Doğal puzolanlar

Doğal puzolanlar, başlangıcından sonra az veya çok değişikliğe uğramış volkanik kökenli doğal tortul kayaçlardan oluşurlar. Doğal puzolanlar; piroklastik kayalar (volkan tüfleri, diyatomit, tras, killi maddeler ve zeolitli maddeler v.b.), değişik orjinli maddeler (beyaz Đtalyan toprakları) ve kırıntı taşlar olarak sınıflandırılmaktadır. Bu tip puzolanik maddeler, öğütülerek kullanıldığı gibi bazıları doğal olarakta kullanılmaktadır [21, 25]. Betonda puzolanların kullanılabilmesi için SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 toplamı % 70’den büyük veya eşit olmalıdır. Puzolanların

içindeki serbest kireç miktarının % 4’den fazla olmaması istenir.

Yapılan çalışmalar [26, 27], CaO, MgO ve SO3 gibi bazı zararlı maddelerin hacim

genleşmesini tetikleyen etkenler olduğunu ortaya koymaktadır. Bu zararlı maddelerin çimentoda belli sınırların altında tutulmaları gerekmektedir. CaO miktarı kütlece %3, MgO miktarı ise kütlece % 4,5’ten fazla olmamalıdır. Đşte bu noktada doğal puzolanlar, inceliklerine bağlı olarak bu zararlı maddelerle tepkimeye girmekte ve bunların çimento içerisindeki oranlarını düşürmektedir.

Doğal puzolanlar dünya’nın belirli bölgelerinde bulunmakta olup özgül ağırlıkları 2000 ile 2200 kg/m3 arasındadır ve çoğunlukla katkılı portland çimentosu üretiminde kullanılmaktadır. Bu tür çimentoların kullanımıyla betonda önceden belirlenmiş oranlarda puzolan kullanılmış olmaktadır.

Doğal puzolanların büyük bir bölümü, volkanik orjinli malzemelerdir. Volkanik püskürme sırasında silisli ve alüminli malzemelerden oluşan eriyik durumundaki magma, yüzeye alev olarak çıkarak çok çabuk soğuma gösterdiği takdirde, camsı (amorf) yapıya sahip olmaktadır. Püskürme esnasında gazların da bulunması, malzemenin gözenekli yapıya ve çok büyük yüzey alanına sahip olmasına neden

olmaktadır. Yüzey alanının büyük olması ve düzensiz yerleşim göstermelerinden dolayı, alüminli silisler, sulu ortamlarda kalsiyum iyonlarıyla kolayca reaksiyona girebilmektedir. Volkanik püskürmenin çok hızlı yer alması, malzemenin daha amorf yapıya ve daha yüksek puzolanik aktiviteye sahip olmasına yol açmaktadır [22, 24]. 2.2.3 Yapay puzolanlar

Yapay puzolanlar, kil şist, gibi doğal maddelerin kalsinasyonu sonucu oluşan puzolanlardır. Bunlar da doğal puzolanlarda olduğu gibi SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO,

MgO v.b. oksit bileşenleri içerir. Ancak bu oksitler, reaksiyon sonucu oluştuğu için bunlara “yapay puzolan” denir. Bileşimindeki SiO2’ nin oranı ve aktifliği puzolanın

aktifliğini belirler. Endüstri atığı puzolanlar, diğer maddelerin üretim artıklarından elde edilirler. Örneğin demir çelik endüstrisindeki font üretiminden atık olarak cüruf, termal elektrik güç santrallerindeki öğütülmüş ocak kömürü ve fosil yakıtların yakılmasından uçucu kül, metal silis, ve silis alaşımlarının üretiminden silis dumanı elde edilir. Bu tez çalışması kapsamında kullanılan öğütülmüş sileks malzemesi Çanakkale Seramik fabrikasından temin edilen seramik sanayisi atık ürünüdür. Ayrıca çok yaygın olmamakla birlikte pirinç kapçığı, buğday sapı, fındık yeşil kabuğu gibi tarım artığı maddelerin yakılması ile de puzolan malzeme elde edilir [28].

2.2.3.1 Silis dumanı

Silisyum metalinin veya alaşımlarının elde edilmesi için yüksek saflıktaki kuvars elektrik fırınlarında yaklaşık 2000 ˚C sıcaklıkta kömürle indirgeme işlemine tabi tutulmaktadır. Bu işlem esnasında büyük bir miktarı SiO’dan oluşan gaz oluşmaktadır. SiO’nun, fırının nispeten soğuk kısmında havadaki oksijenle hızlı bir şekilde soğuması sonucunda, camsı yapıdaki SiO2 parçacıkları oluşmaktadır. Bu

parçacıklar fiber filtrelerden geçirildikten sonra yoğunlaştırılmış silis dumanı parçacıkları elde edilmektedir [9, 29].

Yüksek oranda amorf, silisyum dioksit içerdiği ve çok ince olduğu için puzolanik özelliğe sahiptir. Bu ürünün beton teknolojisinde kullanımı başta Kanada ve A.B.D olmak üzere bütün dünyada artmaktadır. Silis dumanının beton özelliklerine etkilerinin araştırıldığı ilk deneysel araştırmalar, Norveç Teknoloji Enstitüsü tarafından yapılmış, ilk makaleler 1983 yılında yayınlanmıştır. Silis dumanın inşaat sektöründe kullanıldığı ilk yapı, Đsveç’teki Tjörn köprüsüdür [30].

Silis dumanı içerisinde silis miktarı % 85-98 arasındadır. Karbon (geriye kalan yanmamış kömür), Fe2O3, Al2O3, MgO ve alkaliler (Na2 ve K2O) çok az miktarda

bulunmaktadır. Silis dumanı yoğunlaşmış silis dumanı veya genelde “Mikro silis dumanı” olarak adlandırılır [31]. Silis dumanı ile birlikte bazı malzemelerin özgül yüzey alanları (cm2/g) Çizelge 2.4’te karşılaştırılmıştır [32].

Çizelge 2.4 : Silis dumanı ve bazı maddelerin özgül yüzey alanları (cm2_/g).

Malzeme Blaine (cm2/g) Normal Portland Çimentosu 3000 cm2/g

Uçucu Kül 4000-7000 cm2/g Tütün Külü 100000 cm2/g Silis Dumanı 200000 cm2/g

Düşük dozlu betonlarda ve SD’nın çimentonun %5’i dolayında katılması durumunda su ilavesine gerek kalmayabilir. Fakat normal olarak SD katkısı akışkanlaştırıcı veya süper akışkanlaştırıcı katkıları ile birlikte kullanılmalıdır. Böylece SD katkısı artsa bile su miktarını arttırmadan ve hatta azaltarak aynı işlenebilirliği sağlamak mümkün olmaktadır [33]. Kimyasal akışkanlaştırıcı katkı maddelerinin silis dumanı ile kullanımı, silis dumanı tanelerinin hamur içerisinde dağılmasını sağlamak bakımından da önemlidir. Topaklanmış halde kalan silis dumanı topakları, ileride alkali silis reaksiyonu gibi istenmeyen reaksiyonların meydana gelmesine neden olabilir.

SD’nın çok ince taneli olması taze beton içerisindeki suyu daha iyi tutmasına ve bu nedenle betonun daha az terleme göstermesine yol açmaktadır. Terlemenin az olması, betonun yüzeyinin düzeltilme işlemine daha erken başlanabilmesine imkan verebilmektedir [24]. Ayrıca taze betonda terleme azaldığı için plastik rötre eğilimi artmaktadır. Bu nedenle, silis dumanının maksimum %10-15 arasındaki oranlarda kullanımı, istenen iyileşmenin sağlanması açısından yeterli olduğu belirtilmektedir. Rao (2003) [34], harçlarda SD katkısının artmasıyla priz başlangıç sürelerinin de azaldığını ve az miktarda SD katkısının priz sürelerinde pek bir etki yapmadığını söylemektedir. Bununla birlikte yüksek miktarda SD katkısının, harçların priz başlama sürelerini önemli derecede azalttığını ve %30 SD katkısının priz başlama süresinin sadece 30 dakika olduğunu belirtmektedir. Ayrıca SD’nın, harçların priz sona erme sürelerini etkilemediğini de ifade etmektedir.

SD’ nın hidratasyon ısısı UK ve GYFC’a göre çok yüksektir [35]. SD ve süper akışkanlaştırıcı, betonun hidratasyonunu farklı şekilde etkilerler. SD, çimento hidratasyonunu hızlandırırken, süper akışkanlaştırıcıların geciktirdiği kaydedilmiştir [36].

SD’ nın çok ince taneli olması ve yüksek oranda SiO2 içermesi nedeni ile puzolanik

reaksiyonların çok erken yaşlarda başlamasına sebep olmaktadır. Puzolanik reaksiyonların çimentonun hidratasyonunun başlangıcından hemen 1 gün sonra başladığını, 3. günden sonra belirgin hale geldiğini ve 28. günde büyük ölçüde tamamlandığını çeşitli araştırmalar göstermiştir [37].

SD’ nın kısmen çimento yerine kullanılması ile beton dayanımında artış sağlanmaktadır. Bu artış çimento hamurunun özelliklerinin ve hamur fazı ile agrega fazı arasındaki bağın iyileşmesi sonucudur. SD, çimento taneleri, kum taneleri ve hamur fazı ile agrega taneleri arasındaki boşlukları doldurmaktadır. Bu olay filler etkisi olarakta adlandırılmaktadır [38].

2.2.3.2 Uçucu kül

Birçok termik santralde, elektrik üretimi için gerekli enerjiyi sağlayabilmek amacıyla, yakıt olarak pulverize kömür kullanılmaktadır. Dolayısı ile atık malzeme olarak değişik karakterlerde küller elde edilmektedir. Pulverize kömürün yanmasıyla ortaya çıkan küllerin bir kısmı ocak tabanında birikirken yaklaşık %75-80’i gazlarla birlikte bacadan dışarıya sürüklenmektedir. Bu küllere “uçucu kül” veya “yakıt külü” denilmektedir [39].

TS 639’a göre uçucu kül, toz halinde veya öğütülmüş taş kömürü veya linyit kömürünün yüksek sıcaklıklarda yanması sonucunda oluşan ve baca gazları ile sürüklenen, silis ve alümino silisli toz halinde bir yanma kalıntısı olarak tanımlanır. Uçucu küller içerdikleri SiO2, Fe2O3, Al2O3 miktarına bağlı olarak ASTM C618

standardına göre F ve C olarak iki genel sınıfa ayrılmaktadır. Üç temel bileşen olan SiO2, Fe2O3 ve Al2O3’in toplamları %70 veya daha fazla ise uçucu kül teknik olarak

F sınıfı kül olarak adlandırılır. C sınıfı uçucu küllerde önemli oranda CaO bileşeni bulunduğundan SiO2, Fe2O3, Al2O3 bileşenleri toplamı %50’den büyük olması

gerekmektedir. F sınıfı küllerin esas aktif bileşeni silisli veya alümina silikatlı cam olup bitümlü kömürden elde edilmektedir. C sınıfı küllerde ise aktif bileşen kalsiyum alümina silikattır ve linyit kömürünün yanması ile elde edilmektedir [40].

TS EN 197-1’e göre uçucu küller silissi (V) veya kalkersi (W) olak üzere iki gruba ayrılırlar. Silissi uçucu külün puzolanik özellikleri vardır. Kalkersi uçucu külün ise hidrolik özelliklerine ilaveten puzolanik özellikleri de olabilmektedir.

UK’lı betonların işlenebilmesi, katkısız betonlarınkinden daha iyi olmaktadır. UK’nın yoğunluğunun PÇ’nin yoğunluğundan daha az olması nedeniyle, çimento ağırlığının bir bölümünün yerine UK kullanıldığında betondaki bağlayıcı hamurun hacmi artmaktadır. Daha büyük hacme sahip bağlayıcı hamur, taze betondaki agrega tanelerinin arasını daha iyi doldurmakta ve plastiklik sağlamaktadır. Ayrıca UK tanelerinin küresel şekilli olması, iç sürtünmeyi azaltmakta, betonun akıcılığını artırmaktadır [23].

UK’larin ince ve küresel taneciklerden meydana gelmesi terleme ve ayrışmayı azaltan bir faktördür. Agregalar arasına yerleşen UK tanecikleri kapiler kanalların daralmasına neden olarak bu etkiye yaratırlar [41].

UK katkılı betonlarda daha az PÇ yer aldığından, bu tür betonların hidratasyon ısıları, katkısız betondakinden daha az olmaktadır. Katkı maddesi olarak UK kullanılmasının beton dayanımına etkileri, ince taneli doğal puzolan etkisine benzemektedir. Normal olarak, ilk zamanlarda, UK’lı betonun dayanımı katkısız beton dayanımına kıyasla biraz daha düşük olmaktadır. Ancak nihai dayanım oldukça yüksektir. Đlk günlerdeki dayanım artışı, UK inceliğine ve tipine göre değişiklik göstermektedir [24].

Çimentonun, UK ile %50 ve %70 gibi yüksek oranlarda ağırlıkça yer değiştirmiş olmasına rağmen, silindirle sıkıştırılabilen betonlara ait çekme ve basınç dayanımlarının oldukça yüksek çıktığı, nedeninin ise, su/bağlayıcı malzeme oranlarında oldukça düşük olması ve kompasitenin bu su/bağlayıcı oranlarında maksimum değerine ulaşmasından kaynaklandığını belirtmektedir [42].

UK ikameli harçların 7 ve 28 günlük porozite ve gözenek dağılımları UK içermeyen kontrol harca göre daha fazla olmaktadır. Bunula birlikte 90 ve daha ileriki günlerde, daha çok puzolanik reaksiyon sonucu nedeniyle boşluklar yavaş yavaş dolarak poroziteleri kontrol betonunun porozitesine yaklaşmaktadır [43].

Betonda geçirimlilik bağlayıcı malzeme miktarına, su içeriğine, agrega ve tane dağılımı, kür koşulları gibi değişkenlere bağlıdır. Uçucu küller puzolanik özellikleri nedeniyle oluşturdukları C-S-H jelleriyle kalsiyum hidroksitin çözülmesi riskini

azaltır ve geçirimliliği de azaltmış olur. Uçucu kül sadece su geçirimsizliğini artırmakla kalmaz, ayrıca gaz geçirimliliği (O2, CO2, Cl) niteliklerini de büyük

oranda iyileştirir. Marusin, %25 UK içeren betonlarda rutubetli kür süresi arttıkça klor geçirgenliğinin azaldığını gözlemlemiştir [44].

Türkiye’de UK üretimi ve kullanımı 1960’lı yıllarda başlamıştır. Bu yıllarda yayınlanan bir çalışmada, Türkiye’de UK üretiminin 400,000 ton civarında olduğu belirtilmiştir [45]. Bu tarihlerde D.S.Đ’nin öncülüğünde, Tunçbilek UK’leri üzerinde yapılan araştırmalar sonucunda, bu külün Gökçekaya ve Porsuk baraj inşaatlarında kullanılması planlanmış, ayrıca prefabrik kanalet üretiminde de UK kullanılması uygun görülmüştür.

2.2.3.3 Yüksek fırın cürufu

Ham demir üretiminde atık malzeme olarak elde edilen yüksek fırın cürufu (YFC) yüksek fırınlarda, daha hafif olmasından dolayı, ham demirin üstünde yer alır. Demir filiz gangı, kok ve kireç taşının yanma sonrası atıkları YFC’yi meydana getirirler [10, 46]. Granüle yüksek fırın cürufu, ergimiş cürufun hızla soğutulması ile elde edilir, kütlece en az 2/3 oranında camsı cüruf ihtiva eder ve uygun şekilde aktifleştirildiğinde hidrolik özellikler gösterir.

Granüle YFC’nin kütlece en az 2/3’ü CaO, MgO ve SiO2 toplamından ibaret

olmalıdır. Geri kalan kısmı az miktarda diğer bileşiklerle Al2O3 ihtiva eder. Kütlece

(CaO+MgO)/ (SiO2) oranı 1,0’ dan fazla olmalıdır.

Öğütülmüş GYFC’nun katkı maddesi olarak kullanılması, betonun işlenebilmesini ve dayanımını artırmakta, rötresini azaltmaktadır [24].

GYFC’nin su ile reaksiyonu, PÇ’ye göre daha yavaş olduğundan betonun priz süresini uzatmaktadır. GYFC’nun %50’den daha yüksek oranlarda katılması ve sıcaklığın 10 °C’den daha düşük olması durumunda, priz süresi daha çok artacaktır [47].

GYFC’li çimentolar düşük hidratasyon ısısına sahiptirler. Ancak bu nitelik sonucunda, mukavemet kazanmaları çok yavaş olmaktadır. Bu mukavemeti, hidratasyon ısısını yükseltmeden hızlandırmak için GYFC’ leri alkali sıvı ortamda (NaOH, Na2O3 gibi) aktifleştirmek ve çok ince öğütmek gerekir [48].

Eşit çimento miktarı ve eşit su/çimento oranları söz konusu olduğunda GYFC’li çimentolar normal PÇ’lere göre, erken yaşlarda nispeten düşük, geç yaşlarda ise yüksek beton dayanım değerlerine neden olurlar. Buradan anlaşılacağı gibi eşdeğer 28 günlük beton dayanımları söz konusu olduğunda beton karşımlarında GYFC’li çimento miktarı normal PÇ miktarına göre biraz daha fazla olmalıdır. Bu durumda geç yaşlardaki dayanımlar GYFC’li çimento ile yapılmış betonlarda çok daha yüksek olmaktadır [46].

YFC’li çimentolarda mukavemet artışı 28 gün sonra da devam eder; YFC’li çimentolarda klinkerden gelen bir kısım serbest kireç, cüruf içinde bulunan aktif silis ve alümin oksitleri ile birleşerek çözülmeye dayanıklı ve sert çimento bileşikleri meydana getirir. Bu nedenle YFC’li çimentonun mukavemeti yüksektir. YFC’li çimentoda mukavemet artışı 28 günden sonra da devam eder.

YFC, betona kohezyon ve plastiklik kazandırır; YFC çimentosunda, cüruf bileşiminde bulunan silis ve alümin oksitleri çimentonun su ile reaksiyonu esnasında jel hale geçerler. Jel agrega arasındaki boşlukları doldurur ve sertleştirir. Jelatinimsi yapı beton harcına plastiklik kazandırdığı gibi dolgu vazifesi görmesi nedeniyle de betona kohezyon kazandırmaktadır. Geçirgenlik azalır, hava ve su penetrasyonunu önler. Su penetrasyonu sonucunda beton içindeki demirin paslanması ile demir oksit teşkil eder ve böylece oksitleşen kısmın hacmi artar. Hacim artışı betonda çatlamalara, dağılmalara sebep olacağından büyük zararlar meydana getirir.

Türkiye’de YFC’nin üretildiği tesisler demir-çelik fabrikalarıdır. Đskenderun, Karabük ve Ereğli olmak üzere 3 adettir. Her birinin YFC üretme kapasiteleri sırası ile ĐSDEMĐR: 650,000 ton/yıl, EREĞLĐ:600,000 ton/yıl, Karabük:250,000 ton/yıl’dır.

2.2.3.4 Pirinç kabuğu külü

Pirinç kabuğu, çeltik üretimi sonunda elde edilen zirai ürün atığıdır. Pirinç kabuğunun yapısındaki SiO2, kabuklar yandıktan sonra elde edilen kül hızlı bir

şekilde soğutulursa amorf, yavaş bir şekilde soğutulursa kristal SiO2 oluşur. Amorf

şekilde özgül yüzeyi 50-60 m2_{/g gibi büyük bir değerdedir. Bu nedenle puzolanik}

2.2.3.5 Sileks

Çakmak taşı, ateş taşı veya sileks denizlerde eriyik halde bulunan silisyum dioksitin çökelmesi ile oluşan taştır. Çakmaktaşı, kuartz mineralinin, sert tortul kriptokristalin halidir ve bir sileks çeşidi olarak sınıflandırılır. Genellikle kireçtaşı ve kalker gibi tortul kayaların içinde yumru halinde bulunur. Yumruların içi genellikle koyu gri, siyah, yeşil, beyaz ya da kahverengidir ve çoğunlukla camsı ya da cilalı bir görünüme sahiptir. Yumruların dışındaki ince bir katman genellikle farklı renkte olur. Bu katman çoğunlukla beyaz ve pürüzlüdür. Taşbilimi açısından bakıldığında çakmaktaşı özellikle kireçtaşı ya da kireçli kalker içinde yer alan bir sileks çeşidini anlatır. Benzer şekilde, sileks çoğunlukla kalker içinde oluşur [50].

Çakmaktaşının oluşumu tam olarak net değildir, ama diyajenez sürecinde, sıkıştırılmış tortul kayalardaki kimyasal değişimler sonucu oluştukları düşünülmektedir. Oluşumlarına dair bir başka hipotezse, tortul kayaların içinde kabuklu hayvanlar ve yumuşakçalar tarafından oluşturulan boşlukların jelatinimsi bir maddeyle dolup silisleştiği şeklindedir. Bu teori çakmaktaşı yumrularının karmaşık şekillerine de bir açıklama getirmektedir. Belirli tiplerdeki çakmaktaşları, örneğin Đngiltere’nin kuzey kıyılarında bulunanlar, deniz florası içerir. Mercan ve yeşilliklerin çakmaktaşı içinde kehribar olarak korunduğu, taştan alınan ince dilimlerde sıklıklıkla görülür [50].

Bu çalışmada, Çanakkale Seramik firmasından alınan, seramik sanayisinin bir atık ürünü olan sileks malzemesi kullanılmıştır. Sileks malzemesi seramik üretiminde yuvarlama-şekil değiştirme aşamasında atık ürün olarak elde edilmektedir. Bu aşamadan sonra bir daha hiçbir şekilde üretimde kullanılmamaktadır. Beton yan sanayilerinde kullanılmak üzere fabrika depolarından tahliyesi yapılmaktadır. Çalışma kapsamında, sileks malzemesi kullanımdan önce öğütülmüştür. Belirli bir incelik değerine kadar öğütülmüş sileks malzemesinin beton içerisinde mineral katkı olarak kullanılabilirliği araştırılmış ve sonuçları tras katkılı beton numuneler ile karşılaştırılmıştır.

2.2.4 Puzolanik reaksiyon

Portland çimentosu su ile birleştirlirse, çimentoların yaklaşık % 75’i ni oluşturan silikat bileşenlerinin (C2S + C3S) hidrolik reaksiyonları nedeniyle ürün olarak çok

(kalsiyum silikat hidrate) ve kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 (serbest kireç) ortaya

çıkmaktadır. Çimento ve beton karışımı içerisinde çok ince taneli durumda yer almış olan puzolanlar, bağlayıcılık özelliklerini, çimentonun hidratasyonu ile ortaya çıkan kalsiyum hidroksit ile ayrıca reaksiyona girip yeni C-S-H jelleri oluşturarak kazanırlar. Bu reaksiyonlarla ilgili denklemler aşağıda verilmiştir. (Çimento kimyasında CaO=C, SiO2=S, Ca(OH)2=CH, Al2O3=A, Fe2O3=F, H2O=H harfleri ile

simgelenir.)

Portland çimentosu hidratasyonu;

Portland çimentosu (C3S,C2S) + H(H2O) → C-S-H (jel) + CH (2.1)

Puzolanik reaksiyon;

CH + S + H → C-S-H (jel) (2.2) Puzolanik reaksiyon yavaştır. Bu sebeple bu reaksiyon ile birlikte dayanım kazanma hızı ve hidratasyon ısısı düşük olur. Öte yandan, portland çimentosundaki C3S

hidratasyonu hızlıdır. Bu sebeple bu reaksiyon ile birlikte dayanım kazanma hızı ve hidratasyon ısısı yüksek olur. Puzolanik reaksiyon, sıcaklık ve alkaliler ve sülfatlar gibi kimyasal katkılarla hızlandırılabilir [51,52].

Bu denklemlerden görüldüğü üzere portland çimentosu hidratasyonu kireç üreten, puzolanik reaksiyon ise kireç tüketen reaksiyonlardır. Puzolan ve portland çimentosu karışımı hidratasyona girince puzolanik reaksiyonun etkisiyle bağlayıcı hamurdaki serbest kireç miktarı giderek azalmaktadır. Buna göre belirli bir süre sonunda puzolan içeren betonların çimento hamurunda portland çimentosu hamuruna göre daha az serbest kireç ve daha çok kalsiyum silikat hidrate elemanları bulunmaktadır. Daha çok bağlayıcı ürün oluşması dayanım artışına sebep olurken, serbest kirecin azalması ve hamur boşluk yapısının iyileştirilmesi, geçirimsizliği ve dolayısıyla zararlı dış etkenlere karşı dayanıklılığı arttırmaktadır. Ayrıca hidrate olmuş portland- puzolan çimentosunda mevcut olan C-S-H jelindeki CaO’nun SiO2’ye oranının

hidrate olmuş portland çimentosununkinden biraz düşük olduğu ileri sürülmektedir. Bu kısmen portland-puzolan çimentosunun üstün kimyasal dayanımını açıklamaktadır.

Pek çok araştırmacı tarafından yapılan çalışmalar, kimyasal özelliklerden çok çimento hamurunun boşluk boyutlarını da içeren puzolan reaksiyonun fiziksel

özelliklerinin, mekanik dayanımının ve kimyasal durabilitenin artması için muhtemelen daha önemli olduğunu ortaya koymuşlardır [21, 51].

2.2.5 Puzolanik aktiflik

Bir beton karışımındaki puzolanın hidrate olmuş kireçle arasındaki reaksiyonun ne kadar iyi olduğu puzolanik aktivite ile tanımlanmaktadır. Diğer bir deyişle puzolanik aktiflik, kalsiyum hidroksitle, alümina silikatlar arasında oluşan ve sonucunda bağlayıcı özelliği olan hidratasyon ürünü meydana getiren reaksiyona işaret etmektedir. Bir puzolanın portland çimentosu betonu içinde kullanılabilmesi için değeri test ile ölçülebilen ve yeteri derecede puzolanik aktifliğe sahip olması gerekir. Çimento içerisine ikame edilecek trasın TS 25 standardındaki özelliklere uygun olması gerekmektedir. TS 25 standardına göre uygun trasın kimyasal özellikleri Çizelge 2.5’te verilmiştir. Trasın kimyasal özellikleri TS 6391’e göre belirlenir [53].

Çizelge 2.5 : Trasın kimyasal özellikleri (TS 25).

Bileşenler %

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 , en az 70%

MgO , en çok 5%

SO3 , en çok 3%

Rutubet , en çok 10%

Trasın puzolanik aktivite deneyi, tras ve sönmüş kireç [Ca (OH)2] karışımı ile standard kum kullanılarak Çizelge 2.6’ya göre hazırlanan malzemeler ile yapılır [53].

Çizelge 2.6 : Puzolanik aktivite deneyi için karışım miktarı.

Malzeme Cinsi Alınacak Miktar, g

Sönmüş kireç [Ca(OH)2] 150

Tras 2x150x[Tras Öz. Ağ./Sönmük Kreç Öz. Ağ.] = T

Standart Kum TS 819 1350

Su 0.5 ( 150 + T )

TS 24’te verilen deney uygulandığında, tras, 200 mikron göz açıklığı olan elek üzerinde en çok % 0,6 ve 90 mikron göz açıklığı üzerinde en çok %8 kalıntı bırakmalıdır. Trasın özgül yüzeyi en az 3000 cm2/g olmalıdır. Trasın özgül ağırlığı, TS 639’a göre bulunur [54, 55]. Bu deneyde kullanılacak olan sönmüş kirecin özellikleri Çizelge 2.7’de verilmektedir.

Çizelge 2.7 : Sönmüş kirecin özellikleri.

Sönmüş kirecin özellikleri Oran (%)

CaO (kızdırılmış numunede) en az 95%

MgO (kızdırılmış numunede) en çok 5%

44 mikron göz açıklığı olan elek üzerinde kalan en çok 44%

Puzolanik aktivite deneyleri için gerekli olan deney numuneleri TS 24’te verilen Rilem Cembureau metoduna göre ve her deney yaşı için en az 3 numune olacak şekilde hazırlanır. Kalıpların üstü buharlaşmayı önleyecek şekilde kapatılır ve kenarları sıkıca yapıştırılır. Numuneler 24 saat oda sıcaklığında (23° ± 2°C)