Çimento, silis dumanı ve öğütülmüş pomzanın görünümü

0 20 40 60 80 100 0.9 1.3 1.8 2.6 3.7 5 7.5 10.5 15 21 28 36 51 73 E lek ten G eç en M ik ta r (%) Elek Çapı (µm)

Çimentonun Elek Analizi Pomzanın Elek Analizi

35 3.1.2 Öğütülmüş pomza

Öğütülmüş pomza (ÖP), Nevşehir Mikromin Maden San. ve Tic. A.Ş.’den sağlanmış olup, kimyasal özellikleri Çizelge 3.1’de verilmiştir. Pomzanın özgül ağırlığı 2.33 olup, elek analizi sonuçlarına göre granülometri eğrisi Şekil 3.1’deki gibi elde edilmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan ÖP malzemesinin puzolanik aktivitesi 7 günlük numunelerde % 63 olurken, 28 günlük numunelerde % 81 değerine ulaşmıştır. Elde edilen sonuçlar, kullanılan ÖP malzemesinin puzolanik aktivitesinin TS EN 197-1 (2012) ve ASTM C 311 (2013) standartlarına uygun olduğunu göstermiştir. Karışımlarda kullanılan ÖP malzemesinin inceliklerini gösteren granülometri eğrisi Şekil 3.1’de verilmiştir. Bu şekilde görüldüğü gibi ÖP çimentodan daha incedir. ÖP malzemesinin tamamı 43 µm elekten geçmiştir. Diğer bağlayıcılarla birlikte çimento yerine kullanılan ÖP malzemesinin görünümü Fotoğraf 3.1’de verilmiştir.

3.1.3 Silis dumanı

Deneysel çalışmada kullanılan silis dumanı (SD) Antalya Etibank Elektrometalurji fabrikasından temin edilmiştir. Beton karışımlarında çimento ile yer değiştirilerek kullanılan SD malzemesinin kimyasal özellikleri Çizelge 3.1’de verilmiştir. Çalışmada çimento yerine kullanılan SD malzemesinin özgül ağırlığı 2.3 ve birim ağırlığı 247 kg/m³ olarak belirlenmiştir. SD malzemesinin görünümü Fotoğraf 3.1’de verilmiştir.

3.1.4 Agrega

Deneysel çalışmada kullanılan 0-5 mm dane boyutlarında kırmataş I (KT-I), 5-12 mm dane boyutlarında kırmataş II II) ve 5-22 mm dane boyutlarında kırmataş III (KT-III) agregaları Niğde Başmakçı bölgesinden temin edilen kalker agregalarıdır. Ayrıca karışımlarda Nevşehir’in Gülşehir ilçesi belediyesine ait tesislerden temin edilen 0-5 mm dane boyutlarında doğal kum kullanılmıştır. Beton karışımlarında kullanılan en büyük agrega dane çapı 22 mm’dir. Tüm beton karışımlarında üç farklı seride kırmataş ve doğal ince dere agregası olmak üzere dört farklı agrega kullanılmıştır. Karışımlarda kullanılan agregaların dane çapları, özgül ağırlıkları ve karışım oranları Çizelge 3.3’de verilmiştir. Beton karışımlarında kullanılan agregaların özgül ağırlığı TS EN 1097-6 (2007) standardına göre belirlenmiştir.

36

Çizelge 3.3. Kullanılan agregaların dane çapı, özgül ağırlığı ve karışım oranı

Agrega Kodu

Dane Çapı

(mm) ^Malzeme Özgül Ağırlık Karışım Oranı %

Doğal Kum 0-5 Doğal dere 2.48 25

Kırmataş I 0-5 Kalker 2.54 25

Kırmataş II 5-12 Kalker 2.70 10

Kırmataş III 5-22 Kalker 2.72 40

Deneysel çalışmada, beton karışımlarında kullanılan dört farklı agrega grubunun karıştırılmasıyla oluşturulan agregaların eleklerden geçen yüzde miktarları ve elek çapları Çizelge 3.4’de verilmiştir. Ayrıca TS 802 (2009) standardında verilen elek analizi sınır değerleri ile karışımlarda kullanılan elek analizi değerlerinin eğrileri Şekil 3.2’de görüldüğü gibi elde edilmiştir. Deneysel çalışmada, agrega harmanı oluşturulurken beton karışımlarında kullanılacak agregaların elek analizi değerlerinin, TS 802 (2009) standardında verilen beton karışımlarında kullanılabilecek agrega sınır değerleri arasında kalmasına özen gösterilmiştir. Özellikle daha uygun bir granülometri ile daha yoğun bir beton elde edilmesi için kullanılacak agregaların elek analizi değerlerinin A ve B eğrileri arasında kalması sağlanmıştır.

Şekil 3.2. Karışımlarda kullanılan agreganın elek analizi (en büyük dane çapı 22 mm)

0 20 40 60 80 100 0.063 0.15 0.25 0.5 1 2 4 8 11.2 16 22.4 31.5 E lek ten G eç en (%) Elek Çapı (mm) TS A TS B TS C Deney Agregası

37

Çizelge 3.4. Beton karışımlarında kullanılan agreganın elek analizi

Elek Açıklığı (mm)

Elekten Geçen Yüzde Miktar Alt Sınır Orta Sınır Sınır ^{Üst Kullanılan} Agrega 31.5 100 100 100 100.00 22.4 98 99 100 100.00 16 85 92 99 93.83 11.2 68 79 90 76.34 8 48 63 77 62.03 4 33 49 64 50.47 2 22 37 52 32.76 1 15 28 41 20.07 0.5 10 20 30 13.25 0.25 6 13 20 8.01 0.15 3 7 11 5.04 0.63 1 3 5 1.54 3.1.5 Süper akışkanlaştırıcı

Deneysel çalışmada, taze beton karışımlarında kıvam ve işlenebilirliği sağlamak amacıyla TS EN 934-2+A1 (2013) ve ASTM C 494-99a (2002) standartlarına uygun süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkısı kullanılmıştır. Karışımlarda kullanılan süper akışkanlaştırıcı; polikarboksilik eter esaslı, yüksek oranda su azaltan, erken ve ileriki günler için yüksek dayanım ve dayanıklılığa gereksinim duyulan betonlar için geliştirilmiş, yeni nesil süper akışkanlaştırıcı beton katkı malzemesidir. Bu akışkanlaştırıcı kendiliğinden yerleşen ve sıkışan beton üretiminde, sık donatılı betonarme elemanlara kolay yerleşebilen beton üretiminde, dayanımı ve dayanıklılığı yüksek beton üretiminde, hazır beton üretiminde, prekast ve prefabrik beton üretiminde kullanılabilmektedir. Özel olarak +20 °C ve % 50 bağıl nem koşullarında üretilen süper akışkanlaştırıcı ile ilgili teknik özellikler Çizelge 3.5’de verilmiştir. Karışımlarda kullanılan süper akışkanlaştırıcının özelliği polikarboksilik eter esaslı sıvı olup yoğunluğu 1.082–1.142 kg/litre arasında değişebilmektedir. Beton karışımlarında süper akışkanlaştırıcı katkı oranı çökme değerlerini 14 2 sağlayacak şekilde % 2.5 ile % 4 oranları arasında kullanılmıştır.

Çizelge 3.5. Kullanılan süper akışkanlaştırıcının özellikleri

Malzemenin yapısı Polikarboksilik Eter Esaslı

Renk Amber

Yoğunluk 1.082 – 1.142 kg/litre

Klor içeriği % < 0.1

38 3.1.6 Karışım suyu

Beton üretiminde kullanılan su üç farklı görev üstlenmektedir. Suyun birinci görevi çimento malzemesi ile birleşerek hidratasyonun başlamasını sağlamaktır. İkinci görevi, beton üretiminde çimento ve agrega tanelerinin yüzeyini ıslatarak taze betonun istenilen kıvam ve işlenebilmesini sağlamaktır. Üçüncü görevi ise, üretilmiş ve yerine yerleştirilmiş olan betonun yüzeyinin ıslak tutularak, beton içerisinde bulunan suyun buharlaşmasını önleyerek, kimyasal reaksiyonların gelişebilmesi için betonda yeteri kadar suyun var olmasını gerçekleştirmektir. Deneysel çalışmada, karışım ve bakım suyu olarak Niğde Belediyesine ait şehir şebekesinden sağlanan içme suyu kullanılmıştır. Çeşitli kaynaklarda beton üretiminde ve bakımında kullanılan su genel anlamda içilebilir su olarak ifade edilmektedir. Bundan dolayı beton karışımlarında şehir şebeke suyu kullanılmıştır.

3.2 Beton Karışım Oranları

Yapılan deneysel çalışmada, karışımlarda 1 m3 beton üretiminde kullanılan malzeme miktarları Çizelge 3.6’da verilmiştir. Beton üretiminde kullanılan malzemelerin karışım miktarları TS 802 (2009) standardına göre belirlenmiştir. Tüm beton karışımına giren malzemeler ağırlık (hacim olarak değil) olarak kullanılmıştır. Karışım hesaplarında, su-bağlayıcı oranı 0.25 olarak alınmıştır. Su-su-bağlayıcı oranını 0.25’e indirmek için yüksek oranda süper akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Ayrıca, bağlayıcı miktarı da 450 kg/m3 olarak seçilmiştir. Karışım hesapları için hapsolmuş hava miktarı TS 802 (2009) standardından alınarak, gerekli olan agrega miktarının hacmi hesaplanmıştır. En son olarak ise, hacim olarak bulunan tüm karışımlar özgül ağırlıklarına bölünmüştür. Böylece beton karışımlarında kullanılacak malzemelerin ağırlıkları belirlenmiştir. Karışım hesaplarında su-bağlayıcı oranının 0.25 olarak düşük alınmasının amacı, yüksek dayanımlı ve yüksek performanslı beton elde edebilmek içindir. Bilindiği gibi su-bağlayıcı oranı düştükçe, daha yüksek dayanımlı ve yüksek dayanıklı beton elde edilebilmektedir. Beton karışımlarındaki düşük su-bağlayıcı oranına sahip bağlayıcı hamuru içerisinde, daha az sayıda kapiler boşluk oluşur. Kapiler boşluk oranının az oluşması, geçirimsizliği, bağlayıcı hamurun dayanım ve dayanıklılığını arttırır. Buna bağlı olarak da betonun dayanımı ve dayanıklılığı artar.

39

Yapılan deneysel çalışmada, çimento (C), silis dumanı (SD), öğütülmüş pomza (ÖP), su, süper akışkanlaştırıcı (SA), 0-5 mm dane boyutlarında doğal kum (DK), 0-5 mm dane boyutlarında kırmataş I (KT-I), 5-12 mm dane boyutlarında kırmataş II (KT-II) ve 5-22 mm dane boyutlarında kırmataş III (KT-III) karışım malzemesi olarak ağırlıkça kullanılmıştır. Bu malzemeler ile karışımlar hazırlanarak kontrol betonuna ek olarak üç farklı seride beton üretilmiştir. Birinci seri betonlar çimento yerine ağırlıkça % 5, 10, 15, 20 ve 25 oranlarında SD kullanılarak 5 farklı karışımda üretilmiştir. İkinci seri betonlar çimento yerine ağırlıkça % 5, 10, 15, 20 ve 25 oranlarında ÖP kullanılarak 5 farklı karışımda üretilmiştir. Üçüncü seri betonlar ise çimento yerine ağırlıkça % 2.5, 5, 10, 15 ve 20 oranlarında SD ile birlikte ÖP kullanılarak 11 farklı karışımda (% 2.5 SD + %2.5 ÖP; % 5 SD + %5 ÖP, %10 ÖP, %15 ÖP, 20 ÖP; % 10 SD + %5 ÖP, %10 ÖP, %15 ÖP; % 15 SD + %5 ÖP, %10 ÖP; % 20 SD + %5 ÖP) üretilmiştir. Ayrıca bu karışımlarda süper akışkanlaştırıcı bağlayıcı malzeme oranına göre % 2.5, 3, 3.5 ve 4 oranlarında kullanılmıştır. Yukarıdaki karışım oranlarına göre toplam 22 farklı karışım elde edilmiş ve bu karışımlar ile ilgili bilgiler Çizelge 3.6’da verilmiştir.

Çizelge 3.6. Bir metreküp beton karışımı için malzeme miktarları (kg/m3)

Karışım Kodu ^C kg/m³ SD kg/m³ ÖP kg/m³ Su kg/m³ KT-I (0-5mm) KT-II (5-12 mm) KT-III (5-22 mm) DK (0-5 mm) SA kg/m³ K 450.00 0.00 0.00 112.50 458.09 194.78 784.88 447.27 18.00 5SD 427.50 22.50 0.00 112.50 456.51 194.11 782.18 445.73 18.00 10SD 405.00 45.00 0.00 112.50 454.94 193.44 779.49 444.19 15.75 15SD 382.50 67.50 0.00 112.50 453.37 192.77 776.79 442.66 15.75 20SD 360.00 90.00 0.00 112.50 451.79 192.10 774.10 441.12 13.50 25SD 337.50 112.50 0.00 112.50 450.22 191.43 771.40 439.59 13.50 5ÖP 427.50 0.00 22.50 112.50 456.51 194.11 782.88 445.73 18.00 10ÖP 405.00 0.00 45.00 112.50 454.94 193.44 779.49 444.19 18.00 15ÖP 382.50 0.00 67.50 112.50 453.37 192.77 776.79 442.66 18.00 20ÖP 360.00 0.00 90.00 112.50 451.79 192.10 774.10 441.12 15.75 25ÖP 337.50 0.00 112.50 112.50 450.22 191.43 771.40 439.59 15.75 2.5SD-2.5ÖP 427.50 11.25 11.25 112.50 456.51 194.11 782.18 445.73 18.00 5SD-5ÖP 405.00 22.50 22.50 112.50 454.94 193.44 779.49 444.19 18.00 5 SD-10 ÖP 382.50 22.50 45.00 112.50 453.37 192.77 776.79 442.66 18.00 5 SD-15 ÖP 360.00 22.50 67.50 112.50 451.79 192.10 774.10 441.12 15.75 5 SD-20 ÖP 337.50 22.50 90.00 112.50 453.37 191.43 771.40 439.59 15.75 10SD-5 ÖP 382.50 45.00 22.50 112.50 453.37 192.77 776.79 442.66 13.50 10SD-10ÖP 360.00 45.00 45.00 112.50 451.79 192.10 774.10 441.12 11.25 10SD-15ÖP 337.50 45.00 67.50 112.50 450.22 191.43 771.40 439.59 11.25 15SD-5ÖP 360.00 67.50 22.50 112.50 451.79 192.10 774.10 441.12 11.25 15SD- 10ÖP 337.50 67.50 45.00 112.50 450.22 191.43 771.40 439.59 11.25 20SD- 5ÖP 337.50 90.00 22.50 112.50 450.22 191.43 771.40 439.59 11.25 C: Çimento, SD: Silis dumanı, ÖP: Öğütülmüş pomza, KT: Kırmataş, DK: Doğal kum,

40

3.3 Beton Üretimi, Karıştırma, Yerleştirme, Saklama ve Numune Boyutları

Beton üretimi 30 dm3 kapasiteli eğilebilen ve yatayda döner tekneli karıştırıcıda yapılmıştır. Karışımlarda su ve bağlayıcı miktarlarını sabit tutarak, eşit işlenebilirliği sağlayabilmek için tüm karışımların deneme betonları üretilmiş ve eklenecek süper akışkanlaştırıcı miktarları belirlenmiştir. Daha sonra, her bir beton karışımı için 30 dm3 beton dökülürken ve karışımda kullanılan malzemeler ilk önce kuru bir şekilde 2 dakika karıştırılmıştır. Daha sonra karışım suyunun yarısı eklenerek 2 dakika daha karıştırma yapılmıştır. Suyun yarısından sonra süper akışkanlaştırıcının tamamı ve ardından suyun geri kalan kısmı ilave edilerek, gerekli kıvam ve işlenebilirliğe gelene kadar karıştırmaya devam edilmiştir. Daha sonra, numune kalıpları yağlanmış beton kalıplara yerleştirilmiştir. Üretilen betonların, fc değerleri için 10x10x10 cm boyutlarında küp numuneler, fsts değerleri için 15x15x15 cm boyutlarında küp numuneler ve ffs değerleri için 10x10x40 cm boyutlarında prizmatik numuneler kullanılmıştır. Üretilen betonların kalıplara iyi yerleşebilmesi için yerleştirme işlemi 3 aşamada yapılmış ve her aşamada numunelere titreşim masası ile sıkıştırma uygulanmıştır. Daha sonra numuneler 24 saat sonra kalıplardan çıkartılarak kür havuzunda, kırılma gününe kadar standart küre tabi tutulmuştur. Kalıplara yerleştirilmiş ve kalıplardan çıkartılmış beton örnekleri Fotoğraf 3.2 ve 3.3’te sırasıyla verilmiştir.