Hafif Agregalı Betonlarda Donatı Çeliği-Beton Aderansı

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Hafif Agregalı Betonlarda Donatı Çeliği-Beton Aderansı"

Berk Hacıoğlu
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Hafif Agregalı Betonlarda Donatı Çeliği-Beton Aderansı Mehmet Gesoğlu, Turan Özturan ve Erhan Güneyisi Boğaziçi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye Tlf: (1450) Fax: gesoglum@boun.edu.tr / ozturan@boun.edu.tr / güneyisi@boun.edu.tr 1. GİRİŞ Taşıyıcı hafif betonların üretimi ve kullanımı son 20 yılda büyük bir gelişme göstermiştir. Normal ağırlıklı betonlara göre daha düşük birim ağırlığa sahip hafif betonların, köprü, deniz yapıları, gökdelenler ve prefabrik elemanlarda kullanımı artmıştır [1,2]. Düşük birim ağırlığın yanısıra, agrega ve çimento hamuru arasında gerçekleşen fiziksel ve kimyasal etkileşimler bu tip betonlarda agrega-çimento harcı arayüzeyini güçlendirmekte ve betonun birtakım özelliklerini iyileştirmektedir [3]. Hafif agreganın boşluklu yapısı nedeniyle su emme oranı oldukça yüksektir. Beton taze haldeyken bir miktar çimento şerbeti agrega tarafında emilmekte ve arayüzeyde daha güçlü bir bağ oluşturmaktadır. Bu bölgede gerçekleşen kimyasal tepkimeler ise arayüzeydeki etkileşimi daha da güçlendirmekte ve beton dayanımının artmasını sağlamaktadır [2-5]. Normal betonlara kıyaslandığında, hafif betonlar, beton-donatı aderansı, yorulma direnci, ısı ve ses izalasyonu bakımdan daha iyi sonuçlar vermiştir. Bu tip betonların durabilite performansı ise normal betonlara çok yakın olup; bazı tip hafif betonlarda daha iyi durabilite performansı gözlenmiştir [3]. Hafif agregalar doğal ve suni agregalar olmak üzere iki gruba ayrılır. Taşıyıcı amaçlı hafif betonlar genellikle suni agregalardan üretilmektedir. Bu amaçla ticari olarak piyasaya sunulan genleştirilmiş kil veya sinterlenmiş uçucu kül yaygın olarak kullanılmaktadır [6,7]. Bu tip agregaların kullanımı ve silis dumanının katkısı ile de basınç dayanımı 70 MPa ın üzerinde olan hafif betonlar üretilebilmektedir [8]. Bu agregalara alternatif olarak geliştirilen ve üretimi

2 daha kolay ve ekonomik olan bir suni agrega üretim metodu ise soğuk bağlama yöntemidir. Burada uçucu kül içerisine bir miktar çimento veya kireç eklenmesiyle hazırlanan kuru karışım belirli bir açıda ve hızda dönen pelet tamburu içerisine boşaltılır ve üzerine yağmurlama biçiminde su püskürtülür. Islanan taneler dönen tambur içerisinde diğer tanelerle birleşerek büyür ve taze peletler elde edilir. Bu peletler belirli bir süre kür edilerek sertleştirilir ve hafif beton üretiminde kullanılır [9]. Bu tip hafif agregalar ile ürertilen betonlarda beton basınç dayanımı yönünden oldukça iyi sonuçlara ulaşılmıştır [10,11]. Hafif betonların özellikleri kullanılan hafif agreganın ham maddesine ve üretim metoduna göre değişmektedir. Dolayısıyla her agrega tipi için hafif beton özellikleri ayrıca araştırılmalıdır. Literatürde hafif agregalı betonlar üzerinde yapılan aderans deneyleri sınırlı düzeyde kalmıştır [1,12,13]. Bu çalışma kapsamında soğuk peletleme yöntemi ile üretilen uçucu kül hafif agregalı taşıyıcı hafif betonlarda beton ile donatı çeliği arasındaki aderans davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. 2. DENEYSEL ÇALIŞMA Hafif betonlarda donatı çeliği ile beton arasındaki aderans davranışını incelemek üzere 24 adet beton karışımı tasarlanmıştır. Bu karışımlarda su/çimento oranı (s/ç) 0.35 ve 0.55 olarak seçilirken, sırasıyla, 550 ve 450 kg/m 3 PÇ 42.5 çimentosu kullanılmıştır. Beton karşımlarına işlenebilirliği sabit tutmak üzere değişken oranlarda süperakışkanlaştırıcı katılmıştır. Beton karışımlarında iri agrega olarak uçucu kül hafif agregası kullanılırken, ince agrega olarak doğal ve kırma kum karışımı kullanılmıştır. Hafif agrega miktarı beton içerisindeki toplam agrega miktarının hacımsal olarak %30, 45 ve 60 ı oranında tutulmuştur. İlk 12 karışımda agrega maksimum tane boyutu 9.5 mm ile sınırlı tutulmuş iken, diğer 12 karışımda maskimum tane boyutu 16 mm olarak seçilmiştir. Bu şekilde agrega hacım konsantrasyonun ve maksimum tane boyutunun beton-çelik donatı aderansına etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, harç fazının mikroporozitesini iyileştirmek için bazı betonlara çimento miktarının ağırlıkça % 10 u kadar silis dumanı eklenmiştir. Beton üretiminde kullanılan agregalar ASTM C Sınıfi uçucu külün soğuk bağlama yöntemiyle peletlenmesiyle üretilmiştir. Agrega üretimi için kullanılan tambur içerisine ağırlıkça % 90 uçucu kül ve % 10 çemento kuru karışımı başaltılmış ve düşeyle bir açı yapan tambur sabit bir

3 hızda dönerken karışımın üzerine su püskürtülerek tanelerin birleştirilmesi sağlanmıştır. Bu şekilde üretilen taze peletler plastik torbalar içerisinde kür odasında 28 gün bekletilmiş ve bu süre sonunda mm ve mm tane gruplarına elenmiş ve hafif beton üretiminde iri agrega olarak kullanılmıştır. Taze betonda çökme kaybının önlenmesi amacıyla karışım suyunun hafif agregalarca emilmesini engellemek için özel bir metod uygulanmıştır. Suya doygun hale getirmek için beton karıştırma işleminden önce hafif agregalar yaklaşık 30 dakika suda bekletilmiş ve daha sonra geniş elekler üzerine serilerek 30 dakika süreyle yüzey suyu süzdürülmüştür. Daha sonra düşey eksenli zorlamalı karıştırıcı içerisinde hafif agrega, çimento ve varsa silis dumanı karıştırılmış ve üzerine kum karışımı eklenerek bir süre daha kuru halde karıştırılmıştır. Son olarak su ve süperakışkanlaştırıcı kuru karışım üzerine yavaşça eklenerek beton karıştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Beton dökme işleminden sonra üçer adet 100x100x100 mm küp ve 100x200 mm silindir nunune alınmıştır. Küp numuneler üzerinde basınç deneyi, silindir numuneler üzerinde ise elastisite modülü ve daha sonra yarma-çekme dayanımı deneyleri yapılmıştır. Aderans deneyleri için ise ASTM C 234 e uygun olarak içerisinde 18 mm çaplı nervürlü donatı bulunan 150 mm lik küp numuneler hazırlanmıştır. Beton numuneler 28 gün boyunca suda bekletildikten sonra test edilmişlerdir. Beton basınç dayanımı, elastisite modulü ve yarma-çekme dayanımı daneyleri 2000 KN kapasiteli bir presde gerçekleştirilmiştir. Adrerans deneyleri ise ASTM C 234 standardına uygun olarak kurulan bir deney düzeneğinde yapılmıştır. Çekip-çıkarma deneyindeki maksimum yüke karşılık gelen maksimum aderans dayanımı ile yüklenen uçta oluşan 0.25 mm sıyrılmaya karşı gelen nominal aderans dayanımları ölçülmüştür. 3. SONUÇLAR 1. Beton içerisindeki hafif agrega oranı arttıkça, basınç dayanımı, elastisite modülü ve yarma-çekme dayanımı azalmıştır. 2. Hafif Agrega tane boyutunun büyümesi ile mekanik özelliklerde azalma gözlenmiştir. 3. s/ç oranının azalması veya betona silis dumanı katılması ile mekanik özelliklerde iyileşme gözlenmiştir.

4 4. Hafif agrega oranının artması ile maksimum aderans dayanımı azalsa da nominal aderans dayanımı artma eğilimi göstermiştir. Agrega tane boyutunun büyümesi ile aderans dayanımları bir miktar azalmış; fakat bu eğilim korunmuştur. 5. Düşük s/ç oranlı betonlarda aderans dayanımları daha yüksek olurken, betona silis dumanı katılmasının s/ç oranını düşürmekten daha etkili olduğu görülmüştür. 6. Beton basınç dayanımının artması ile aderans dayanımı da artmıştır. 4. KAYNAKLAR 1. Mor, A., Steel-Concrete Bond in High-Strength Lightweight Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 89, No. 1, pp , January-February Sarkar, S.L., Chandra, S. and L. Berntsson, Interdependence of Microstructure and Strength of Structural Lightweight Aggregate Concrete, Cement and Concrete Composites, Vol. 14, pp , Al-Khaiyat, H. and N. Hague, Strength and Durability of Lightweight and Normal Weight Concrete, ASCE-Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 11, No. 3, pp , August Wasserman, R and A. Bentur, Interfacial Interactions in Lightweight Aggregate Concretes and Their Influence on the Concrete Strength, Cement and Concrete Composites, Vol. 18, pp.67-76, Zhang, M.H. and O.E. Gjφrv, Penetration of Cement Paste into Lightweight Aggregate, Cement and Concrete Research, Vol. 22, pp.47-55, Zhang, M.H. and O.E. Gjφrv, Characteristics of Lightweight Aggregates for High- Strength Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 88, No. 2, pp , March-April Wasserman, R. and A. Bentur, Effect of Lightweight Fly Ash Aggregate Microstructure on the Strength of Concretes, Cement and Concrete Research, Vol. 27, No. 4, pp , Zhang, M.H. and O.E. Gjφrv, Mechanical Properties of High-Strength Lightweight Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 88, No. 3, pp , May-June Döven, A.G., Lightweight Fly Ash Aggregate Productions Using Cold Bonding Agglomeration Process, Ph.D. Thesis, Boğaziçi University, 1998.

5 10. Chang, T.P. and M.M. Shieh, Fracture Properties of Lightweight Concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 26, pp , Yang, C.C., Approximate Elastic Moduli of Lightweight Aggregate, Cement and Concrete Research, Vol. 27, No. 7, pp , Clarke, J.L. and F.K. Birjandi, Bond strength Tests for Ribbed Bars in Lightweight Aggregate Concrete, Magazine of Concrete Research, No.163, pp , Mayfield, B. and M. Loutai Properties of Pelletized Blastfurnace Slag Concrete, Magazine of Concrete Research, No.150, pp , 1990.

Benzer belgeler

UÇUCU KÜLLÜ BETONLARIN DONMA-ÇÖZÜLME ETKİSİNDE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI. Necdet Sezer Kampüsü Gazlıgöl Yolu Afyon,

UÇUCU KÜLLÜ BETONLARIN DONMA-ÇÖZÜLME ETKİSİNDE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Osman ÜNAL 1, Tayfun UYGUNOĞLU 2 1,2 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitimi Bölümü,Ahmet