Kuruma Büzülmesi

Büzülme genellikle aktivatör dozajının ve cürufun inceliğinin artması ile artar. Aynı zamanda, sodyum silikat esaslı aktivatörler sodyum hidroksit ve sodyum

a) PÇ hamuru Kuvars Kuvars AA-YFC hamuru a) b)

karbonat esaslı malzemelere kıyasla daha fazla büzülme gösterirler (Neto, Cincotto ve Repette, 2008).

Collins ve Sanjayan (1999a) tarafından yapılan çalışmalar AA-YFC betonlarının kuruma büzülmesinin PÇ betonuna kıyasla daha yüksek düzeyde olduğunu ortaya koymuştur. Collins ve Sanjayan (2000b) boşluk boyutu dağılımının AA-YFC betonlarının kuruma büzülmesine etkisini incelemiştir. Aktivatör olarak toz sodyum metasilikat ve hidrate kireç kullanılmıştır. Şekil 3.8’den görüldüğü gibi, AA-YFC betonlarının su kaybı PÇ betonlarına kıyasla daha düşük olmasına rağmen, önemli derecede daha yüksek oranda kuruma büzülmesi göstermiştir. Cıva porozimetresi ölçümleri, AA-YFC hamurlarının PÇ hamurlarına göre daha ince bir boşluk boyutu dağılımına sahip olduğunu göstermiştir. Mezo boşlukların AA-YFC hamurlarında PÇ hamurlarına kıyasla daha yüksek oranda olması daha yüksek kuruma büzülmesinin sebebini açıklamaktadır. AA-YFC hamurlarında makro boşluklar önemli derecede daha azdır. Bu yüzden suyun kuruması mezo boşlukları PÇ hamurlarına kıyasla çok daha hızla etkiler. Bu, kuruma esnasında AA-YFC betonlarında ağırlık kaybı daha fazla olmasına rağmen, AA-YFC betonlarında kuruma büzülmesinin PÇ betonlarına kıyasla daha fazla olmasının sebebini açıklamaktadır. Wittmann (1982) ve Young (1988) da boşluk boyutu dağılımının ve C-S-H jelinin özelliklerinin kuruma büzülmesinin büyüklüğü üzerinde kritik etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

Şekil 3.8 PÇ ve AA-YFC betonlarının ağırlık kayıpları ve kuruma büzülmesi (numuneler 1. günden sonra %50 BN ve 23°C sıcaklığa maruz bırakılmıştır) (Collins ve Sanjayan, 2000b).

Collins ve Sanjayan (1999c), iri agrega olarak gözenekli agrega kullanımının AA-YFC betonlarının dayanım ve büzülme özelliklerine etkisini incelemiştir.

Hazırlanan karışımlar araştırmacılar tarafından 2000 yılında yapılan ve ayrıntıları yukarıda verilen çalışma ile aynıdır. Su kürü durumunda, cüruf agregalı betonun dayanımı bazalt agregalıya kıyasla daha düşük iken, %50 BN’li ortamda cüruf agregalı betonun dayanımı 1. günün ötesinde daha yüksek bulunmuştur. Kuruma büzülmesi de, gözenekli agrega kullanımı durumunda önemli oranda azalmıştır. Artan dayanım ve azalan kuruma büzülmesi, agregadan yavaş yavaş betonun içine serbest bırakılan suyun daha fazla hidrate hamur oluşturarak yarattığı içsel kür etkisine bağlanmıştır.

Collins ve Sanjayan (2000a) tarafından gerçekleştirilen bir diğer çalışmada, AA-YFC betonlarında çatlama eğilimini belirlemek amacıyla donatılı kiriş numuneleri üzerinde engellenmiş rötre davranışı incelenmiştir. Hazırlanan karışımlar araştırmacılar tarafından 2000 yılında yapılan ve ayrıntıları yukarıda verilen araştırma ile aynıdır. Atmosfer koşullarına maruz bırakılan AA-YFC kirişleri 1 gün içinde, PÇ kirişleri ise 9. günde çatlamıştır. Su içerisinde kür yapıldığında ise, hemen hemen PÇ betonlarına benzer performansa ulaşılmıştır. Büzülme azaltıcı katkılar, atmosfer koşullarına maruz bırakılan AA-YFC betonlarının çatlama zamanını geciktirmezken, bir süre su kürü yapılanlarda olumlu etkiler yaratmıştır. Çatlama davranışı açısından en iyi performans, iri agrega olarak cüruf kullanılan seriden elde edilmiştir.

Collins ve Sanjayan (1999d), 80x80 cm kesitli, 120 cm yükseklikli kolon elemanlar üzerinde dayanım ve büzülme özelliklerinin değişimini incelemiştir. Aktivatör olarak sodyum metasilikat ve hidrate kireç kullanılmıştır. AA-YFC betonları minimum düzeyde çökme kaybı göstermiştir. Bu durum, sodyum silikatın yavaş çözünmesi ve su azaltıcı özelliği ile ilgilidir. Aktivatörün çözünmesinin yavaş olması ve endotermik reaksiyon yapması, daha düşük ısı gelişimine katkıda bulunmuştur. Yapısal kolon elemanından alınan karot numuneleri, yerindeki dayanımın 28 ve 91. günde PÇ betonuna yakın olduğunu göstermiştir. Kesit içinde kolon merkezine yaklaştıkça dayanım, kuruma etkilerinin merkeze doğru gidildikçe azalması nedeniyle, artmıştır. Kolonun iç kısmıyla dış kısmı arasındaki dayanım farkı %10 olup, YFC-PÇ betonundaki farktan daha azdır. Kolonun merkezi ile köşesi

arasındaki deformasyon farkı 91. günde 149x10-6 olarak belirlenmiştir. Bu değer PÇ betonun çatlaması için yeterli bir değerken, AA-YFC betonunda çatlak oluşmamıştır. Bu durum, AA-YFC betonunun daha yüksek çekme deformasyonu veya daha yüksek çekme dayanımı kapasitesine sahip olmasıyla ilgilidir.

Chang, Yeih ve Hung (2005) alçı taşı ilavesinin sodyum silikat esaslı AA-YFC hamurlarının kuruma büzülmesini azalttığını bildirmiştir. AA-YFC’nin yüksek kuruma büzülmesi neme hassas silika jelinin oluşumuna ve boşluk boyutu dağılımına bağlanmaktadır. Bilindiği gibi, boşluk boyutu dağılımı kuruma büzülmesi üzerinde çok önemli etkiye sahiptir. AA-YFC betonlarında mikro boşlukların oranı PÇ’den daha fazla iken, kapiler boşluk sayısı PÇ’den daha azdır. AA-YFC hamurlarında alçı taşı kullanımı daha fazla C-S-H jeli oluşumuna neden olduğu için, mikro boşluk oluşumunu arttırır ve sonuç olarak kuruma büzülmesi azalır. Alçı taşı ilavesi ile, basınç dayanımı da artmaktadır. Alçı taşı ve fosforik asidin birlikte kullanımı halinde, alçı taşı kuruma büzülmesini uzun süre koruyamamıştır.

Palacios ve Puertas (2007), büzülme azaltıcı katkıların cam suyu ile aktive edilmiş YFC harçlarının özelliklerine etkisini incelemiştir. Büzülme azaltıcı katkılar YFC ağırlığının %2’si oranında kullanıldığında hem otojen büzülmeyi, hem de kuruma büzülmesini %50 oranında azaltmıştır. Bu durum, büzülme azaltıcı katkının boşluk suyunun yüzey gerilimini azaltmasına ve boşluk boyutu dağılımında değişime yol açmasına bağlanmıştır. Katkının varlığı, çapları 1 ile 0,1 µm aralığındaki boşlukların oranını arttırmıştır. Bu boşluklardaki kapiler gerilmelerin daha küçük boşluklardakinden çok daha düşük olduğu bilinmektedir.

Bakharev, Sanjanyan ve Cheng (2000), kimyasal katkıların AA-YFC betonlarının düşük işlenebilirlik ve yüksek kuruma büzülmesi problemlerini çözmede etkinliğini araştırmıştır. Aktivatör olarak, sıvı sodyum silikat ve sodyum hidroksit karışımı (Ms=0,75 ve 1,25, cüruf ağırlığının %4-7 Na) ve çok bileşenli aktivatör (NaOH+Na2CO3-cüruf ağırlığının %8 Na) kullanılmıştır. Hava sürükleyici katkı, büzülme önleyici katkı ve alçı taşı AA-YFC betonlarında büzülmeyi azaltmada etkili bulunmuştur. Đşlenebilirliği de geliştirdiğinden AA-YFC betonlarında kullanımı en

uygun olan katkının hava sürükleyici katkı olduğu belirtilmiştir. Ayrıca, %5 oranında çok ince YFC ikamesi işlenebilirliği ve dayanımı geliştirmiştir.

Neto, Cincotto ve Repette (2008), harç karışımlarını sodyum silikat (Ms=1,7) ile YFC kütlesinin %2,5, %3,5 ve %4,5’i oranında Na2O ihtiva edecek şekilde aktive etmiştir. Sodyum silikat içeriğinin artması ile daha yoğun hidratasyon sonucunda toplam porozite azalmıştır. En büyük boşluk boyutu Na2O oranındaki artışla azalmıştır. Sodyum silikat aktivatör, otojen büzülme oluşumunu belirleyen faktörler olan mekanik özellikler, porozite ve hidratasyon derecesini büyük oranda etkiler. Sodyum silikat oranının artışı, öz kuruma ile doğrudan ilişkili olan toplam poroziteyi azaltır ve mezo boşlukların hacmini arttır. Dahası, aktivatör miktarının artması ile hidratasyon derecesi ve kimyasal büzülmeyle ilişkili otojen büzülme artar. AA-YFC’nin toplam porozitesi Portland çimentosuna yakın veya daha düşüktür. Bununla birlikte boşluk boyutu dağılımı yüksek hacimde jel boşlukları ile karakterize edilir. Otojen büzülme, kimyasal büzülme ve öz kuruma etkilerinin makroskobik sonucu olarak tanımlanabilir. Bu nedenle AA-YFC’nin yüksek otojen büzülmesi, çok yüksek miktarda kimyasal büzülme ve öz kurumadan kaynaklanan yüksek kapiler basınca bağlanabilir. YFC’nin %2,5, %3,5 ve %4,5’i oranında Na2O içeren sodyum silikat aktivatörlü harçlar için, otojen büzülme 28. günde kuruma büzülmesinin sırasıyla %72, %30 ve %30’nu oluşturmaktadır. Buharlaşmayla kaybolan suyun AA-YFC’nin yüksek toplam büzülmesi ile alakalı olmadığı görülmüştür. Burada, su kaybı hidratasyon derecesi ve poroziteye bağlıdır. Buharlaşmayla kaybolan su miktarının toplam büzülmeyle ilişki göstermemesinin nedeni, otojen büzülmenin toplam büzülmenin önemli bir kısmını oluşturmasından kaynaklanmaktadır. Sodyum silikat miktarındaki artış toplam büzülmeyi arttırmaktadır. Aktivatör miktarındaki artış, hidratasyon derecesini arttır. Bunun sonucunda, C-S-H hacmi artar, porozite azalır. Bu faktörler, büzülmenin ana mekanizması üzerinde etkilidir (Neto, Cincotto ve Repette, 2008).