Yüksek Fırın Cüruflu Betonlar ve Harçlar Üzerinde Yapılmış Çalışmalar

beton dayanımları düşmektedir. Ancak 28. günden sonra dayanım kazanma hızı artmakta ve Portland çimentosu ile üretilen betonlardan daha yüksek basınç dayanımları elde edilebilmektedir. YFC ile üretilen betonların eğilme dayanımları ise yine geç yaşlarda hızla artmakta Portland çimentoları ile üretilenlere göre eşit veya daha büyük eğilme dayanımları elde edilebilmektedir. Erken yaşlarda dayanımları yükseltmek için yerine kullanılan çimento miktarını sabit tutarken YFC miktarını arttırmak, öğüterek daha fazla inceltmek veya ağırlıkça %0,5 miktarında trietanolamin kullanılması önerilebilir. YFC'nin betonda kullanılması durumunda taze betondaki işlenebilme artmaktadır. YFC ince öğütülerek betona katıldığı için betondaki ince madde miktarını arttırmakta ve iri tanelerin hareketini kolaylaştırmaktadır. YFC çimentoya göre daha geç ve yavaş reaksiyonlara girdiği için betonun priz süresinin artmasına neden olmaktadır. Sıcak havada beton dökümü sırasında daha avantajlı olmasına karşın soğuk havalarda YFC ile üretilen betonlarda priz hızlandırıcı kullanılması gerekmektedir. YFC çimento yerine kullanılması ile betonda kullanılan çimento miktarı azalmakta ve bu durum betonun hidratasyon ısısının azalmasına neden olmaktadır. Özellikle betonda termik rötre oluşmaması için hidratasyon ısısı düşük bağlayıcı kullanılması gerekmektedir. Çimentonun az kullanılması ile çimentonun folükülleşmesi azalmakta ve YFC'nin çok ince öğütülmesi ile çimento taneleri arasının doldurulması betondaki terleme olayını

azaltmaktadır. Dolayısı ile betonda segregasyon ve rötre azalmaktadır (Erdoğan, 1997, 2003; Tokyay ve Erdoğan, 2003).

YFC kullanımı betonun dayanıklılığını olumlu yönde etkilemektedir. Özellikle ince öğütüldükten sonra betonda kullanılması durumunda betonun porozitesi azalmakta, rötreyi azalttığı için oluşabilecek mikro çatlaklar azalmakta, bu da betonun geçirimliliğini azaltmaktadır. Betonda geçirimliliğin azalması beton dayanıklılığının arttırılmasında en önemli faktörlerden biridir. Alkali oksit içeren çimento ile aktif silis içeren agregaların yaptığı alkali silika reaksiyonu (ASR) ile oluşan jel betonda genleşme gösterir ve betonun çatlamasına yol açar. Şekil 2.1'de görüldüğü gibi YFC ile ASR'den dolayı oluşan bu genleşme miktarı azalmaktadır (Arslan, 2001).

Şekil 2.1 : ASR-YFC ilişkisi.

YFC kullanımı ile klor geçirimliliği azalmaktadır. YFC miktarı arttıkça bu azalma belirginleşmektedir. YFC ile üretilen betonların geçirimlilik katsayıları daha yüksektir. Karbonatlaşma reaksiyonundan sonra yapılan incelemelerde YFC ile üretilen betonların geçirimlilik katsayıları daha düşük olarak bulunmuştur. Şekil 2.2'de geçirimlilik katsayısı ile YFC arasındaki ilişki gösterilmiştir. YFC'li betonlarda karbonatlaşmadan sonra geçirimlilik oldukça artmaktadır. Karbonatlaşmanın çok ilerlemesi durumunda donatı korozyonuna yol açmaktadır. YFC kullanılan betonlarda donma-çözülme etkisine karşı kullanılan hava sürükleyici katkı miktarını arttırmak gerekmektedir. YFC'nin betonda kum yerine kullanılması durumunda 1000ºC civarında sıcaklık etkisinde betonda oluşabilecek hasar daha az

olmaktadır. Ayrıca yüksek sıcaklık etkisindeki dayanım kaybını da azaltmaktadır. Sülfat beton içerisinde reaksiyonlar yaparak betonun zamanla bozulmasına yol açar. Sülfat zeminden gelebileceği gibi, deniz suyundan, çimento üretimi sırasında fazla katılan alçı taşından gelebilir. Sülfatlar CH ve C3A ile yaptıkları reaksiyon sonucunda kalsiyum sülfo alüminatları oluşturur. Bu reaksiyonlar sonucunda hacim %227 artar. Beton patlayarak parçalanır. Özellikle deniz suyundaki magnezyum sülfat CSH yapısını da çözmektedir. Sülfata dayanıklılığı arttırmada YFC etkilidir. YFC katkılı çimentolarda C3A miktarı az olduğu için sülfata dayanıklılığı oldukça fazladır. Sülfata dayanıklı çimentoda YFC miktarı %65'tir (Tokyay ve Erdoğdu, 2003; Baradan ve ark., 2002; Kocataşkın, 1987).

Şekil 2.2 : Geçirimlilik katsayısı - YFC ilişkisi.

Sülfat etkisi altında bırakılmış farklı YFC karışımlarının mikroyapısal değişiminin incelendiği bir çalışmada, sülfat etkisi için magnezyum ve sodyum sülfat çözeltileri hazırlanmıştır. Sodyum sülfat kullanılması durumunda etrenjit oluşumları ve

CSH'lı yapıların bozulduğu görülmüştür. Etrenjit oluşumunda serbest Al2O₃ miktarı, sülfat etkisine dirençte ana etkenlerden biridir. Sodyum sülfat ile sağlanan sülfat etkisine karşı dirençte %92 oranında YFC kullanılması serbest Al₂O₃ miktarını düşürmesi ile etkilidir. Magnezyum sülfat ile sülfat etkisi sağlandığında benzer reaksiyonlar oluştuğu, farklı olarak CSH jellerinin bozularak zayıf yapıda magnezyum silikat hidrat oluşumu görülmüştür. % 92 oranında YFC kullanılması

sodyum sülfat çözeltisinde olumlu yönde etki yaparken, magnezyum sülfat çözeltisinde olumsuz yönde etki yaptığı görülmüştür. Erken safhada oluşan reaksiyon monosülfat şeklindedir (Gollop ve Taylor, 1996; Canbaz, 2007).

Yüksek oranda YFC içeren betonlara buz çözücü tuzların etkisinin incelendiği bir çalışmada karbonatlaşmanın önemli olduğu vurgulanmıştır. Buz çözücü tuzlara karşı dirençte yüksek oranda YFC, öğütülmüş kimyasal ekler ve sodyum-monoflorürfosfat kullanımının etkili olduğu belirtilmiştir. Buz çözücü tuzların betona etkisinin mekanizmasına yönelik çalışmalar açıklanmış ve çalışmanın sonunda bu mekanizmaya yönelik yeni model geliştirilmiştir. YFC'li çimento karbonatlaşması boşluk miktarını arttırdığı, boşlukların büyüdüğü, hidratasyon reaksiyon ürünlerinin oluşturduğu bağları çözdüğü, karbonatlaşma rötresine neden olduğu vurgulanmıştır. Buz çözücü tuzların etkisine kür koşullarının ve kür suyunun kimyasal bileşiminin de etkisi olduğu da belirtilmiştir. Kür suyu olarak kirece doygun su kullanımı buz çözücü tuzların etkisini azaltmada etkili olduğu görülmüştür. Yine buz çözücü tuzların etkisini azaltmada betonda oluşacak çatlak yapısının ve agrega bağlayıcı arayüzeyinin en önemli faktör olduğu vurgulanmıştır. Ayrıca buz çözücü tuzların etkisinin belirlenmesinde beton yüzeyinde oluşan buz kalınlığı da etkilidir (Çopuroğlu, 2006).

2.2 Alkalilerle Aktive Edilmiş Yüksek Fırın Cüruflu Betonlar ve Harçlar