TANE İNCELİĞİNİN TRASLI ÇİMENTO ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ Ahmet ÇAVDAR; Şükrü YETGİN KTÜ Gümüşhane Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü Tel.: 0456 2337425; Fax: 0456 2337427; ahmcavdar@hotmail.com yetgins@hotmail.com 1 GİRİŞ Doğal katkı maddesi olarak kullanılan puzolanların (tras) çimentoların bir çok özelliklerine olumlu yönde etki ettikleri gerek deneyimlerden gerekse kaynaklardan anlaşılmaktadır. Özdeş biçimde çimentoların inceliklerinin, diğer bir söyleyişle özgül yüzeylerinin değiştirilmesiyle çimentonun bir çok özelliğinde değişimler söz konusu olduğu da gözlemlenebilmektedir. İçerisinde yüksek oranda SiO 2 ile Al 2 O 3 bulunan tüf çeşidi kayaçlar, asidik özellik taşımakta olup çimentoda tras olarak kullanılabilmekte ve ince öğütülebilmesi sayesinde şişerek çimento içerisindeki kılcal boşlukları doldurduğu gibi asitli, sülfatlı ortamlarda da öncelikle betonun bağlayıcı dokusunu (çimento hamuru) daha dirençli bir konuma getirmektedir. Tras, çimento içerisinde ilk sırada serbest CaO ögesiyle ancak yavaş bir tepkimeye girerek taze betonun hidratasyon hızını ve ısısını düşürmekte, böylece daha düzgün kristalleşmeyi sağlayarak uzun sürede ( 6 ay ) beton dayanımına olumlu etki etmektedir. Ülkemizde bol miktarda bulunan, bu özelliklere uygun tüf çeşitlerinin çimento üretiminde kullanılmasıyla önemli ölçüde hammadde ve enerji tasarrufu sağlanacağı açıktır. Bu çalışmada, ele alınan traslı çimento örneğinin tane inceliği değiştirilerek, bu değişimin bu çeşit çimentolarda dayanım, hacim genleşmesi, katılaşma süresi gibi özelliklere nasıl etki ettiği deneysel olarak incelenip sonuçlar mühendislik biliminin gereğine uygun olarak ortaya konulacaktır. 2 YÖNTEM Çalışma sırasında tras oranı, türü sabit tutulmuştur. TS 26 ya göre traslı çimento sınıfına giren karışım, içerisinde %70 oranında klinker, %25 oranında tras ve %5 oranında da alçı katılımıyla meydana getirilmiştir. Öngörülen deneyler sırayla
Tane büyüklüğü, Özgül yüzey, Katılaşma (Priz) süresi, Hacim genleşmesi, Basınç dayanımı özelliklerinin belirlenmesi amacıyla TS 24 temel alınarak gerçekleştirilmiştir. Puzolan malzeme olarak seçilen tras türünün kimyasal, fiziksel ve çimento içerisinde tepkime yeteneği (puzolanik aktivitesi) ilk sırada belirlenmiştir. Daha sonra karışım örneği aynı değirmende, değişik sürelerde öğütülmek suretiyle beş farklı incelikte çimento elde edilmiştir. Ayrıca karşılaştırmak (çizelge 1) amacıyla bir de portland çimentosu örneği deneylere tabi tutulmuştur. Çizelge 1: Çimento örneklerinin tane inceliği 200µ luk elekte kalan kütle (%) 90µ luk elekte kalan kütle (%) Özgül yüzey (cm 2 /gr) PÇ 0,1 3,7 2847 TÇ1 0,3 8,0 2822 TÇ2 0,2 7,4 2834 TÇ3 0,2 4,9 2933 TÇ4 0,1 3,4 3170 TÇ5 0,1 1,6 3714 Çalışma sırasında tane inceliğinin etkisi incelenirken, daha çok özgül yüzey değerleri (Blaine) temel alınmakla birlikte eleme deneyi sonuçları da göz önünde bulundurulmuştur. Kaynaklar çimento inceliğinin betonların mekanik dayanımları üzerinde etkisi olduğunu bildirmekte, ancak bu etkinin daha çok erken dayanım üzerinde özünü göstermekte olduğu, geç dayanıma ise aynı oranda katkı sağlamadığını söylemektedir (Kocataşkın, 1965). Böylece çalışmanın bu aşamasında traslı çimentolarda tane inceliğinin artışıyla erken dayanım arasındaki ilişki gösterilmiş olacaktır. İncelik değerleri bilinen TÇ1, TÇ2, TÇ3, TÇ4 ve TÇ5 çimentolarıyla 1, 2, 7 ve 28 günlük basınç dayanımı deneyleri yapılmış olup elde edilen sonuçlar gerek sayı dizimi (çizelge 2) gerekse grafik olarak (görüntü 1) gösterilmiştir.
Çizelge 2. Çimento özgül yüzeyi ile basınç dayanımı (N/mm 2 ) arasındaki ilişki. Örnek ÖzgülYüzeyi N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 (cm 2 /gr) (28gün) (7gün) (2gün) (1gün) TÇ5 3714 49.1 35.9 17.1 9.2 TÇ4 3170 42.8 30.4 14.1 7.4 TÇ3 2933 42.2 30.2 12.5 8.0 TÇ2 2834 35.5 23.7 12.4 6.7 TÇ1 2822 35.6 23.9 13.3 6.7 Bu anlatımlardan görüldüğü gibi traslı çimentonun özgül yüzeyi dolayısıyla tane inceliği arttıkça basınç dayanımı da kabul edilebilir bir doğrusallıkla yükselmektedir. Ayrıca aynı grafiğe (görüntü 1) göre basınç dayanımlarındaki artma oranı numunelerin bekletme süresine bağlı olarak da gelişme göstermektedir; Nitekim 7 ile 28 günlük numunelerin basınç dayanımlarındaki artış oranlarının 1 ile 2 günlük numunelerin basınç dayanımlarındaki artış oranlarından daha yüksek olduğu eğim farkından açık olarak anlaşılmaktadır. 28 gun 40.00 Dayanim (N/mm2) 20.00 7 gun 2 gun 1 gun 0.00 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4000 Blaine Yuzeyi (cm2/gr) Görüntü 1: Özgül yüzey ile basınç dayanımı arasındaki ilişki
Diğer yandan 7 ve 28 günlük numunelerin basınç dayanımları kendi aralarında karşılaştırıldığında, doğrunun eğimi üzerinde, daha erken deneye tabi tutulan numunelere göre aynı oranda bir artış kaydedilmediği de gözden kaçmamaktadır. Katılaşma başlangıcı ve sonunun belirlenmesi ile ilgili olarak yapılan deneyler çimentonun tane inceliğinin artmasıyla gerek başlama süresinin gerekse sonlanma süresinin kısaldığı izlenimi verilmiş olmaktadır. Ayrıca TÇ1 ve TÇ2 örnekleriyle yaklaşık eşit düzeyde inceliğe sahip olan portland çimentosu örneğinin de traslı çimentolara yakın katılaşma özellikleri sergiledikleri görülmektedir. Bununla birlikte, yüksek oranlarda doğal puzolan karışımlarıyla elde edilen çimentoların katılaşma sürelerinde önemli ölçüde gecikmeler olduğunu da kaynaklar bildirmektedir (Erdoğdu; Tokyay; Türker, 2001). Sonuncu olarak da traslı çimento örneğinin inceliği artırılarak oluşturulan TÇ1, TÇ2, TÇ3, TÇ4 ve TÇ5 çimento örnekleriyle harçlar yapılmış ve hacim genleşmelerindeki değişim incelenmiş olup bu sonuçlar portland çimentosu sonucu ile de karşılaştırılmıştır. Sonuçlar çimentonun tane inceliğinin artmasıyla hacım genleşmesinde, daha çok azalan bir artışla eğrisel bir yükselme olduğunu göstermiştir. 3 SONUÇ DEĞERLENDİRMESİ Bu çalışmada düşük sayılabilecek oranda tras karıştırılmasıyla çimentonun tane inceliğinin daha az enerji harcanarak arttırılabileceği, bu sayede taze betonun işlenebilirliğine katkı sağlanabileceği, katılaşma süresinin uzatılabileceği ve böylece çimentonun genel olarak dayanıklılığını arttırılabileceği ortaya konulmaktadır. Tane inceliğinin artmasıyla ortaya çıkan hacım genleşmesindeki azalan orandaki artış ise çimentonun dayanıklılığını etkilemekten uzak kalmaktadır. 4 KAYNAKLAR 1) Lea, F. M; The Chemistry of Cement and Concrete; Edward Arnold (Publishers) Ltd.; Glasgow, 1970 2) Scholz, W; Baustoffkenntnis; Werner-Verlag; Düsseldorf; 1991 3) Locher, F, W; Zement; VBT; Dusseldorf; 2000 4) Kocataşkın, F; Çimento ve Özellikleri Hakkında Ne Biliyoruz; İTÜ Matbaası; Gümüşsuyu, 1965
5) Erdoğdu,K.E.; Traslar ve Traslı Çimentolar; TÇMB AR-GE Enstitüsü; Ankara; 2001