4.1. Taze Harç Deney Sonuçlarının İncelenmesi
Deneysel çalışmalara ilişkin yayılma değerinin, çimento-bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 13 ’de görülmektedir.
Şekil 13. Yayılma Değeri – Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı Grafiği
-0,20000 0,00000 0,20000 0,40000 0,60000 0,80000 1,00000 1,20000 1,40000 1,60000 1,80000
16.03.2015 16.04.2015 16.05.2015 16.06.2015 16.07.2015 16.08.2015
Boy değişimi,
-Zaman, hafta
10/İ/1 10/İ/2 10/İ/3 20/İ/1 20/İ/2 20/İ/3 30/İ/1 30/İ/2
30/İ/3 40/İ/1 40/İ/2 40/İ/3 50/İ/1 50/İ/2 50/İ/3
17,0
15,5 15,5
16,0
15,0
14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5
0 5 10 15 20
Yayılma Değeri, cm
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Yayılma Değeri
19
Çimento- bazalt tozu ikame oranının % 0 olduğu durum ile %20 olduğu durum arasında 2 cm’lik bir yayılma farkı görülmektedir. Şekil genel olarak azalma eğiliminde olup,
%15’lik ikâme oranında %10’luk ikâme oranına göre 0,5 cm’lik bir yayılma artışı göstermektedir. Kıvam tayini deneylerine ilişkin yayılma değerlerinin, bazalt tozu ince agrega ikame oranına göre değişimi Şekil 14’ te verilmiştir.
Şekil 14. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Yayılma Grafiği
Bazalt tozu-ince agrega ikame oranının %0 olduğu durum ile %50 olduğu durum arasında 8 cm lik bir yayılma artışı görülmüştür. İkame oranının %20 olduğu durum ile
%30 olduğu durum arasında yayılma sabit kalmış, %40 olduğu ve %50 olduğu durumlar arasında en büyük yayılma farkı oluştuğu görülmüştür. Genel olarak yayılma grafiği artış eğilimi göstermiştir. İkame oranının %0 ve %10 olduğu durumlarda akışkanlaştırıcı katkı olmayıp diğer oranlarda harcın viskozitesi yükseldiğinden akışkanlaştırıcı katkı ilavesi yapılmıştır. Bazalt tozu ikame oranı arttıkça kullanılan akışkanlaştırıcı miktarı arttığından yayılma üzerinde bazalt tozu ikamesinin etkisi gözlemlenememiştir. Yayılma hızını etkileyen esas faktörün akışkanlaştırıcı katkı olduğu düşünülmektedir.
4.2. Sertleşmiş Harç Deney Sonuçlarının İncelenmesi 4.2.1. Basma ve eğilme dayanım sonuçlarının incelenmesi
Basma dayanımının, çimento-bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 15’ te görülmektedir.
17 16 18 18
15,5
25
y = 0,0062x2- 0,198x + 17,554 R² = 0,5903
0 5 10 15 20 25 30
0 10 20 30 40 50
Yayılma (cm)
İnce Agrega İle Bazalt Tozunun İkame Oranı %
Yayılma, cm Polinom. (Yayılma, cm)
20
Şekil 15. Basma Değeri – Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı Grafiği
Basma dayanımında, çimento bazalt tozu ikame oranının %0 olduğu durum ile %20 olduğu durum arasında 2 Mpa’lık bir fark vardır. % 0 ve %20 çimento bazalt tozu ikame oranları arasında basınç dayanımı grafiğinde, yükselmeler ve alçalmalar görülmektedir. % 5’lik çimento- bazalt tozu ikame oranında 10 Mpa’lık bir artışı söz konusu iken, bu durum %20’lik ikame oranında 2 Mpa’ya kadar düşmüştür. En yüksek basınç dayanımının, çimento bazalt tozu ikame oranının %15 olduğu durumda gözlenmiştir.
Eğilme dayanımının, çimento-bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 16’ da gösterilmiştir.
Şekil 16. Eğilme Dayanımı- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı Grafiği 25,9900
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Basma Dayanımı
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Eğilme Dayanımı
Eğilme Dayanımı
21
Eğilme dayanımında, çimento bazalt tozu ikame oranındaki artış ile yükselme meydana gelmektedir. Çimento bazalt tozu ikame oranının %0 olduğu durum ile %20 olduğu durum arasında yaklaşık olarak 4 Mpa dayanım farkı vardır. Maksimum harç eğilme dayanımı, çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olduğu durumda görülmektedir.Eğilme ve basma dayanımlarının, çimento bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 17’ de gösterilmektedir.
Şekil 17. Eğilme Dayanımı-Basma Dayanımı- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı Grafiği
Basma ve eğilme dayanımları, çimento-bazalt tozu ikame oranının artışına paralel olarak benzer davranış göstermektedir.
Şekil 18. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Basma Dayanımı Grafiği 25,9900
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Basma Dayanımı, MPa
İnce Agraga İle Bazalt Tozu İkame Oranı %
Basma Dayanımı (MPa) Polinom. (Basma Dayanımı (MPa))
22
Bazalt tozu-ince agrega ikame oranı %0 olduğu durum ile %50 olduğu durum arasında yaklaşık 16.5 MPa fark vardır. Bazalt tozu oranlarına göre en yüksek basma dayanımı değerini ikame oranı %50 olan durum sağlamıştır. Grafik kırıklı yapısıyla yer yer artış ve azalışlar göstermesine rağmen bazalt tozu içeren numunelerin bazalt tozu içermeyen numunelere göre basma dayanımının daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.
Bu sonuca göre bazalt ikamesinin basma dayanımı kapasitesinin artmasında faydalı olduğu ama dayanımı doğrusal olarak arttırmadığı söylenebilir.
Eğilme dayanımı değerlerinin, bazalt tozu ince agrega ikame oranına göre değişimi Şekil 19’ da verilmiştir.
Şekil 19. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Eğilme Dayanımı Grafiği Bazalt tozu ikame oranı artarken grafik sürekli artış göstermiştir. Artış miktarı ve eğim ikame oranı %0 ve %20 arasında fazla iken ikame oranı %20-50 arasında % 0-20 ‘ye göre azdır. Eğilme dayanımının en yüksek olduğu ikame oranı %50’ dir. Grafik incelendiğinde %20’ ye kadar bazalt ikamesi efektif sonuç vermişken daha fazla bazalt eklenmesi sonucu kayda değer bir şekilde değiştirmemiştir.
Eğilme ve basma dayanımı değerlerinin, bazalt tozu ince agrega ikame oranına göre değişimi Şekil 20’ de verilmiştir.
7,085
15,943
22,19
24,007 25,53
26,56
y = -0,0104x2+ 0,8838x + 7,6251 R² = 0,9876
0 5 10 15 20 25 30
0 10 20 30 40 50
Eğilme Dayanımı, MPa
İnce Agrega Bazalt Tozu İkâme Oranı, %
Eğilme Dayanımı, MPa Polinom. (Eğilme Dayanımı, MPa)
23
Şekil 20. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Basma ve Eğilme Dayanımı Grafiği
Bazalt tozu ikame oranına göre eğilme dayanımı sürekli bir artış gösterirken basma dayanımı kırıklı bir eğri şeklinde ilerlemiştir. İki grafikte incelendiğinde en uygun ikame oranlarının %20 ve %50 olduğu belirlenmiştir. Bu iki farklı bazalt tozu ikame oranına sahip harç kullanım alanına ve gözetilen şartlara göre tercih edilebilir.
4.2.2. Yarmada Çekme Dayanım Sonuçlarının İncelenmesi
Yarmada çekme dayanımının, çimento-bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 21’ de gösterilmiştir.
Şekil 21. Yarmada Çekme Dayanımı- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı Grafiği
7,085
İnce Agrega İle Bazalt Tozunun İkame Oranı %
Eğilme Dayanımı, MPa Basma Dayanımı, MPa
4,439
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Yarmada Çekme Dayanımı
Yarmada Çekme Dayanımı
24
Yarmada çekme dayanımında, çimento bazalt tozunun %0 olduğu durum ile %20 olduğu durum arasında yaklaşık olarak 0,75 Mpa’ lık bir dayanım farkı vardır. Yarmada çekme dayanımı, çimento bazalt tozu ikame oranındaki artışa bağlı olarak azalma eğilimindeyken; çimento bazalt tozu ikame oranının %15 olduğu yarmada çekme dayanımı grafiğinde hafif bir artış söz konusudur.
Şekil 22’ de basma, eğilme ve yarmada çekme dayanımının çimento- bazalt tozu ikame oranına göre değişimi gösterilmektedir.
Şekil 22. Eğilme Dayanımı-Basma Dayanımı-Yarmada Çekme Dayanımı- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı Grafiği
Yarmada çekme dayanımı değerlerinin, bazalt tozu-ince agrega ikame oranına göre değişimi Şekil 23 te verilmiştir.
Şekil 23. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Yarmada Çekme Dayanımı Grafiği
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, %
Basma Dayanımı, MPa Eğilme Dayanımı, MPa
4,439
İnce Agraga İle Bazalt Tozu İkame Oranı %
Yarmada Çekme Dayanımı, MPa
Polinom. (Yarmada Çekme Dayanımı, MPa)
25
Yarmada çekme grafiği incelendiğinde ikame oranının artmasının numunelerin dayanımını %10’ a kadar arttırdığı, daha yüksek oranlarda düşürdüğü gözlemlenmiştir.
Yapıda oluşacak çekme gerilmelerini betondan ziyade donatı karşılayacağından dolayı değişik ikame oranlarındaki numunelerin yarmada çekme dayanımı değerleri arasındaki cebirsel fark çok önemli mertebede olmayacaktır. Netice olarak bazalt tozunun yarmada çekme dayanımı üzerinde kullanılmasını gerektirecek kadar önemli bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir.
Bazalt tozu-ince agrega ikame oranına göre basma, eğilme, yarmada çekme dayanım değişimleri Şekil 24’ te gösterilmiştir.
Şekil 24. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Basma, Eğilme ve Yarmada Çekme Dayanımı Grafiği
4.2.3. Basınç Altında Su İşleme Derinliğinin Tayini Sonuçlarının İncelenmesi
Basınç altında su işleme derinliğinin, çimento bazalt tozu ikame oranına göre değişimi Şekil 25’ te gösterilmektedir.
7,085
15,943 22,19 24,007
25,53 26,56 25,99
30,345
38,355
32,717 31,868
42,533
4,439
4,57 4,22 3,788 3,585 3,853
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
0 10 20 30 40 50
Dayanım, MPa
İnce Agrega İle Bazalt Tozunun İkame Oranı %
Eğilme Dayanımı, MPa Basma Dayanımı, MPa Yarmada Çekme Dayanımı, MPa
26
Şekil 25. Su İşleme Derinliği- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı Grafiği
Su işleme derinliğinde, çimento- bazalt tozu ikame oranının %0 ve %5 olduğu durumlar arasında belirgin bir fark göze çarpmamaktadır. %10 ikame oranında 1,6 mm.’lik bir azalma olup, en düşük değeri olan 20,39 mm ölçülmüştür. Çimento-bazalt tozu ikame oranının, %10’ dan %15 arttırılmasıyla, grafikte ani bir yükselme olup, su işleme derinliği en yüksek değeri olan 24,1 mm’ye ulaşmıştır.
Şekil 26’ da eğilme, basma ve yarmada çekme dayanımları ile su işleme derinliğinin çimento bazalt tozu ikame oranına göre değişimi gösterilmektedir.
Şekil 26. Eğilme Dayanımı-Basma Dayanımı-Yarmada Çekme Dayanımı- Çimento Bazalt Tozu İkame Oranı
21,960
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, % Su İşleme Derinliği
4,439 4,434 4,094 4,225 3,683
21,96
Çimento Bazalt Tozu İkâme Oranı, %
Basma Dayanımı, MPa Eğilme Dayanımı, MPa
Yarmada Çekme Dayanımı, MPa Su İşleme Derinliği, mm
27
Bazalt tozu-ince agrega ikame oranına göre basınç altında su işleme derinliğinin değişimi Şekil 27’ de Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Basma, Eğilme ve Yarmada Çekme Dayanımı Grafiği de gösterilmiştir.
Şekil 27. Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Basma, Eğilme ve Yarmada Çekme Dayanımı Grafiği Bazalt Tozu-İnce Agrega İkame Oranına Göre Su İşleme Derinliğinin Değişimi Grafiği
Bazalt tozu filler malzeme olduğu için bazalt tozu ikame oranı arttıkça su işleme derinliği azalma eğilimi göstermiştir. Bazalt tozu içermeyen numunede su işleme derinliği 22 mm seviyesinde iken bazalt tozu ikame oranının %50 olduğu numunelerde 5 mm’ ye kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Geçirimsizliğin önemli olduğu su yapıları ve atık depolama tesislerinde %20-50 bazalt tozu ikame oranına sahip harç kullanımı uygun görülmektedir.
21,96 21,05
10,03
14,51 13,26
5,937 y = 0,0013x2- 0,3455x + 21,947
R² = 0,7271 0
5 10 15 20 25
0 10 20 30 40 50
Su İşleme Derinliği (mm)
İnce Agrega İle Bazalt Tozunun İkame Oranı %
Su İşleme Derinliği (mm) Polinom. (Su İşleme Derinliği (mm))
28 5. ÖNERİLER
Yapılan basma deneyinde, kontrol numunesi ile çimento bazalt tozu ikame oranının
%15 olduğu numune arasında 10 MPa‘lık dayanım farkı olduğu görülüp çimento bazalt tozu ikame oranının %15 olduğu harç numunelerinin dayanım açısından kullanılması tercih edilebilir.
Eğilme deney sonuçları incelendiğinde kontrol numunesi ile çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olduğu harç numunesi arasında 5 MPa ‘lık dayanım farkı olduğu görülüp çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olduğu harç numunelerinin eğilme dayanımında en iyi sonucu vermesi açısından tercihi mümkündür; ancak çimento bazalt tozu ikame oranının arttırıldığı durumlarda eğilme dayanımı çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olan harç numunelerine göre fazla azalma göstermediğinden ekonomik nedenlerle çimento bazalt tozu ikame oranı %15 veya %20 olduğu harç numuneleri de tercih edilebilir.
Yarmada çekme deneyi sonucunda, çimento bazalt tozu ikame oranının arttırılmasıyla yarmada çekme dayanımında azalma olduğu görülmüştür; dolayısıyla yarmada çekme dayanımı açısından bazalt tozunun mineral katkı olarak kullanılması uygun değildir.
Su işleme derinliği tayini deneyinde, çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olduğu harç numunesinde geçirimsizliğin en fazla olduğu görülüp geçirimsizlik açısından çimento bazalt tozu ikame oranının %10 olan harç numunesinin kullanılması tercih edilebilir.
MgSO4 etkisine maruz numunelerde yapılan boy değişimi sonucunda, çimento bazalt tozu ikame oranı %20 olan harç numunelerinin hacim değişikliği açısından kullanılması uygundur; fakat harç üretiminde hacim değişiklikleri çok uzun zamanda gerçekleşeceğinden, uzun süreli test sonuçlarına göre tasarım yapmak daha uygun olacaktır.
Yapılan ağırlık değişimi deneyinde, 24 haftalık gözlem sonucunda en az ağırlık değişiminin çimento bazalt tozu ikame oranının %5 olduğu harç numunesinde olduğu görülüp ağırlık değişimi açısından çimento bazalt tozu ikame oranının %5 olduğu harç numunesinin kullanılması tercih edilebilir.
Bazalt tozunun ince agrega olarak kullanıldığı çalışmalar incelendiğinde; % 20 ve % 50 bazalt tozu-ince agrega ikame oranına sahip numunelerin mekanik özelliklerde ve basınç altında su işleme derinliğinde daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. MgSO4
etkisinde boy ve ağırlık değişimlerinin tayininde ise en düşük değerleri %20 bazalt ikame oranına sahip seri vermiştir. Buradan yapılan çıkarımlara göre harç üretiminde
~% 20 oranında bazalt tozu-ince agrega ikamesi uygun iken ikame oranının artması üretimi zorlaştırıp maliyetleri artıracağından kullanım amacından sapmamıza neden olacak ve anlamını yitirecektir. Ayrıca atık bir malzeme olan bazalt tozunun, inşaat sektörü gibi büyük bir sektörde bileşen olarak kullanılması hem maliyetleri düşürecek hem de doğaya olan zararlı etkilerini minimize edecektir.
29 KAYNAKLAR
[1] TS 1114 EN 13055-1, Hafif agregalar - Bölüm 1: Beton, harç ve şerbette kullanım için, Türk standartları Enstitüsü, 2004, Ankara.
[2] Assie, S. , Escadeillas, G. , Waller, V. , (2007), Kendiliğinden Yerleşen Beton Dayanıklılık Tahminleri, Construction and Building Materials.
[3] Binici, H. , (2007) , Ezilmiş Seramik ve Bazaltik Pomzanın, İnce Agrega Olarak Çimento Harcı Özellikleri Üzerinde Etkisi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Kahramanmaraş.
[4] Üstünkol, F. N. ve Turabi , A. , (2010), Endüstriyel Atık Filler Malzemelerin Kullanılabilirliğinin Araştırılması, Balıkesir Belediyesi Fen İşleri Müdürlüğü, Balıkesir;
Balıkesir Üniversitesi Müh. Mim. Fak. İnşaat Müh. Böl. , Balıkesir.
[5] Liu Laibao, Zhang Yunsheng, Zhang Wenhua, Liu Zhiyong and Zhang Lihua (2013).
Investigating the influence of basalt as mineral admixture on hydration and microstructure formation mechanism of cement. Construction and Building Materials, pp 434-440.
[6] Ünal, O. Ve Kibici, A. (2001). Mermer tozu atıklarının beton üretiminde kullanılmasının arastırılması. Afyon: Türkiye 3. Mermer Sempozyumu Bildirileri Kitabı.
[7] Tasdemir, C. ve Atahan, H, N. (1996). Filler malzemelerinin betonun mekanik özelliklerine ve durabilitesine etkisi. İstanbul. 1. Ulusal Kırmatas Sempozyumu.
[8] “TS EN 196-1 Çimento deney metotları - Bölüm 1: Dayanım tayini” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
[9] “TS EN 1015-3 Kagir harcı- Deney metotları- Bölüm 3: Taze harç kıvamının tayini (yayılma tablası ile)” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
[10] “TS EN 12390-6 Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 6: Deney numunelerinin yarmada çekme dayanımının tayini” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
[11] “TS EN 12390-8 Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 8: Basınç altında su işleme derinliğinin tayini” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
[12] “TS 3322 Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Çimento harcı ve beton numunelerde boy değişiminin tayini” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.