Afyn Kcatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Afyn Kcatepe University Jurnal f Science and Engineering AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 (8-8) AKU J. Sci. Eng. 5 (205) 025602 (8-8) DOI: 0.5578/fmbd.9448 Araştırma Makalesi / Research Article Hazır Betn Sektörüne Uygun Plikarbksilat Esaslı Süper Akışkanlaştırıcı Katkı Seçimi ve Kendiliğinden Yerleşen Betn Üretimindeki Perfrmansı Eren Gödek, Burak Felekğlu, Kamile Tsun Felekğlu Dkuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Yapı Malzemesi ABD, İzmir. e-psta: egdek89@gmail.cm, burak.felekglu@deu.edu.tr, kamile.tsun@deu.edu.tr Geliş Tarihi:26.0.205; Kabul Tarihi:07.04.205 Anahtar kelimeler Kendiliğinden Yerleşen Betn; KYB; Süper Akışkanlaştırıcı; Plikarbksilat Özet Kendiliğinden Yerleşen Betn (KYB), sahip lduğu yüksek akıcılık ve aynı zamanda ayrışma direnci özellikleri sayesinde, hazır betn sektöründe gün geçtikçe artan randa kullanılmaktadır. Özellikle plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcı katkılar KYB üretiminin vazgeçilmez bileşenleri arasındadır. Kimyasal yapıları gereği sınırsız mdifikasyn lanağı bulunan plikarbksilat kökenli süper akışkanlaştırıcılar, hazır betn sektöründe kendiliğinden yerleşebilirliği uzun süre kruma ihtiyacına cevap verebilmektedir. Bu çalışma kapsamında piyasadan temin edilen 3 farklı plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcının taze çiment hamurunun reljik davranışına etkileri incelenmiştir. Elde edilen veriler değerlendirilerek, etkili akışkanlık sağlama ve işlenebilirliği kruma açılarından en uygun süperakışkanlaştırıcı seçilmiştir. Bu katkı kullanılarak 2 farklı su-çiment (S/Ç) ranında KYB üretimi gerçekleştirilmiştir. Taze betnun yayılma çapı, 500 mm yayılma çapına ulaşma süresi (T 500 süresi) ve L- kutusu geçiş yeteneği ölçülmüştür. KYB lerin 3, 7 ve 28 günlük basınç ve yarmada çekme dayanımları da test edilerek mekanik perfrmansları değerlendirilmiştir. Snuçlar, reljik açıdan uygun bir plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcı katkı seçilmesi durumunda, kendiliğinden yerleşebilirliğini saat kruyan C30/37 sınıfı betn üretilebileceğini göstermiştir. Plycarbxylate-Based Superplasticizer Selectin fr Ready-Mixed Cncrete Industry and Perfrmance in Self-Cmpacting Cncrete Prductin Keywrds Self-Cmpacting Cncrete; SCC; Super Plasticizer; Plycarbxylate Abstract Self-Cmpacting Cncrete (SCC) exhibiting high fluidity and segregatin resistance at the same time is increasingly used in ready-mix cncrete industry day by day. In particular, plycarbxylate based superplasticizers are indispensable cmpnents f SCC prductin. Plycarbxylate based superplasticizers prviding unlimited mdificatin pssibilities due t its chemical structure can respnd t the need fr lng-term self-cmpactability retentin in ready mixed cncrete industry. The effects f 3 different plycarbxylate based superplasticizers n rhelgical behaviur f fresh cement paste have been investigated in this paper. The mst apprpriate superplasticizer was selected in terms f prviding effective fluidity and retaining wrkability by evaluating the btained data. SCCs were prepared at 2 different water-cement (W/C) ratis by using this superplasticizer. Slump flw diameter, time fr reaching 500 mm flw diameter (T 500 time), and L-bx passing ability f fresh cncrete were measured. The mechanical perfrmances f SCCs were evaluated by testing cmpressive and splitting tensile strengths at 3, 7 and 28 days. Results shwed that, SCC maintaining self-cmpactability up t hur at C30/37 strength grade culd be prduced by chsing a prper plycarbxylate based superplasticizer. Afyn Kcatepe Üniversitesi
. Giriş Kendiliğinden yerleşen betn (KYB), geleneksel betna (GB) kıyasla ldukça yüksek akıcılığa sahip, aynı zamanda ayrışmaya dirençli, herhangi bir dış etkiye gerek duymadan kendi ağırlığı ile kalıplara yerleşebilen özel bir betn türüdür. 980 li yılların başında Japnya da betnarme yapılarda kalıcık srunları incelenmiş ve bu srunların en önemli sebeplerinden birinin, taze betnun yeterli sıkıştırma işlemi uygulanmadan yerleştirilmesi lduğu saptanmıştır (Felekğlu, 2003). KYB ye benzer bir betnun gerekliliği ilk larak 986 yılında Okamura tarafından dile getirilmiş, 988 yılında ise mevcut malzemeler kullanılarak ilk KYB prttipi Tky Üniversitesi nde Ozawa tarafından geliştirilmiştir (Okamura ve Ouchi, 2009). KYB, geleneksel betna kıyasla aşağıda listelenen avantajlara sahiptir. Vibrasyna gerek duymadan kendi ağırlığı ile yerleşir, Sık dnatılı ve dar kesitlerde maksimum dlulukta yerleşme sağlar, Bağlantılı bşluk miktarını azaltarak daha dayanıklı bir yapı meydana getirir, Daha pürüzsüz bir yüzey elde edilir, perdahlanabilirlik klaylaşır Hızlı ve seri üretim sağlar, Kalifiye eleman ihtiyacını azaltır. Diğer taraftan KYB nin kullanım ptansiyelini azaltan bazı dezavantajlar da bulunmaktadır. Bunlar; Malzeme maliyeti yüksektir, Bazı tasarım yöntemleri bulunmakla beraber kesinleşmiş bir üretim standardı yktur (Hughes vd., 2002) İnce malzeme miktarı fazla lduğundan plastik büzülme hassasiyeti vardır, erken yaşlarda iyi kür yapılmalıdır, Hidrstatik basınç etkisi sebebiyle daha sağlam kalıplara ihtiyaç duyulur, Eğimli kesitlerde uygulanması güçtür. KYB ve geleneksel betn tasarımında kullanılacak malzeme miktarları hacimce bazı farklılıklar göstermektedir (Şekil ). KYB tasarımında kullanılacak iri agrega miktarı istenen akıcılık ve kıvam şartlarının sağlanabilmesi için genellikle hacimce %45-50 civarında kullanılmaktadır. Bu sınırlandırma genellikle sistemdeki fazla iri agreganın ince agrega ya da mineral katkılar ile ikame edilmesi ile gerçekleştirilmektedir. Geçmişte yapılan çalışmalar dikkate alındığında kireçtaşı tzu, uçucu kül ve granüle edilmiş yüksek fırın cürufu gibi inert malzemelerin veya mineral katkıların KYB üretiminde kullanılmasıyla, üretim için gereken çiment miktarı azaltılabilmiştir. Aynı zamanda işlenebilirlik ve dayanıklılık özellikleri geliştirilerek, daha ekljik ve eknmik tasarımlar elde edilmiştir (Uysal ve Yılmaz, 200). Maksimum iri agrega hacminin yanısıra, maksimum tane byutunun da sınırlandırılması gerekmektedir. İri agrega byutunun azalması KYB nin kırılma tkluğunu azaltmaktadır (Beygi vd., 204). Şekil. KYB ile GB tasarımında hacimsel farklılıklar KYB tasarımının en önemli hedefi, 650-800 mm yayılabilme özelliğini sağlarken aynı zamanda betnun ayrışmasını ve terlemesini engellemektir. Bu tasarım yöntemine göre tipik bir karışım için tavsiye edilen malzeme miktarları Tabl de gösterilmiştir (Aykan vd., 2004). Benzer kriterlerin dikkate alındığı bir başka tasarım örneği de, EFNARC (2005) de bulunmaktadır. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 9
Tabl. KYB nin tasarım yöntemine göre tavsiye edilen malzeme miktarları (Aykan vd., 2004) İnce Malzeme Miktarı (<0.25 mm) Kum Miktarı (0.2mm 4mm) İri Agrega Miktarı (D maks= 5 mm) Uçucu Kül Miktarı Su / Tz 400-600 kg/m 3 Yaklaşık larak harç hacminin %40 ı Yaklaşık larak gerçek birim ağırlığın %50 si Tplam ince malzeme hacminin %40 ı 0.9.0 (hacimsel larak) Hazır betn sektöründe KYB nin sahip lduğu akıcılığı ve reljik davranışı, uygulama alanına taşınması ve bu esnada geçecek süre byunca kruması istenir. Taze betn reljisi ihtiyaçlar dğrultusunda kntrl edilebilirse, kalıba yerleştirme aşamasında KYB nin sağlayacağı yüksek sıkışma derecesi ve dluluk ranı sertleşmiş betn özelliklerini de lumlu etkileyecektir (Yusaf vd., 203). KYB reljisini kntrlde en önemli bileşen süperakışkanlaştırıcı katkılardır. Çünkü, bu katkılar hem betnun erken yaşlarda işlenebilirliğinin krunmasını sağlayabilmekte hem de S/Ç ranını azaltarak sertleşmiş betnun mekanik özelliklerini geliştirmektedir. Geleneksel betn üretiminde sıkça kullanılan linysülfnat (Şekil 2a), naftalin frmaldehit sülfnat ve melamin frmaldehit sülfnat (Şekil 2b) esaslı nrmal ve süperakışkanlaştırcılar, KYB üretiminde çğunlukla yetersiz kalmaktadır (Felekğlu ve Tsun Felekğlu, 204). Bu nedenle, her geçen gün kullanımı daha yaygın hale gelen Plikarbksilat esaslı süperakışkanlaştırıcılar KYB üretiminde daha çk tercih edilmektedir (Şekil 2c). Plikarbksilat esaslı süperakışkanlaştırıcılar, karbn bir ana zincir ve bu zincire bağlı çk sayıda yan zincirlerden luşmaktadır. Sahip ldukları bu çk dallı yapı sayesinde sınırsız mdifikasyn imkânları bulunmaktadır (Felekğlu ve Tsun Felekğlu, 204). DLVO Terisine göre, katkı ile çevrilmeden önce zıt yüklü çiment taneleri arasında van der Waals çekim kuvvetleri bulunmakta ve bu kuvvetler tpaklaşmaya neden lmaktadır. Katkı ilavesinde çiment taneciklerinin yüzeyine adsrbe lan katkı, yüzeyi negatif yükleyerek elektrstatik itki luşturmaktadır. Plikarbksilat esaslı katkılarda ise ilave sterik itki kuvvetleri luşmaktadır. Bunlardan ilk ikisi tüm katkılarda luşurken, plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcılarda ek larak gözlenen sterik itkinin kaynağı pliksietilen yan zincirlerdir (Yusaf vd., 203). Kimyasal yapılarına ve dzajlarına bağlı larak, plikarbksilat esaslı katkıların, betnun erken yaşlardaki dayanım kazanma hızını azaltarak priz gecikitirici etkilerinin lduğu bilinmektedir (Frunz vd., 200). Özellikle hazır betn sektöründe kullanılacak KYB nin, sahaya taşınması sırasında hızlı priz almaması, uygulanırken de akıcılığını kruması istenmektedir. Şekil 2. Betn üretiminde kullanılan akışkanlaştırıcı katkıların kimyasal yapıları a)linysülfnat b)naftalin frmaldehit sülfnat, Melamin frmaldehit sülfnat c)plikarbksilat (Giraudeau, 2009) Bu çalışmada, 3 farklı plikarbksilat esaslı katkının çiment hamurunun reljik özelliklerine etkisi incelenmiş, çiment hamuru reljik perfrmansı açısından hazır betn sektörü ihtiyacına en uygun katkı seçilerek, pratikte kullanılabilir KYB üretilmesi amaçlanmıştır. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 0
2. Deneysel Çalışmalar Deneysel çalışma kapsamında, ilk larak farklı özelliklere sahip 3 adet plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcı katkının, 2 farklı S/Ç ranına (0.25-0.30) sahip çiment hamurundaki reljik perfrmansları karşılaştırmalı larak bir remetre yardımıyla incelenmiştir. Daha snra akışkanlık arttırma ve kıvam kruma açısından en uygun süperakışkanlaştırıcı seçilmiş ve bu süperakışkanlaştırıcı kullanılarak 2 farklı S/Ç ranında (0.48-0.60) KYB üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen KYB ler; yayılma çapı, T 500 süresi, L-kutusu deneylerine tabii tutularak taze hal perfrmansları incelenmiştir. Sertleşmiş haldeki KYB örneklerinin ise basınç (3, 7 ve 28 günlük) ve yarmada çekme (7 ve 28 günlük) dayanımları test edilerek mekanik perfrmansları değerlendirilmiştir. 2.. Kullanılan Malzemeler ve Karışım Oranları Yapılan tüm deneylerde CEM-I 42,5 R tipi Prtland çimentsu (Tabl 2) ve viskzite artırmak için inert bir madde lan öğütülmüş kireçtaşı tzu kullanılmıştır. Kullanılan kireçtaşı tzunun özgül ağırlığı, 63 µm elek bakiyesi ve Blaine özgül yüzey alanı sırasıyla 2.58, %96, 443 m 2 /kg dır. Tabl 2. CEM-I 42.5R tipi çimentnun fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri Kimyasal analiz (%) Basınç Dayanımları (MPa) CaO 63.7 2 günlük 25.4 SiO 2 9.68 7 günlük 4. Al 2O 3 5.75 28 günlük 50.6 Fe 2O 3 3 Diğer Fiziksel Özellikler MgO 0.9 Kıvam Suyu 28.8 % Na 2O 0.2 Priz Başlangıç Süresi 35 dk. K 2O 0.83 Priz Bitiş Süresi 245 dk. SO 3 2.78 Hacim Sabitliği 2.5 mm Cl 0.0 Blaine 340 m 2 /kg Kızdırma kaybı 2.84 Özgül Ağırlık 3.4 Serbest CaO.55 Çözünmeyen 0.7 KYB üretiminde agrega larak D maks =5mm lacak şekilde kırma taş (5-5) ve ince agrega (0-5) kullanılmıştır. Agregaların elek analizleri ve fiziksel özellikleri Tabl 3 de verilmiştir. SV, GA ve BA harfleriyle kdlanmış 3 farklı plikarbksilat esaslı katkı kullanılmıştır. Katkıların üreticileri tarafından beyan edilen fiziksel özellikleri Tabl 4 de verilmiştir. Katkıların kimyasal yapıları ticari sır kapsamında lup, beyan edilmemiştir. Tabl 3. Karışımlarda kullanılan agregaların a) Elek analizi snuçları, b) Fiziksel özellikleri Elek Açıklığı (mm) Elekten geçen(%) 5-5 0-5 32 00 00 6 00 00 8 46 00 4 6 97 2 2 70 39 0.5 22 0.25 3 Elek altı 0 0 Özellik Kuru Özgül Ağırlık 2.70 2.59 K.Y.D Özgül Ağırlık 2.7 2.62 Su emme (%) 0.39.2 Gevşek BHA (kg/l).46.57 Sıkışık BHA (kg/l).64.85 Tabl 4. Kullanılan Akışkanlaştırıcıların Fiziksel Özellikleri Katkı GA BA SV Mdifiye Mdifiye Mdifiye İçeriği: sentetik sentetik sentetik karbksilat karbksilat karbksilat plimeri plimeri plimeri Renk: Yğunluk(@ 20 C): (TS 78 ISO 758) ph(@ 20 C): (TS 6365 EN262) kyu kahverengi pak açık kahverengi.065±0.02.06±0.02.0±0.02 g/cm 3 g/cm 3 g/cm 3 4.0±.5 4.0±.5 3.0±0.7 Önerilen dzaj: 0.5-2.0% 0.8-.5%.0-2.0% *Tüm katkıların suda çözünen klrür miktarı ve alkali sırasıyla TS EN 480-0 ve TS EN 480-2 standartlarında verilen sınır değerlerin altındadır. Yukarıda özellikleri verilen malzemeler kullanılarak iki farklı S/Ç ranında KYB tasarımı gerçekleştirilmiştir. KYB ve KYB2 tasarımlarının karışım ranları Tabl 5 de verilmiştir. Tasarımlar hazırlanırken, akıcılık ve kıvam kruma açısından en iyi perfrmans gösteren süper akışkanlaştırıcı katkı kullanımıştır. Katkının seçim kriterleri ve reljik parametrelere etkisi bir snraki bölümde ele alınmıştır. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602
Tabl 5. KYB tasarımlarının karışım ranları Malzeme Cinsi KYB ( kg\m 3 ) KYB2 ( kg\m 3 ) Çiment 364 362 Taş tzu 63 57 Su 76 29 5-5 kırma taş 6 650 0-5 kırma ince agrega 999 947 Süperakışkanlaştırıcı katkı 4. 5.2 2.2. Süper akışkanlaştırıcı katkıların reljik perfrmanslarının değerlendirilmesi ve uygun katkının seçimi Taze betn reljisi, KYB tasarımında istenilen akıcılığın sağlanabilmesi için önemli bir kriterdir. Özellikle yeni nesil plikarbksilat esaslı süper akışkanlaştırıcı katkılar kullanılarak taze haldeki betnun reljik özellikleri geliştirilebilmektedir. KYB nin akma özellikleri yayılma çapı, V kutusu, L kutusu gibi bazı deney yöntemleriyle tayin edilebilmektedir. Ancak bu deneylerde yüksek miktarda malzeme ihtiyacı lmakta, kendiliğinden yerleşebilirliğin sağlanamaması durumunda malzeme, emek ve zaman kaybı luşmaktadır. Yalnızca çiment hamuru ve katkı kullanılarak hazırlanacak az miktardaki karışımlarda reljik davranışlarının incelenmesi hem söz edilen kayıpların azalmasını hem de tasarımı düşünülen betnun taze haldeki davranışı hakkında bir ön fikire sahip lunmasını sağlayacaktır. Çimentlu süspansiynların (harç, hamur vb.) taze haldeki davranışı remetrelerle incelenebilir. Remetreler yardımıyla elde edilen akma eğrisi verileri yaygın larak Bingham ya da Hershell- Bulkley mdelleri ile ilişkilendirilmektedir (Wu ve An, 204). Akma davranışını açıklamak için eşik kayma gerilmesi, viskzite ve kayma hızı parametrelerinin bilinmesi gerekir. Eşik kayma gerilmesi ( ) malzemenin akmaya başlaması için uygulanması gereken en düşük gerilmedir. Bu değer kayma gerilmesi-defrmasyn hızı eğrisinin (akma eğrisi) y eksenini kestiği nktadır. Viskzite (µ) ise, akışkanın akmaya karşı gösterdiği direnç larak tanımlanabilir ve kayma gerilmesinin defrmasyn hızına ranını ifade eder. Viskzite sabit bir değer alabileceği gibi kayma hızına bağlı larak değişen değerler alabilir. GA, SV ve BA katkıları değişik ranlarda (%0.5, %, %.5) kullanılarak, iki farklı S/Ç ranına sahip (0.25 ve 0.30) 400 cm 3 hacimli çiment hamurları hazırlanmıştır. Karışım hazırlandıktan hemen snra (t=0) ve saat beklemenin ardından (t=), bilyalı bir remetre (Antn Paar Physica MCR5 BMS) yardımıyla akma eğrileri elde edilmiştir. Kayma gerilmesi kayma ranı bağıntısı Rheplus prgramında yazılan 5 aşamalı kayma ranı makrsu kullanılarak elde edilmiştir (Şekil 3). 8 mm çaplı metal bilyenin çiment hamuru içerisinde dönüşü sırasında bilye üzerinde bir sürtünme direnci luşur. Oluşan bu direnç mment hesabı için kullanılmaktadır. Bilyenin dönüş hızı Şekil 3 te sunulan makr ile değiştirilirken, Shatzmann dönüşümleriyle mment kayma gerilmesine, dönme hızı da kayma ranına çevrilmektedir (Shatzmann vd., 2003). Kayma gerilmesidefrmasyn hızı ile defrmasyn hızı-viskzite eğrilerinin elde edilmesinde kararlı rejime ulaşılan sn aşamadaki (Şekil 3, V. aşama) veriler kullanılmıştır. Çiment hamurlarının eşik kayma gerilmeleri ( ) ve farklı defrmasyn hızlarındaki anlık viskziteleri ( ve ) elde edilen s 5s eğrilerden Şekil 4 te gösterildiği gibi kunmuştur. Şekil 3. Rheplus- 5 aşamalı kayma ranı makrsu AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 2
Şekil 4., ve değerlerinin %0.5 (mr), % s 5s (mavi) ve %.5 (yeşil) BA katkılı çiment hamuru verilerinden kunması Ayrıca, katkıların t=0 ile t= saatteki reljik özelliklerinin (, ve ), kullanım s 5s ranlarına bağlı larak değişimleri grafiklere dönüştürülerek katkı perfrmansları kıyaslanmıştır (Şekil 5-8). 0.25 S/Ç ranında katkısız larak hazırlanan kntrl numunesi ldukça kıvamlı bir yapıda lduğundan remetrenin bilyesinin dönmesine izin vermemiş ve veri alınamamıştır. Ancak, katkı kullanımı ile çiment hamurunun eşik kayma gerilmesi önemli ölçüde azalmış ve katkılı çiment hamuru içinde remetre bilyesi döndürülerek veri alınabilmiştir (Şekil 5a). Düşük dzajlarda, kullanılan SV katkısı t= saat snra halen eşik kayma gerilmesini azaltıcı etki gösterirken, GA ve BA katkıları t= saat snunda eşik kayma gerilmesini azaltıcı etkisini kaybetmiştir. Daha yüksek dzajlarda katkı kullanıldığında, zamanın eşik kayma gerilmesi üzerine etkisinin azaldığı görülmektedir (Şekil 6a). Defrmasyn hızının, sn - Pa.s lduğu andaki viskzite değeri ( ) çiment hamurunun s akmaya başladığı andaki akma direncini ve 5 sn - anındaki değeri ( ) ise pmpalanma ya da 5s püskürtme anındaki akma direncini temsil etmektedir. %0.5 ranında GA ve BA katkıları kullanılan örneklerin t= saat snraki s değerleri artarken, %0.5 SV katkısı kullanılan örnekte önemli bir değişiklik lmamıştır (Şekil 5b, 6b). % katkı kullanım ranında değerleri s minimum seviyelerdedir (Şekil 5b, 6b). Kullanılan katkı miktarı arttıkça t=0 anında GA katkısı µ değerine fazla bir etki göstermezken, SV ve BA katkılı örneklerin değerleri giderek azalma 5s eğilimindedir (Şekil 5c). SV ve GA katkılarının % ve üzeri dzajda kullanıldığı çiment hamurlarında değerleri saat bekleme snrasında daha 5s düşük ölçülmüştür (Şekil 5c, 6c). Bu durum, üretilen çiment hamurunun SV ve GA katkılarının etkinliklerini kaybetmediklerini, zaman geçmesine rağmen işlenebilirliğinin yüksek lduğunu göstermektedir. S/Ç ranının 0.25 den 0.30 a çıkartılması örneklerin, ve değerlerinde katkı dzajına göre s 5s değişmekle beraber önemli ölçüde azalma meydana getirmiştir. değerleri, tüm örnekler için aradan bir saat geçmesine rağmen hala çk düşük seviyelerde kalmaktadır (Şekil 7a, Şekil 8a). Katkı kullanım ranı arttıkça örneklerin ve s 5s değerleri giderek azalmakta (Şekil 7b-c, Şekil 8b-c) hatta değeri SV katkısında 0.85 Pa.s gibi 5s ldukça düşük seviyelere düşmektedir (Şekil 8c). S/Ç ranı 0.30 lan örneklerde ise SV ve GA katkısının kullanıldığı çiment hamurlarında katkı ranı % in üzerine çıktığında, katkı dzajının fazla gelmesinden dlayı çiment hamurunda çökelme meydana gelmiş ve veri alınamamıştır. Tüm katkılar, çiment hamurunun eşik kayma gerilmesini büyük ölçüde azaltmıştır. Özellikle S/Ç ranının 0.30 lduğu karışımlarda % katkı kullanılmasıyla elde edilen veriler (Şekil 7c, Şekil 8c), SV katkısını perfrmans açısından diğer katkıların önüne geçirmektedir. Ayrıca, düşük S/Ç ranlarında SV katkısı eşik kayma gerilmesini en düşük dzajda kullanılması halinde bile yaklaşık saat süreyle diğer katkılara nazaran düşük seviyelerde tutmuştur. Sahip lduğu bu avantajlardan dlayı ikinci aşamada üretilen KYB lerde SV katkısı kullanılmıştır. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 3
(a) (a) (b) (b) (c) Şekil 5. Süper akışkanlaştırıcı katkı içeren, S/Ç ranı 0.25 lan çiment hamurunun, t=0 saat anındaki reljik perfrmansları 2.3. KYB üretimi SV katkısının kullanılacağı KYB karışım ranları Tabl 5 de verilmiştir. KYB ve KYB2 kdu KYB lerin S/Ç ranları sırası ile 0.48 ve 0.60 dır. İki seriden de 45 dm 3 lük karışımlar, 00 dm 3 efektif karıştırma hacmi bulunan bir betniyer yardımı ile labratuvar rtamında hazırlanmıştır. İlk larak iri ve ince agrega dakika süre ile karıştırılmış, snrasında çiment ve öğütülmüş kireçtaşı tzu ilave edilerek kuru karışım dakika daha karıştırılmaya devam edilmiştir. (c) Şekil 6. Süper akışklanlaştırıcı katkı içeren, S/Ç ranı 0.25 lan çiment hamurlarının, t= saat anındaki reljik perfrmansları Ardından bir miktar süperakışkanlaştırıcı katkı karışım suyuna katılarak karışıma ilave edilmiştir. 2 dakikalık bir karıştırma süresinin ardından taze haldeki betndan örnek alınarak yayılma çapı hedefi lan 750 mm değerinin sağlanıp sağlanmadığının kntrlü yapılmıştır (Şekil 9). Aynı zamanda T 500 süresi de ölçülmüştür (500 mm yayılma çapına ulaşma süresi). Gerekli lması durumunda süperakışkanlaştırıcı katkı ilave edilmiştir. Nihai süperakışkanlaştırıcı miktarları Tabl 5 de verilmiştir. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 4
(a) (a) (b) (b) (c) Şekil 7. Süper akışkanlaştırıcı katkı içeren, S/Ç ranı 0.30 lan çiment hamurunun, t=0 saat anındaki reljik perfrmansları Hedeflenen yayılma çapı değerini sağlayan taze betn ile L kutusu deneyleri yapılmıştır (Şekil 0). Sertleşmiş betn deneyleri içinse iki karışımdan da 5*5*5 küp ve 0 cm çap, 20 cm yüksekliğinde silindir numuneler her yaşta üçer adet test edilmek üzere kalıplara alınmıştır. Üretilen KYB lerden taze halde alınan örneklere ilk anda yayılma testi uygulanmış ve her iki örnek de 780 mm yayılma çapı değerine ulaşmıştır. saatlik bekleme süresi snunda tekrarlanan yayılma testinde iki karışımın da yayılma çapları 740 mm ye (c) Şekil 8. Süper akışkanlaştırıcı katkı içeren, S/Ç ranı 0.30 lan çiment hamurunun, t= saat anındaki reljik perfrmansları gerilemiş %5 civarında yayılma kaybı luşmuştur. T 500 süreleri ise sırasıyla 0s ve.5s değerine çıkmıştır. Özellikle KYB karışımında yayılma çapı kaybı ldukça düşük mertebede iken viskzite artışının yüksek lduğu betnun akış hızının azaldığı gözlenmiştir. KYB2 karışımı ise yayılma hızı azalmasına rağmen saat önceki özelliğini büyük ölçüde krumuştur. EFNARC (2005) e göre KYB karışımı VS2 (T 500 süresi 2 saniyeden uzun), KYB2 karışımı ise VS sınıfına (T 500 süresi 2 saniyeden kısa) girmektedir. Yapılan L kutusu deneylerinde ise her iki karışımda da dnatılar arasından geçiş AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 5
yeteneği prblemi gözlenmemiş ve L-kutusunun uç nktasına kadar seviyelenme farkı luşmamıştır. Geçiş yetenekleri %00 larak belirlenmiş, ancak KYB2 karışımı KYB karışımına göre daha kısa sürede L kutusunun kalıbına yerleşmiştir. EFNARC' a göre her iki karışım da PA2 (L-Kutusunda ölçülen geçiş yeteneği ranı 3 dnatılı geçiş için %80 in üzerinde) kategrisindedir (Şekil 0). Şekil 9. Yayılma çapı kntrlü Şekil 0. L kutusu deneyi KYB lerden alınan küp ve silindir numuneler 3., 7. ve 28. günde sırasıyla basınç ve yarmada çekme deneyleri için kullanılmıştır. Tek eksenli basınç deneyi 300 tn kapasiteli pres kullanılarak 680 kgf/sn yükleme hızıyla gerçekleştirilmiştir. Silindir numunelerin yarmada çekme deneyleri aynı preste çelik bir yükleme çerçevesi kullanılarak 94 kgf/sn yükleme hızıyla yapılmıştır. KYB (S/Ç=0.48) karışımı ilk 3 günde basınç dayanımının %55.4' sine, KYB2 (S/Ç=0.60) karışımı ise %58.5' üne ulaşmıştır. 7. günde KYB (S/Ç=0.48) karışımı basınç dayanımının %86 sına KYB2 karışımı ise %80 ine ulaşmıştır. 28 günlük basınç dayanımları KYB serisi için 44 MPa, KYB2 serisi için 42 MPa larak belirlenmiştir. S/Ç ranları arasında önemli derecede fark lmasına rağmen KYB ve KYB2 serilerinin 28 günlük basınç dayanımlarının arasındaki fark beklenmedik şekilde düşük çıkmıştır. KYB serisinde mekanik özelliklerin gelişiminin kullanılan katkı dzajının yüksekliği nedeniyle lumsuz etkilendiği düşünülmektedir. Diğer yandan daha düşük dzajda katkı kullanılarak üretilen KYB2 serisinde böyle bir prblemle karşılaşılmamış, hedeflenen mekanik özelliklere ulaşılmıştır. Bu açıdan KYB2 tasarımının SV katkılı KYB üretiminde hem teknik hem de eknmik larak daha avantajlı lduğu söylenebilir. Silindir numuneler ile 3, 7 ve 28 günde yapılan yarmada çekme deneylerinde ise KYB numuneleri sırasıyla 2.6, 2.7 ve 3.4 MPa, KYB2 numuneleri ise 2.4, 2.9 ve 3. MPa dayanım değerleri vermiştir. Bu snuçlar, zamana bağlı larak yarmada çekme dayanım KYB lerin basınç dayanımına benzer şekilde arttığını göstermektedir. Ayrıca numunelerin kırılma yüzeyleri incelendiğinde 3. ve 7. günde kırılmanın matris-agrega arayüzeyinden gerçekleştiği 28. günde ise matris-agrega aderansının gelişerek kırılmanın agregada luştuğu gözlenmiştir. Tabl 6. KYB lerin taze hal ve mekanik özellikleri Yayılma çapı (mm), T500 süresi (s) Basınç dayanımı (MPa) Yarmada çekme dayanımı (MPa) Seriler t=0 t=saat t=0 t=saat 3g 7g 28g 3g 7g 28g KYB 780 740 3.5 0 24.4 37.8 44 2.6 2.7 3.4 KYB2 780 740.0.5 24.6 33.6 42 2.4 2.9 3. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 6
3. Snuçlar ve Değerlendirme Bu çalışmada 3 farklı süper akışkanlaştırıcı katkı (GA, SV, ve BA) kullanılarak farklı S/Ç ranlarında çiment hamurları hazırlanmış ve akış özellikleri bilyalı bir remetre yardımıyla kapsamlı şekilde incelenmiştir. t=0 ve t= saatte çiment hamurları için ölçülen eşik kayma gerilmesi, sn - ve 5sn - kayma hızlarındaki viskzite değerleri dikkate alındığında, hazır betn sektörü için incelenen katkılar arasında en uygun katkı türü SV katkısı lduğu söylenebilir. Reljik incelemelerden snra, ilk anda yüksek akıcılığı düşük dzajlarda bile sağlama ve başlangıçtaki reljik özelliklerini kruma açısından uygun bulunan SV katkısı ile 2 farklı KYB (S\Ç=0.48, S\Ç=0.60) üretimi yapılmıştır. Her iki karışım da ilk anda 780 mm yayılma çapına ulaşmış ve yayılma çapını saat snunda büyük ölçüde krumuştur. Üretilen KYB'ler aynı zamanda S/Ç ranına göre değişen akış hızlarına sahiptir. S/Ç ranı yüksek lan KYB2 betnunun akış hızı yüksekken daha düşük S/Ç ranına sahip KYB betnunun akış hızı daha düşüktür. T 500 süreleri KYB2 karışımında ilk anda saniye iken t= saatte.5 saniyeye, KYB karışımında ise ilk anda 3.5 saniye iken t= saatte 0 saniyeye çıkmıştır. Her iki karışımda da L kutusu geçiş yeteneği KYB şartlarını sağlamıştır. Basınç dayanımı gelişimi ve yarmada çekme dayanımı snuçları dikkate alındığında, daha düşük katkı dzajı ile kendiliğinden yerleşebilirlik özelliği sağlanarak üretilen KYB2 karışımının C30/37 sınıfı KYB üretiminde hem teknik hem de eknmik larak hazır betn sektörü için daha avantajlı lacağı tespit edilmiştir. Teşekkür Bu makalede sunulan deneysel çalışmaların gerçekleştirilmesindeki katkılarından dlayı, İnş. Müh. Hakan Sümengen ve İnş. Müh. Kemal Çetin e teşekkür ederiz. Kaynaklar Aykan, G., Gürl, G., Tezel, O.O., Yüceer, Z., 2004. Kendiliğinden Yerleşen Betn Deney Metdları ve Uygulama Örnekleri. Hazır Betn Kngresi, Bildiriler Kitabı, İstanbul, 266-276. Beygi, M.H.A., Kazemi, M.T., Amiri, J.V., Nikbin, I.M., Rabbanifar, S. and Rahmani, E., 204. Evaluatin f the effect f maximum aggregate size n fracture behavir f self cmpacting cncrete. Cnstructin and Building Materials, 55, 202 2. EFNARC, 2005. The Eurpean Guidelines fr Self Cmpacting Cncrete, May, 68. Felekğlu, B., 2003. Kendiliğinden yerleşen betnların fiziksel ve mekanik özellikleri. YL Tezi, Dkuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 273. Felekğlu, B., and Tsun Felekğlu, K., 204. Kendiliğinden Yerleşen Betn Üretiminde Plikarbksilat Esaslı Süper Akışkanlaştırıcı Katkıların Kullanımı. Hazır Betn, 24, Temmuz-Ağusts, 60-69. Frunz, L., Ltens, D., Flatt, R.J., Wmbacher, F., and Velten, U., 200. Prductin and Placement f Self- Cnslidating Cncrete., Khayat, K.H., and Feys, D. (editrs), RILEM Bkseries, 53-63. Hughes, D.G., Knight, G.F., and Mansky, E.F., 2002. Self- Cnslidating Cncrete Case Studies Shw Benefits t Precast Cncrete Prducers. First Nrth American Cnference n the Design and Use f Self- Cnslidating Cncrete, 405-42. Okamura, H., and Ouchi, M., 2003. Self-Cmpacting Cncrete. Jurnal f Advanced Cncrete Technlgies, (), 5-5. Schatzmann, M., Fischer, P., and Bezzla, G.R., 2003. Rhelgical Behaviur f Fine and Large Particle Suspensins. ASCE Jurnal f Hydraulic Engineering, 29(0), 796-803. Uysal, M., and Yilmaz, K., 20. Effect f mineral admixtures n prperties f self-cmpacting cncrete. Cement & Cncrete Cmpsites, 33, 77-776 Wu, Q., and An, X., 204. Develpment f a mix design methd fr SCC based n the rhelgical characteristics f paste. Cnstructin and Building Materials, 53, 642 65. Yusaf, M., Siddiqi, Z.A., Sharif, B., and Khan, A.H., 203. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 7
Perfrmance f 3rd Generatin Lcally Available Chemical Admixtures in the Prductin f SCC. Pakistan Jurnal f Engineering and Applied Sciences, 2, 9-20. AKÜ FEMÜBİD 5 (205) 025602 8