlüğü Kanalet Üretim Fabrikası tesislerinden alınmıştır. İnce agrega yıkanarak temizlenmiş ve etüvde kurutulmuştur. Agregaların özgül ağırlık ve su emme kapasitesi tayini TS 3526 (1980) ya göre ince agrega için piknometre yöntemine göre rasgele alınan numuneler üzerinde yapılmıştır. Deneyler üç farklı numune üzerinde yapılmış ve ortalamaları Tablo 3.5 te verilmiştir. TS 706 (1980) da agregaların özgül ağırlığı için bir sınır değer verilmemiştir. Fakat betonda kullanılacak agregaların özgül ağırlığının 2,55 kg/dm 3 ün üzerinde olmasında fayda vardır (Özbebek, 1993). Tablo 3.5. İnce agrega özgül ağırlık ve su emme kapasitesi değerleri Kuru Hacim Özgül Ağırlığı (gr/cm 3 ) 2,60 KYDH Özgül Ağırlığı (gr/cm 3 ) 2,64 Zahiri Özgül Ağırlığı (gr/cm 3 ) 2,71 KYDH Su Emme Kapasitesi (%) 1,75 KYDH: Kuru Yüzey Doygun Hal 41

64 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Harç numunelerinin hazırlanmasında kullanılan ince agreganın TS 130 (1978) a göre elek analizi yapılarak sonuçları Tablo 3.6 da verilmiştir. Bu sonuçlara göre çizilen grafik ise Şekil 3.1 de verilmiştir. Tablo 3.6. Harç numunelerinde kullanılan kuma ait elek analizleri Elek No Elek Üzerinde Elek Üzerinde Elek Üzerinde Elekten Geçen Kalan (gr) Kalan (%) Yığışımlı Kalan (%) (%) ,5 13,5 86, ,2 29,7 70,3 0, ,9 46,6 53,4 0, ,6 83,2 16,8 Tava , Toplam 5000 Elekten Geçen Miktar (%) , ,4 1 70,3 2 86, Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 3.1. Harç numunelerinin elek analizlerinin grafiksel gösterimi Karışım ve Bakım Suyu Su betonun içerisinde iki önemli görev üstlenmektedir. Bunlardan birincisi; çimento ile birleşerek hidratasyonun (çimento ve su arasındaki kimyasal reaksiyonların) yer almasını sağlamak, ikincisi ise, betonun karılma işleminde agrega 42

65 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU ve çimento tanelerinin yüzeyini ıslatarak üretilen taze beton karışımında istenilen işlenebilmeyi sağlamaktır. Ayrıca kür suyu olarak, yerine yerleştirilmiş olan betonun yüzeyini ıslak tutup içerisindeki suyun buharlaşmasını önlemek, böylece, betonun içerisinde kimyasal reaksiyonların gelişebilmesi için yeterli miktarda suyun bulunmasını sağlamak gibi bir görevi daha vardır. Beton üretiminde kullanılacak karışım suyunun kalitesi ve miktarı betonun özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Kür suyunun kalitesi, beton karışımda yer alacak suyun kalitesi kadar önemli olmasa da, kür suyu olarak kullanılacak suyun içinde de betonda zararlı kimyasal olaylara yol açacak veya betonun yüzeyinin lekelenmesine neden olabilecek yabancı maddelerin yer almaması gerekmektedir (Erdoğan, 3). Deneylerde kullanılan karışım ve bakım suyu şehir şebekesinden alınan içme suyudur. Beton karışım ve bakım suyunun kalitesi ile ilgili özel bir Türk Standardı yoktur. Kaynaklarda karma suyu genel anlamda içilebilir su olarak ifade edilmektedir (Erdoğan, 1995; Neville ve Brooks, 1993) Süper Akışkanlaştırıcı Karışımlarda işlenebilirliği sağlamak amacıyla TS EN (2) ye uygun yüksek performanslı süper akışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılmıştır. Kullanılan süper akışkanlaştırıcının tipi sentetik-dispersiyon sıvı olup yoğunluğu 1.23 kg/dm 3 tür Harç Karışım Oranları Deneylerde, kum/bağlayıcı oranı 2.75 olacak şekilde hazırlanan harç numuneleri kullanılmıştır. Su-bağlayıcı oranı 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 olan beş ayrı harç numunesi hazırlanmıştır. Ayrıca, silis dumanı, çimentonun ağırlıkça %0, %10, %15, %20, ve %40 ı oranlarında çimento ile yer değiştirilmiştir. Bu şekilde 25 farklı karışım elde edilmiştir. Bu karışımlar Tablo 3.7 de gösterilmiştir. 43

66 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Tablo 3.7. Deneylerde kullanılan harç karışımları Karışım Su-Bağlayıcı Oranı Silis Oranı K1 %0 (Şahit) K2 %10 K %15 K4 %20 K5 %40 K6 %0 (Şahit) K7 %10 K %15 K9 %20 K10 %40 K11 %0 (Şahit) K12 %10 K %15 K14 %20 K15 %40 K16 %0 (Şahit) K17 %10 K %15 K19 %20 K20 %40 K21 %0 (Şahit) K22 %10 K %15 K24 %20 K25 %40 44

67 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Harç karışımlarının işlenebilirliklerini düzenlemek amacıyla değişik oranlarda süper akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Her bir su-bağlayıcı oranında hazırlanan karışımlara yayılma değeri % oluncaya kadar akışkan ilave edilmiş olup, karışımların kıvamları bu değer etrafında eşitlenmeye çalışılmıştır. İlave edilen akışkanlaştırıcı miktarları Tablo 3.8 de verilmiştir. Tablo 3.8. Harç karışımlarının % akışkan miktarları S/B SD %00 %10 %15 %20 % Yukarıdaki özelliklere sahip olarak hazırlanan harç numuneler su içerisinde 22±2 o C de küre tabi tutulmuştur Numune Şekil ve Boyutları Harç karışımları, çapları sabit, boyları değişen 6 farklı silindir kalıba dökülerek numuneler hazırlanmıştır. Kalıplar 5 cm çapında ve 15, 12.5, 10, 7.5, 5 ve 2.5 cm yüksekliğindedir. Resim 3.1 de bu çalışmada kullanılan numune boyutları görülmektedir. 45

68 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Resim 3.1. Çalışmada Kullanılan Harç Numuneler 3.4. Harç Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar Çimentonun Prizi Deneylerde kullanılan çimentonun priz süresi TS EN (2) e uygun olarak ölçülerek üretici firmanın verdiği değerlere uygun olduğu görülmüştür Yayılma Tablası Deneyi Silis dumanı yer değiştirme 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 (0) doğrultusunda taze harç karışımlar üzerinde yayılma tablası ölçümleri yapılmıştır Basınç Mukavemeti Silis dumanı yer değiştirme oranı %0, %10, %15, %20 ve% 40 olan 0.25, 0.30, 0.40, 0.50 ve 0.60 su-bağlayıcı oranlarında hazırlanan karışımlardan TS EN (2) e uygun olarak numuneler alınmıştır. Beton basınç dayanımları bu 46

69 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU numuneler üzerinde TS EN (3) e göre yapılan deneylerle ve (3.1) eşitliği yardımıyla bulunmuştur. P f cc = (3.1) A Burada: f cc, c basınç dayanımı P, Preste kırılma anında okunan en büyük yük A c, Numunenin basınç yükü uygulanan kesit alanı Beton basınç dayanımının tespitinde kullanılan numuneler TS (2) a uygun olarak hazırlanmıştır ve yukarıda ölçüleri verilen silindir kalıplara dökülmüştür. Laboratuvar ortamında 24 saat bekletilen numuneler kalıplardan alınarak sıcaklığı 22 ± 2 C olan kür havuzunda test edileceği zamana kadar bekletilmiştir. Havuzdan çıkarılan numunelerin üst yüzeylerine kükürt başlık yapılarak yüzeyleri düzgün hale getirilmiştir. Beton basınç dayanımları ilgili standarda uygun olarak (TS EN (3) numunelerin 300 tonluk preste kırılmasıyla bulunmuştur. Ayrıca beton basınç deneyi yapılması aşamasında, laboratuvarın mevcut olanaklarıyla hazırlanan bir düzenek vasıtasıyla her bir numunenin, önceden belirlenen yük değerlerinde göreceli olarak boy kısalmaları okunmuştur(resim 3.2-3). Elde edilen bu boy kısalmaları kalibrasyon katsayıları ile çarpılarak gerçek değerleri hesaplanmış ve numunelerin kırılma anındaki birim kısalmaları hesaplanmıştır. 47

70 3.MATERYAL VE METOD Kubilay AKÇAÖZOĞLU Resim 3.2. Boy kısalmasını ölçmede kullanılan deney düzeneği Resim 3.3. Yükleme sırasındaki boy kısalma değerinin okunması 48