Silindir ile sıkılaştırılmış betonlar için kimyasal katkıların etkilerinin belirlenmesi

T.C.

PAMUKKALE ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

MOHAMMAD ARĠF NERO

DENĠZLĠ, ġUBAT - 2019

SĠLĠNDĠR İLE SIKIġTIRILMIġ BETONLAR ĠÇĠN

KĠMYASAL KATKILARIN ETKİLERİNİN

T.C.

PAMUKKALE ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI

.

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

MOHAMMAD ARĠF NERO

DENĠZLĠ, ġUBAT - 2019

SĠLĠNDĠR İLE SIKIġTIRILMIġ BETONLAR ĠÇĠN

KĠMYASAL KATKILARIN ETKİLERİNİN

i

ÖZET

ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

(TEZ DANIġMANI: PROF. DR. SONER HALDENBĠLEN) DENĠZLĠ, ġUBAT - 2019

Üstyapı uygulamaları için silindirle sıkıĢtırılmıĢ betonun (SSB) kullanımı tüm dünyada artmaktadır. Bu materyal harika teknik ve ekonomik faydalar sunmaktadır. SSB'de kurutucu kıvamı ve yeterli macun eksikliği, taze davranıĢını diğer beton türlerinden çok farklı kılar. Bu aynı zamanda, uygulamada gösterilmek üzere özelliklerini yeterince tanımlamakta zorluklara yol açmaktadır. Sorunu daha da arttıran Ģey, SSB üretiminde kullanılan çoklu karıĢtırma teknolojilerinin kullanılmasıdır.

Bu araĢtırma, SSB'deki bazı kimyasal katkıların etkinliğini belirlemeye çalıĢır. Betonun iĢlenebilirliği, uyum, kompaktlık ve ayrıĢma direnci, iĢlenebilirlik tutma, su azaltma ve tutarlılıktan oluĢtuğu düĢünülmektedir. Bu özelliklerden bazıları bir test yöntemi kullanılarak tanımlanmıĢtır. Bunlar, doğrudan kesme testi ile eğilme dayanımı ve basınç dayanımıdır.

Ayrıca, tipik bir SSB karıĢımında 3’ü süper akıĢkanlaĢtırıcı tipinde olmak üzere 4 tip kimyasal katkı maddesi test edilmiĢtir: Nanoment SP - Süper AkıĢkanlaĢtırıcılar, Nanoment MR - Orta Kademe AkıĢkanlaĢtırıcı, Nanoment HP - Yeni Nesil Süper AkıĢkanlaĢtırıcılar ve Nano Aer - Hava Surukleyicidir. Her bir karıĢımın ayrı faydalar sağladığı ve ayar davranıĢını ve sonlandırılabilirliği değiĢtirmek de dâhil olmak üzere taze SSB'nin farklı özelliklerini geliĢtirdiği gözlemlenmiĢtir. Ayrıca belirli bir karıĢım için, iĢlenebilirlikteki geliĢme, bileĢenlerinin birleĢme, kompaktlık, tutarlılık, su azaltma, katkı tipi ve dozaj ile bileĢik bir fonksiyonudur.

Son olarak, bu katkıların ayrı ayrı kullanımında alınacak bazı önlemler ile birlikte bir dizi öneride sunulmuĢtur. Bu çalıĢmanın, SSB'nin farklı özelliklerinin daha iyi karakterizasyonuna ve daha fazla güvenle kimyasal katkıların kullanımına yol açacağı tahmin edilmektedir.

ANAHTAR KELĠMELER: Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton (SSB), Basınç

Dayanımı, ĠĢlenebilirlik, Su Azaltıcı, BirleĢme, SıkılaĢtırma, Kimyasal Katkılar

SĠLĠNDĠR İLE SIKIġTIRILMIġ BETONLAR ĠÇĠN KĠMYASAL KATKILARIN ETKİLERİNİN BELİRLENMESİ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ MOHAMMAD ARĠF NERO

ii

ABSTRACT

DENĠZLĠ, FEBRUARY 2019

Use of roller compacted concrete (RCC) for pavement implementations is growing worldwide. RCC offers good technical and economic advantages. The harder density and deficiency of adequate paste in RCC makes its fresh actions very different from other types of concretes. What worsen the problem is the use of numerous mixing technologies used in producing RCC.

This research aim to dictate the effectiveness of some chemical admixtures in RCC. The workability of concrete is considered to be composed by the cohesion, compactibility, and segregation resistance, retention of workability, water reduction and consistency. Some of these properties were characterized using a test method. These include the compressive strength and flexural strength with direct shear test.

Furthermore, 4 types of chemical admixtures were tested in a typical RCC mixture. These include 3 types of superplasticizers which are Nanoment SP – Superplasticizers, Nanoment MR – Midrange Plasticizer, Nanoment HP – New Generation Superplasticizers, and the other type is Nano Aer – Air Entraining. It is observed that individually each admixture offers distinct benefits and improves different properties of fresh RCC including changing the setting behavior and finishibility. Moreover, for a given mixture, the improvement in workability is a composite function of its components viz. cohesion, compactibility, consistency, water reduction, admixture type and dosage.

Finally, some recommendations are mentioned along with some precautions to be taken in using these admixtures individually.

KEYWORDS: Roller Compacted Concrete (RCC), Compressive Strength,

Workability, Water Reducer, Cohesion, Compactibility, Chemical Admixtures

CIVIL ENGINEERING

GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

(SUPERVISOR:PROF. DR. SONER HALDENBĠLEN) DETERMINING THE EFFECTS OF CHEMICAL ADMIXTURES

ON ROLLER COMPACTED CONCRETE (RCC)

MSC THESIS

MOHAMMAD ARIF NERO

iii

ĠÇĠNDEKĠLER

KISALTMALAR LĠSTESĠ ... vii

ÖNSÖZ ... viii

GĠRĠġ ... 1

1. Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton (SSB) Yollar ... 4

1.1 ĠĢlev ... 6 1.2 Etkinlik ve Uyumluluk ... 7 1.3 Tezin Amacı ... 9 1.4 Tezin Düzenlemesi ... 9 1.5 SĠLĠNDĠRLE SIKIġTIRILMIġ BETONDA KĠMYASAL KATKI 2. MADDELERĠNĠN TARĠHSEL PERSPEKTĠFĠ VE LĠTERATÜR ĠNCELEMESĠ ... 11

BAZI ÖNEMLĠ BETON KATKILARI ... 20

3. Kimyasal Katkılar ... 20

3.1 3.1.1 Hava Sürükleyici Ajanlar ... 21

3.1.2 Hızlandırıcılar ... 24

3.1.3 Geciktiriciler ... 26

3.1.4 Su Azaltıcı ... 27

3.1.5 Su Azaltıcı Geciktiriciler ... 29

3.1.6 Su Azaltıcı Hızlandırıcıları ... 30

3.1.7 Yüksek Aralıklı Su Azaltıcı (Süper AkıĢkanlaĢtırıcı) ... 30

3.1.8 Yüksek Aralıklı Su Azaltıcı ve Geciktirici Katkı ... 33

3.1.9 Antifriz Katkıları ... 33

3.1.10 Su Yalıtım Katkısı ... 34

Mineral Katkılar ... 35

3.2 3.2.1 Doğal ve Yapay Puzolanlar ... 36

3.2.2 Uçucu Küller ... 36

3.2.3 Silika Dumanı ... 37

3.2.4 ÖğütülmüĢ Granit Yüksek Fırın Cürufu ... 38

Yüksek Performanslı Beton ... 39

3.3 YÖNTEM VE DENEYSEL ÇALIġMALAR ... 41

4. SSB Malzeme Seçimi ... 41 4.1 4.1.1 Agregalar ... 41 4.1.1.1 Kaba agregalar ... 41 4.1.1.2 Ġnce agregalar ... 42 4.1.2 Çimentolu Malzemeler ... 42 4.1.3 Su ... 42 4.1.4 Kimyasal Katkılar ... 42 4.1.5 SSB KarıĢım Oranı ... 43 SSB Test Metodolojisi ... 44 4.2

iv 4.2.1 Dayanım ... 45 4.2.1.1 Basınç Dayanımı ... 45 4.2.1.2 Eğilme Dayanımı ... 45 Deneysel ÇalıĢmalar ... 46 4.3 4.3.1 Test Metodu ... 52 AraĢtırma Bulguları ... 54 5. Test Sonuçları ... 54 5.1 Test Sonuçlarının KarĢılaĢtırılması ... 58

5.2 Katkı Maliyeti ve Fiyat Listesi ... 62

5.3 Sonuç ve Bazı Önemli Öneriler ... 64

5.4 KAYNAKLAR ... 66 6. EKLER ... 69 7. EK A: DENEY SONUÇLARI – 1 ... 69 EK A: DENEY SONUÇLARI – 2 ... 70 EK A: DENEY SONUÇLARI – 3 ... 71 EK A: DENEY SONUÇLARI – 4 ... 72 EK A: DENEY SONUÇLARI – 5 ... 73 EK A: DENEY SONUÇLARI – 6 ... 74 EK A: DENEY SONUÇLARI – 7 ... 75 EK A: DENEY SONUÇLARI – 8 ... 76 EK A: DENEY SONUÇLARI – 9 ... 77 EK A: DENEY SONUÇLARI – 10 ... 78 EK A: DENEY SONUÇLARI – 11 ... 79 EK A: DENEY SONUÇLARI – 12 ... 80 EK A: DENEY SONUÇLARI – 13 ... 81 EK A: DENEY SONUÇLARI – 14 ... 82 EK A: DENEY SONUÇLARI – 15 ... 83 EK A: DENEY SONUÇLARI – 16 ... 84 EK A: DENEY SONUÇLARI – 17 ... 85 EK A: DENEY SONUÇLARI – 18 ... 86 EK A: DENEY SONUÇLARI – 19 ... 87 EK A: DENEY SONUÇLARI – 20 ... 88 EK A: DENEY SONUÇLARI – 21 ... 89 EK A: DENEY SONUÇLARI – 22 ... 90 EK A: DENEY SONUÇLARI – 23 ... 91 EK A: DENEY SONUÇLARI – 24 ... 92 EK A: DENEY SONUÇLARI – 25 ... 93 EK A: DENEY SONUÇLARI – 26 ... 94

EK B: SONUÇ DEĞERLENDĠRME TABLOSU ... 95

ÖZGEÇMĠġ ... 96 8.

v

ġEKĠL LĠSTESĠ

Sayfa

ġekil 1.1: Hayvan Gücüne Dayalı TaĢıt ... 1

ġekil 1.2: John Loudon McAdam (1756–1836), Ġlk Modern Yol Yapımı... 2

ġekil 1.3: Ġlk Beton Yol, A.B.D. (1891) ... 3

ġekil 1.4: Ġlk Beton Yol A.B.D. (Günümüzdeki Hali) ... 3

ġekil 3.1: Hava Sürükleyicinin Beton Kimyasına Etkisi ... 22

ġekil 3.2: Hava Sürükleyicinin Etki Gösterdiği Beton ... 23

ġekil 3.3: Antifriz Katkı Malzemesi ve Beton Üzerindeki Etkisi ... 34

ġekil 3.4: Uçucu Kül Numunesi ... 37

ġekil 3.5: Silis Dumanı Numunesi ... 38

ġekil 3.6: Farklı Hallerdeki YFC ... 39

ġekil 4.1: SSB KarıĢımını Etkileyen Parametreler ... 43

ġekil 4.2: Deneylerde Kullanılan Katkılar ... 47

ġekil 4.3: %0,7 Katkı Oranlı Deney Değerleri ... 48

ġekil 4.4: %1 Katkı Oranlı Deney Değerleri ... 49

ġekil 4.5: %1,3 Katkı Oranlı Deney Değerleri ... 50

ġekil 4.6: Katkısız Deney Değerleri (ġahit) ... 51

ġekil 4.7: Deney Yapım AĢaması ... 52

ġekil 4.8: Numune Kalıpları ... 52

ġekil 4.9: SSB Numuneleri ... 53

ġekil 4.10: Kesme Kutusu (3 Noktalı Yükleme) ... 53

ġekil 5.1: SSB L24 - SP Basınç Dayanımları ... 54

ġekil 5.2: SSB L24 - SP Eğilme Dayanımları ... 55

ġekil 5.3: SSB L23 - MR Basınç Dayanımları ... 55

ġekil 5.4: SSB L23 - MR Eğilme Dayanımları ... 55

ġekil 5.5: SSB L25 - HP Basınç Dayanımları ... 56

ġekil 5.6: SSB L25 - HP Eğilme Dayanımları ... 56

ġekil 5.7: Hava Sürükleyici Basınç Dayanımları ... 56

ġekil 5.8: Hava Sürükleyici Eğilme Dayanımları ... 57

ġekil 5.9: Katkızıs Basınç Dayanımları ... 57

ġekil 5.10: Katkızıs Eğilme Dayanımları... 57

ġekil 5.11: 0,7% Basınç Dayanımı 3 ve 28 Gün ... 58

ġekil 5.12: 0,7% Eğilme Dayanımı 3 ve 28 Gün………...58

ġekil 5.13: 1,0% Basınç Dayanımı 3 ve 28 Gün………....59

ġekil 5.14: 1,0% Eğilme Dayanımı 3 ve 28 Gün………...59

ġekil 5.15: 1,3% Basınç Dayanımı 3 ve 28 Gün……….………...59

vi

TABLO LĠSTESĠ

Sayfa

Tablo 3.1: Beton Katkılarının Sınıflandırılması... 20

Tablo 4.1: Deneyde Kullanılan Katkıların Oranları ... 51

Tablo 5.1: Test Sonuçları ... 54

Tablo 5.2: Sonuçların KarĢılaĢtırması ... 58

Tablo 5.3: Kimyasal Katkıların Birim Fiyatları ... 63

vii

KISALTMALAR LĠSTESĠ

AASHTO : American Association of State Highway & Transportation Officials

ABD : Amerika BirleĢik Devletleri

ACI : American Concrete Institute

ASTM : American Society for Testing and Materials

CWAS : Central West Astronomical Society

ERDC : European Research and Development Committee

FHWA : Federal Highway Administration

HP : High Performance

ITTP : Installation Technology Transition Program

MR : Midrange (Orta Katmanlı)

NMSA : Nominal Maximum Size of Aggregate

PC : Portland Cement (Portland Çimento)

PCE : Polycarboxylate Ether-Based

PÇB : Portland Çimento Betonu

SCM : Supplemental Cementitious Materials

SP : Superplasticizers (Süper PlastikleĢtirici)

SSB : Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton

SSBK : Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton Üstyapı

SSSB : Silisli Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton

UK : Uçucu Kül

viii

ÖNSÖZ

Bu tez çalıĢmasında genel olarak silindirle sıkıĢtırılmıĢ beton için kullanılan bazı önemli kimyasal katkı maddelerinden bahsedilmiĢ, son zamanlarda pek çok kullanılan bazı önemli kimyasal katkıları farklı oranlarda kullanarak SSB eğilme ve basınç dayanımı üzerinde deneysel çalıĢmalar yapılmıĢtır.

Öncelikle tez konusunun belirlenmesinde ve çalıĢmanın hazırlanma sürecinin her aĢamasında kendi değerli zamanını ve tecrübelerini esirgemeyerek bana yardımcı olan değerli danıĢmanım sayın Prof. Dr. Soner HALDENBĠLEN'e teĢekkür etmek istiyorum. Bu zorlu tez sürecinde benden desteğini bir an için bile esirgemeyen değerli arkadaĢım Mahir TAġTAN'a ve deney çalıĢmalarında bana yardımcı olan arkadaĢım Cavit KARĠMĠ'ye teĢekkürü borç bilirim. Ve son olarak tüm eğitim hayatım boyunca benden maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen her zaman yanımda olan sevgili aileme sonsuz teĢekkürlerimi sunarım

1

GĠRĠġ

1.

Tarih boyunca insan yığınlarının oluĢumu, Ģekillenmesi ve büyümesi, birçok gücün karmaĢık etkileĢimlerinin sonucunda oluĢmuĢtur. Bir büyük güç her zaman ulaĢım olmuĢtur. Ġlk önemli sivil taĢımacılığın mal alıĢveriĢiyle baĢladığı düĢünülmektedir. Mal alıĢveriĢinin yoğunlaĢması ticaret yolları ve piyasaların oluĢmasına yol açtı. Esnaf ya da karavanın alıĢveriĢi yaptığı ya da bir gecede kaldığı yollarda, mağazalar, hanlar ve diğer hizmetler geliĢmeye baĢladı. En sık olarak, bu lokasyonlar, malların taĢıma modundan diğerine taĢınması gereken veya ticaret yollarının kesiĢtiği noktalarda olmuĢtur. Nehirler veya tepeler gibi doğal engellerin geçiĢleri de tesislerin ve hizmetlerin kümelenmesini yarattı.

UlaĢtırma, tarihin ayrılmaz bir parçasıdır, Erken aĢamalarda kara taĢımacılığında ilerleme oranı çok yavaĢtı. Hayvanlar: köpekler, filler, eĢekler, develer, ulaĢım tarihinde ortaya çıkan ilk ulaĢım araçları oldu.

UlaĢım, yüzyıllardır halkların yaĢamının en önemli sorunlarından biriydi ve olmaya devam edecektir. UlaĢımın tanımı farklı olabilir, çünkü iki yer, iki köy, ticaret, savaĢ ya da belki sadece yolculuk için seyahat anlamına gelebilir. Hava, su veya kara kullanılarak yapılabilir.

2

Hayvanların çektiği tekerlekli araçlar muhtemelen M.Ö. 4. veya 5. binyıllarda Antik Yakın Doğu'da geliĢti ve M.Ö. 4. binyılda ve M.Ö 1200'de Avrupa'ya ve Hindistan'a yayıldı. Romalılar, imparatorluklarını ve geliĢmiĢ Roma yollarını geniĢletmek ve sürdürmek için iyi yollara ihtiyaç duyuyorlardı.

Günlük yaĢamımıza dâhil olan birçok ulaĢım türü vardır: Ġnsan gücü ile ulaĢım, hayvanlarla çalıĢan ulaĢım, karayolları, su yolları, demiryolları ve havayolları. Sanayi Devrimi'nde, John Loudon McAdam (1756–1836), ilk modern otoyolları tasarladı, toprak ve taĢ agrega gibi pahalı olmayan kaplama malzemelerini kullanarak ve suların süzülmesini sağlamak için, çevredeki araziden birkaç metre daha yüksek yollar yerleĢtirdi. Yüzeyden motorlu taĢımacılığın geliĢmesiyle birlikte, büyük Ģehirlerde ve 20. yüzyılın baĢlarında macadam da tarla bağlamıĢ yolların üzerinde orijinal olarak parke taĢlarını ve ahĢap parkeyi kullanmıĢtır. Kentsel ve kırsal yollarda kuyuları, bataklıkları ve tozları azaltmak için sert zeminli yollara olan ihtiyaç artmıĢtır, asfalt ve beton kaplama kırsal alana geniĢletilmiĢtir.

Birçok insan beton kaplamaların tarihinin 1894'te Bellefontaine, Ohio'daki yerleĢimle baĢladığına inanıyor. Bu üstyapılar hala kullanılıyor ve Amerikan Beton Kaplama Derneği geçtiğimiz günlerde yapımcı George Bartholomew üstyapıın yüzüncü yıldönümünde anılıyor. Ancak, Blanchard'ın 1919 tarihli Amerikan Otoyol Mühendisleri El Kitabı’na göre, 1879'da Ġskoçya'da, bağlanması için Portland

3

çimentosu ile bir beton kullanılmıĢtır. “Yüzey çok iyiydi, ama yol kırılmaya baĢladığında çok hızlı bir Ģekilde parçalara ayrıldı.

Uzun yıllar boyunca, beton "tarifleri" sadece Portland çimentosu, iri daneli agrega, kum ve su içermekteydi. Kimyasal katkılar da dâhil olmak üzere diğer muhtemel bileĢenlerin kullanımı, sadece ihtiyaç duyulmadığı ve zararlı olabileceği gerekçesiyle, saygın ve etkili kurumlar tarafından aktif bir Ģekilde kullanımlarından vazgeçilmiĢtir. Hava sürükleyici maddelerin, donma-çözülme hasarını önlemek için betonda baĢarılı bir Ģekilde kullanılabilmesi ve bu ilk kimyasal katkı maddesinin yaygın olarak benimsenmesinin tesadüfi keĢfinden sonra, betonda çeĢitli algılanan amaçlar için karıĢımların kullanımı için çok çeĢitli kimyasal maddelerin geliĢtirilmesi

Şekil 1.3: İlk Beton Yol, A.B.D. (1891)

4

ve pazarlanmasına yol açmıĢtır. Bu alanda uzmanlaĢan firmalar kuruldu ve tanınmıĢ bir kimyasal katkı maddesi sanayi ortaya çıktı.

Amerika BirleĢik Devletleri'nde, bir geliĢme döneminden sonra, ASTM bu kimyasal katkı maddelerini amaçlanan etkilerine göre çeĢitli sınıflara kodlamıĢtır. Hızlandırıcıları ayarlama, geciktiriciler, su düĢürücüler ve kombinasyon amaçlı katkılar tanındı ve bunların etkililiğini ölçmek ve ümitle tahmin etmek için standartlaĢtırılmıĢ testler kabul edildi. AASHTO, daha sonra karayolu ve ulaĢtırma ajanslarının özel ihtiyaçları için esasen aynı sistemi benimsedi.

Daha yakın zamanlarda, "resmi" kimyasal katkıların sınıfı, süper akıĢkanlaĢtırıcılar ("yüksek aralıklı su azaltıcılar") ve birleĢik süper yumuĢatıcı geciktiriciler içerecek Ģekilde geniĢletilmiĢtir.

Bununla birlikte, "resmi" katkı maddeleri son yıllarda, yeni amaçlar için tasarlanan hızlı bir Ģekilde artan kimyasal katkılar koleksiyonuyla güçlendirilmiĢtir. Belirgin örnekler arasında, betonda çeliğin aĢınmasını önlemeye yönelik katkılar, taze betonun sertleĢmesini ve birkaç gün sonra yeniden baĢlamasını sağlayan bir "durdurma" katkı maddesi karıĢımları, antifriz katkıları, neden olduğu çatlamayı yüzey gerilimini ve diğerlerini düĢürerek aĢırı büzülmeyi azaltmak için kullanılan katkılar arasında yer almaktadır. Bunlar, çimento imalatçıları (örneğin öğütme yardımcıları) tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıĢ özel katkı maddelerine ve püskürtme betonu, pompalama yardımcıları, vb. gibi özel beton yapı biçimleri için katkı maddelerine ek olarak kullanılmaktadır.

Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton (SSB) Yollar

1.1

Silindirle sıkıĢtırılmıĢ beton (SSB), ismini ağır vibrasyonlu çelik tamburdan ve onu nihai formunda sıkıĢtırmak için kullanılan lastik yorgun makaralardan alır. SSB, benzer mukavemet özelliklerine sahiptir ve geleneksel betonla aynı temel bileĢenlerden oluĢur (iyi dereceli agregalar, çimentolu malzemeler ve su) ancak farklı karıĢım oranlarına sahiptir. SSB karıĢımları ve geleneksel beton karıĢımları arasındaki en büyük fark, SSB'nin sıkı bir paketleme ve sağlamlaĢtırmaya izin veren daha yüksek miktarda ince agregaya sahip olmasıdır.

5

SSB tipik olarak standart veya yüksek yoğunluklu Ģapla donatılmıĢ asfalt tipli bir finiĢer ile yerleĢtirilir, ardından sıkıĢtırma için silindirlerle geçiĢlerin bir kombinasyonu kullanılır. Nihai sıkıĢtırma, genellikle bir saatlik karıĢtırma içinde gerçekleĢtirilir. Geleneksel beton kaplamalardan farklı olarak, SSB kaplamalar form, dübel veya donatı çeliği olmadan yapılır. Derz boĢluğu gerekli değildir, ancak projede belirtildiğinde, enine derzler geleneksel beton döĢemelerden daha uzağa yerleĢtirilir. SSB kaplamaları güçlü, yoğun ve dayanıklıdır. Bu özellikler, inĢaat hızı ve ekonomisi ile birleĢtirildiğinde, SSB kaplamalarını park ve depolama alanları için mükemmel bir alternatif haline getirir; liman ve askeri tesisler, kaldırımlar, sokaklar ve karayolları. SSB, kompozit sistemlerde taban malzemesi olarak da kullanılabilir.

SSB'nin birincil faydası, geleneksel beton ve çok katlı asfalt kaplamalardan daha hızlı ve düĢük maliyetli bir Ģekilde inĢa edilebilmesidir. SSB ile normal beton üzerine yapılan tasarruflar, esasen azaltılmıĢ çimento içeriği, azaltılmıĢ Ģekillendirme ve yerleĢtirme maliyetleri ve daha az inĢaat süresi nedeniyledir. Dolayısıyla, SSB'nin kalıp veya cilalara ihtiyacı yoktur ve dübel veya çelik donatı bulundurmazlar. SSB'nin diğer faydalı özellikleri arasında Ģunlar bulunmaktadır:

SSB'deki düĢük macun içeriği, daha az beton büzülmesine ve büzülmeye bağlı gerilmelerden daha az çatlamaya neden olur. DüĢük geçirgenliği sayesinde, SSB donma-çözünme koĢullarında bile mükemmel dayanıklılık ve kimyasal saldırıya karĢı direnç sağlar. Diğer sert üstyapılarda olduğu gibi, SSB de ağır lastik zinciri veya çivili lastik kullanım alanları dıĢındaki dar ve sonraki onarımları ortadan kaldırır. SSB kaplamaların açık yüzey rengi nedeniyle, park yeri ve depolama alanları için aydınlatma gereksinimleri azaltılmıĢtır. Otomobiller ve hafif kamyonlar gibi ara sıra hafif araçlar, tamamlandıktan hemen sonra hasar görmeden SSB üstyapılarda düĢük hızlarda seyahat edebilir. KarıĢıma bağlı olarak ve yüksek yoğunluklu finiĢerlerin kullanıldığı SSB, 10 inç (25,4 cm) kalınlığında asansörlere yerleĢtirilebilir. Hava sürükleyici olmasa bile, SSB'nin donma-çözülme dayanımı yüksektir.

SSB’nin potansiyel sınırlamaları Ģunları içermektedir: Elmas taĢlama olmadan, SSB’nin profili ve düzgünlüğü yüksek hızlı trafik taĢıyan üstyapılar için istenmeyebilir. Ġyi bir yapıĢma sağlamak için bir saat içinde çoklu yatay kaldırıcılar ve bitiĢik plakalar yerleĢtirilmelidir. DöĢeme kenarlarının sıkıĢtırılması daha zordur,

6

bu nedenle çoğu özellik iç döĢeme bölümlerinde gerekli olan %98 yerine soğuk derzlerde %96 oranında değiĢtirilmiĢ proktör yoğunluğu gerektirir. Nispeten düĢük su içeriğinden dolayı, sıcak havalarda SSB kaplama, buharlaĢmayla su kaybını asgariye indirmek için ekstra dikkat gerektirir. SSB karıĢımının kuruluğu nedeniyle, karıĢım dozaj gereklilikleri, SSB için geleneksel betona göre daha yüksek olabilir.

ĠĢlev

1.2

Bu belgede tartıĢılan kimyasal katkılar, sıvı ve toz halinde mevcuttur. Sıvı harmanları, beton harmanlandığı için mekanik dağıtıcılar yoluyla dağıtılır, ancak el ile dozlama veya kamyona monte edilen dağıtıcılar gibi baĢka yollarla betona katılabilir. Tozlar genellikle önceden belirlenmiĢ bir miktar içeren önceden paketlenmiĢ ünitelere yerleĢtirilir. Çoğu zaman üniteler açılabilen torbalar ve karıĢtırılırken eklenen içerikler veya karıĢtırılırken içeriklerini parçalara ayırmak ve dağıtmak için yapılmıĢ olan torbalardan oluĢur. Genel olarak, toz halindeki katkılar, harmanlandıktan sonra betona verilir. Kullanılan dozajlar, karıĢım türü, istenen performans, çevresel koĢullar ve diğerleri gibi çeĢitli faktörlere bağlı olarak büyük ölçüde değiĢir. Katkıların kullanımı, gerçekleĢtirdikleri aĢağıdaki iĢlevlerle özetlenmiĢtir:

•Su içeriğini artırmadan veya aynı iĢlenebilirlikte su içeriğini azaltmadan iĢlenebilirliği artırır;

• Ġlk ayar zamanını geciktirir veya hızlandırır;

• Büzülmeyi azaltır veya önler veya hafif genleĢmeler yaratır; • Kanama oranını veya kapasitesini değiĢtirir;

• AyrıĢmayı azaltır;

• Pompalanabilirliği arttırır; • Çökme kaybı oranını azaltır;

• Erken sertleĢme sırasında ısı değiĢimini geciktirir veya azaltır; • Erken yaĢlarda güç geliĢimi hızını artırır;

7

• Dezenfekte edici tuzların ve diğer kimyasalların uygulanması dâhil olmak üzere Ģiddetli maruz kalma koĢullarına dayanıklılığı veya direnci arttırır;

• Betonun geçirgenliğini azaltır;

• Alkalinin reaktif agrega bileĢenleriyle reaksiyonundan kaynaklanan geniĢlemeyi kontrol eder;

• Betonun çelik donatısına bağlanmasını arttırır; • Mevcut ve yeni beton arasındaki bağı artırır; • Darbe ve aĢınma direncini artırır;

• Gömülü metalin korozyonunu önler; • Renkli beton veya harç üretir

• Sürdürülebilirlik Ģartlarına ulaĢılmasına yardımcı olur.

Etkinlik ve Uyumluluk

1.3

Herhangi bir karıĢımın etkinliği, betondaki konsantrasyonuna ve beton karıĢımının diğer bileĢenlerinin etkisine bağlı olarak değiĢecektir. Her bir karıĢım sınıfı, birincil iĢleviyle tanımlanır. Bununla birlikte, bir veya daha fazla ikincil fonksiyona sahip olabilir ve kullanımı, istenenler dıĢındaki beton özelliklerini olumlu veya olumsuz etkileyebilir. Bu nedenle, bir karıĢımın çökme, çökme kaybı oranı (yani çökme süresi ve zaman arasındaki iliĢki), hava içeriği ve ayar zamanı gibi betonun plastik özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemek için yeterli testler yapılmalıdır. Ek olarak, karıĢımın, örneğin mukavemet geliĢtirme, kurutma büzülme, elastisite modülü veya geçirgenlik gibi, ilgi çekici betonun sertleĢtirilmiĢ özellikleri üzerindeki etkisini belirlemek için test yapılmalıdır. Herhangi bir karıĢımın ve markanın, sınıfın veya tipin kullanılmasına dair nihai karar, spesifik beton performans ihtiyaçlarını karĢılama veya geliĢtirmeye dayanır.

Belirli katkıların doğru seçilmesi ve uygulanmasıyla birçok iyileĢtirme sağlanabilir. Seçim süreci, yapısal talepler, mimari gereksinimler ve yüklenici ihtiyaçlarının gerektirdiği fonksiyonel niteliklere odaklanmalıdır. YaklaĢımı ne olursa olsun, tek bir su azaltıcı katkı veya bir kombinasyon yaklaĢımı olsun, katkıların kullanılması yararlı olabilir. Katkılar, bazı özelliklerinin tadil edilmesiyle

8

betonun kalitesini kontrol etmek için ek yollar sağlar, ancak bunlar, kalitesiz materyalleri, betonun uygun olmayan oranlarını ve uygun olmayan yerleĢtirme prosedürlerini düzeltemez.

Beton karıĢımının birden fazla karıĢım içermesi oldukça yaygındır. Asfaltlama veya konut uygulamaları gibi en basit durumlarda, bir beton karıĢımı sadece su azaltıcı bir katkı ve hava sürükleyici bir katkı maddesi ile dozlanabilir. Yüksek performanslı beton karıĢımları, spesifik uygulamaya bağlı olarak, beĢ kat fazla karıĢım ile dozlanabilir. Bu nedenle, belirli bir beton karıĢımında kullanılan katkı maddelerinin, hızlı çökme kaybı, hava sürükleme zorlukları, Ģiddetli set geciktirme veya uygunsuz mukavemet geliĢimi gibi istenmeyen etkileri önlemek için uyumlu olması zorunludur.

Tipik bir baĢparmak kuralı, tüm katkılar için ayrı bir Ģekilde bir beton karıĢımına eklenecek ve karıĢıma katılmadan önce önceden karıĢtırılmamıĢ olmalıdır. Ayrıca, katkı maddeleri imalatçıları tipik olarak ürün veri sayfalarındaki diğer katkı kimyasalları ile olası uyumsuzluk hakkında bilgi sağlar. Bununla birlikte, beton karıĢımlarındaki uyumsuzluk konularının tipik olarak istenmeyen kimyasal etkileĢimler, fiziksel etkileĢimler veya her ikisi de kimyasal katkı maddeleri ve diğer karıĢım bileĢenleri, özellikle çimentolu malzeme sistemi arasında olduğu dikkate alınmalıdır. Sistemdeki sülfat dengesizliği, tipik olarak bu gibi durumlarda katkıda bulunan bir faktördür.

Ek olarak, agrega yüzeyler üzerinde bulunabilecek belirli kil tipleri de uyumsuzluk sorunlarıyla sonuçlanabilir. Bu nedenle, proje öncesi test, bir projenin baĢlangıcından önce olası uyumsuzluk konularını tanımlamak için bir projede kullanılmak üzere önerilen malzemeler kullanılarak yapılmalıdır. Bu test, slump kayıp oranı ve nispeten sıcak ve soğuk koĢullarda (laboratuar koĢullarına ek olarak) ayar zamanı bilgisini gerektirir. Beton üreticileri, kalorimetre, diğer tiplerde termal ölçümler, laboratuar beton denemeleri ve beton santrali denemeleri de dahil olmak üzere, uyumsuzluk potansiyelini belirlemek için bir dizi araç kullanmıĢtır. Uygun yerleĢimi, uygunluğu ve önerilen karıĢımın ayar zamanını doğrulamak için yerleĢimleri yerinde test etmek gerekmektedir.

9

Tezin Amacı

1.4

Silindir ile sıkıĢtırılmıĢ betonda kullanılan pek çok kimyasal katkı maddesi vardır, bunların her biri SSB üzerinde farklı etkilere sahiptir. Bunlar arasında su azaltıcılar, geciktiriciler, hava sürükleyici ajanlar, kuru döküm sanayi ürünleri ve diğer pek çok katkı bulunur.

Her bir katkı maddesinin ayrı avantajlar sağladığı ve ayar davranıĢını ve bitkilendirmeyi değiĢtirmeyi içeren taze SSB'nin farklı özelliklerini geliĢtirdiği gözlemlenmiĢtir. Üstelik belirli bir karıĢım için, iĢlenebilirlikteki geliĢme, bileĢenlerinin birleĢik bir fonksiyonudur. En çok dikkate alınması gereken Ģeyler birleĢme, sıkıĢtırılabilirlik, tutarlılık, su azaltıcı, katkı tipi ve dozaj olabilir.

Üstyapı uygulamaları için Silindir ile sıkıĢtırılmıĢ beton (SSB) kullanımı tüm dünyada artmaktadır. Bu malzeme, teknik ve ekonomik açısından büyük fayda sağlamaktadır, ancak daha iyi anlamak için yapılan araĢtırmalar yetersizdir. Kurutucu kıvamı ve SSB'de yeterli macun olmaması, SSB'nin taze davranıĢını diğer beton türlerinden çok farklı hale getirir. Bu aynı zamanda, özelliklerini yeterince karakterize etmenin, uygulamaya dönüĢtürülmesi için zorluklara neden olur. SSB'de kimyasal katkı maddelerinin kullanımı daha önce ayrıntılı olarak incelenmemiĢtir ve dolayısıyla bunları kullanmada bir endiĢe vardır. Sorunu daha da ağırlaĢtıran Ģey, SSB üretirken kullanılan çoklu karıĢtırma teknolojilerinin kullanılmasıdır.

Bu araĢtırma, silindir ile sıkıĢtırılmıĢ beton içerisindeki kimyasal katkıların kullanımı üzerine odaklanmıĢtır. Betonun iĢlenebilirliği, birleĢtirmesi, uyumluluğu, ayrıĢma direnci, iĢlenebilirliğin korunması, su azaltılması ve tutarlılığı tarafından oluĢturulduğu düĢünülmektedir.

Tezin Düzenlemesi

1.5

Bu tez, SSB’de kimyasal katkı maddelerinin kullanımıyla ilgili mevcut uygulamaları gözden geçirmek, değerlendirmek ve yorumlamak üzere altı bölümden oluĢmaktadır. Bu çaba, mevcut nesil kimyasal katkı maddelerinin, beton esaslı inĢaat sektörünün diğer bölümlerinde yaygın olarak kullanılmaya baĢlanmasının, otoyol ve

10

diğer ulaĢımla ilgili betonlar için nasıl en iyi Ģekilde uygulanabileceğine dair bir dizi tavsiyeye katkı sağlayabilir.

Birinci bölümde, tarihin ayrılmaz bir parçası olan, beton kaplamalar ve üstyapılar için betonda kullanılan kimyasal katkılar olan bir ulaĢımın kısaca tanıtımı yer almaktadır.

Ġkinci bölüm, Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton (SSB) için kullanılan kimyasal katkı maddelerinin tarihsel perspektif ve literatür incelemesini içermektedir.

Üçüncü bölüm, Silindirle SıkıĢtırılmıĢ Beton kaplamalarda kullanılan belirli (kimyasal ve Mineral) katkı maddelerine iliĢkin bir Kılavuz içermektedir.

Dördüncu bölüm, yöntem ve deyesel çalıĢmalar. BeĢinci bölümde ise sonuç ve öneriler yer alır.

11

SĠLĠNDĠRLE SIKIġTIRILMIġ BETONDA KĠMYASAL

2.

KATKI MADDELERĠNĠN TARĠHSEL PERSPEKTĠFĠ VE

LĠTERATÜR ĠNCELEMESĠ

Uzun yıllar boyunca beton karıĢımları sadece Portland çimentosu, iri daneli ve agrega, kum ve su içermekteydi. Kimyasal katkılar da dâhil olmak üzere diğer muhtemel bileĢenlerin kullanımı, sadece ihtiyaç duyulmadığı ve zararlı olabileceği gerekçesiyle, saygın ve etkili kurumlar tarafından aktif bir Ģekilde kullanımlarından vazgeçilmiĢtir.

Hava sürükleyici maddelerin, donma-çözülme hasarını önlemek için betonda baĢarılı bir Ģekilde kullanılabilmesi ve bu ilk kimyasal katkı maddesinin yaygın olarak benimsenmesinin tesadüfi keĢfinden sonra, betonda çeĢitli algılanan amaçlar için karıĢımların kullanımı için çok çeĢitli kimyasal maddelerin geliĢtirilmesi ve pazarlanmasına yol açmıĢtır. Bu alanda uzmanlaĢan firmalar kurulmuĢ ve tanınmıĢ bir kimyasal katkı maddesi sanayi ortaya çıkmıĢtır.

Amerika BirleĢik Devletleri'nde, bir geliĢme döneminden sonra, ASTM bu kimyasal katkı maddelerini amaçlanan etkilerine göre çeĢitli sınıflara kodlamıĢtır. Hızlandırıcıları ayarlama, geciktiriciler, su düĢürücüler ve kombinasyon amaçlı katkılar tanındı ve bunların etkililiğini ölçmek ve ümitle tahmin etmek için standartlaĢtırılmıĢ testler kabul edildi. AASHTO, daha sonra karayolu ve ulaĢtırma ajanslarının özel ihtiyaçları için esasen aynı sistemi benimsedi.

Daha yakın zamanlarda, "resmi" kimyasal katkıların sınıfı, süper akıĢkanlaĢtırıcılar ("yüksek aralıklı su azaltıcılar") ve birleĢik süper yumuĢatıcı geciktiriciler içerecek Ģekilde geniĢletilmiĢtir.

Bununla birlikte, "resmi" katkı maddeleri son yıllarda, yeni amaçlar için tasarlanan hızlı bir Ģekilde artan kimyasal katkılar koleksiyonuyla güçlendirilmiĢtir. Belirgin örnekler arasında, betonda çeliğin aĢınmasını önlemeye yönelik katkılar, taze betonun sertleĢmesini ve birkaç gün sonra yeniden baĢlamasını sağlayan bir "durdurma" katkı maddesi karıĢımları, antifriz katkıları, neden olduğu çatlamayı

12

yüzey gerilimini ve diğerlerini düĢürerek aĢırı büzülmeyi azaltmak için kullanılan katkılar arasında yer almaktadır. Bunlar, çimento imalatçıları (örneğin öğütme yardımcıları) tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıĢ özel katkı maddelerine ve püskürtme betonu, pompalama yardımcıları, vb. gibi özel beton yapı biçimleri için katkı maddelerine ek olarak kullanılmaktadır.

Durum, silika dumanı, uçucu kül ve öğütülmüĢ granül yüksek fırın cürufu gibi mineral katkı maddelerinin çok daha yaygın kullanımı ile daha da karmaĢık hale gelmiĢtir. Silika dumanı, betondaki su ihtiyacını büyük ölçüde azaltmak için süper akıĢkanlaĢtırıcılarla birlikte hareket eder, tek baĢına süper akıĢkanlaĢtırıcılarla elde edilebilecek olandan çok daha etkilidir; ancak, tek baĢına silika dumanı genellikle su talebini artırır. Sonuç olarak, silis dumanı katıĢımına dayanan yüksek performanslı beton, mutlaka süper akıĢkanlaĢtırıcı (veya bazen çok ağır su azaltıcıları) ile birlikte kullanılmasını gerektirmektedir. Bazı uçucu küllerin benzer özellikleri vardır ve uçucu küllere dayanan yüksek performanslı betonlar genellikle bu kimyasal katkı maddelerinin üzerine veya daha fazlasına ağır dozlar gerektirir.

Bununla birlikte, uçucu kül ve cüruflar, aynı zamanda, karayolu amaçları için beton da dâhil olmak üzere, daha geleneksel betonlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Aslında, kimyasal katkı maddeleri üreticileri, Ģu anda özellikle beton içeren mineral katkılarla çalıĢmak üzere tasarlanan hava sürükleyici maddeler gibi "yeni nesil" katkı maddelerini pazarlamaktadır.

Bu çoğalma nedeniyle, betonda kimyasal katkı maddesi seçimi ve kullanımı ile ilgili mevcut durum, daha önce olduğundan daha kafa karıĢtırıcı olabilir. Kimyasal katkı maddelerinin kesinlikle kombinasyonları daha sık reçete edilir, kimyasal ve mineral katkı maddelerinin kombinasyonları pratik betonların tasarımında tanınmıĢ araç haline gelmektedir. Özellikle olumsuz etkileĢimleri yansıtan problemler için potansiyel artar. Öte yandan, yeni araçlar, beton özelliklerinde ve potansiyel dayanıklılıkta, sorumlu mühendisin en iyi ve en dayanıklı taĢıma yapılarını üretme iĢlevini doğru bir Ģekilde yerine getirmesi durumunda, makul kullanımlarının önlenemeyeceği kadar çok iyileĢtirme sağlamıĢtır.

13

Belirli bir durumda nasıl ve hangi katkı maddelerinin kullanılması gerektiğini anlamak için, beton katkı maddelerinin nasıl üretildiğini ve pazarlandığını anlamak yararlıdır.

Beton katkıları pazarlaması Amerika BirleĢik Devletleri'nde baĢladı. Beton üreticilerine pazarlanan ilk ürünler, diğer birçok çözülebilir bileĢenin diğer kullanımlar için çıkarılmasından sonra bırakılan "çok çözünmez" reçine için kısa olan ağaç kütüklerinden ("vinsol" reçine) türetilen atık ürüne dayalı hava sürükleyici maddelerdi. ÇeĢitli türlerdeki atık ürünler, o zamandan beri kimyasal katkı sanayi formülasyonlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, son yıllarda, katkı maddeleri üreticileri genellikle yan ürün bileĢiminin ötesine geçmiĢtir ve kapsamlı teknik elemanlar çalıĢtırmıĢ ve daha yeni ürünlerini formüle etmek ve verimli bir Ģekilde üretmek için oldukça karmaĢık kimyasal ve üretim araĢtırmaları yürütmüĢtür.

SSB üzerinde kimyasal katkılar kullanılarak yapılan çalıĢmalardan bazıları özetle Ģu Ģekildedir;

- Sidney Diamond Mühendislik Malzemeleri Profesörü ve Keisuke Matsukawa Lisansüstü AraĢtırma Görevlisi, 1992 yılında Ortak Karayolu AraĢtırma Projesi, (Proje No: C-36-37DD, Dosya: 5-8-30) yapıldı. AraĢtırma, Indiana UlaĢtırma Bakanlığı ve ABD UlaĢtırma Bakanlığı Federal Karayolu Ġdaresi ile iĢbirliği içinde Purdue Üniversitesi'nde gerçekleĢtirildi.

AraĢtırmaları iki bölümden oluĢuyordu: Bölüm I, betondaki kimyasal katkıların kullanımıyla ilgili karmaĢık genel durumla ilgileniyor ve beton için kimyasal katkı maddelerinin tarihçesi, kimyasal katkı endüstrisinin benzersiz özellikleri ve Kimyasal katkıların kullanımının özellikleri ve kontrolü ile ilgili olarak UlaĢtırma Devlet Dairelerinde tipik uygulamalardır. Daha sonra, kimyasal yapı, vaat edilen faydalar, mevcut kullanımın derecesi ve mevcut kullanım alanı ve olası problemler dâhil olmak üzere, beton yapı endüstrisinin çeĢitli bölümlerinde kullanılan baĢlıca her katkının bir profilini sunar. ÇeĢitli katkı maddelerinin çeĢitli karayolu uygulamalarında kullanım potansiyeli hakkında bir fikir verilmektedir.

14

II. Bölüm doktora bölümünün bir bölümünü oluĢturan karmaĢık ve ayrıntılı bir dizi laboratuvar araĢtırmasının sonuçlarını bildirmektedir. Yazarın gözetiminde yürütülen Dr. Keisuke Matsukawa'nın tez incelemesi. Matsukawa, pilot kimyasal katkı maddesi olarak naftalen sülfonat süperplastikleĢtiricisini seçmiĢtir. Bu malzemenin sıvı fazındaki içeriği için özel bir analiz geliĢtirmiĢtir: yani orijinal karıĢım suyu ve kurulduktan sonra sertleĢmiĢ çimento hamurunun gözeneklerinde kalan çözelti. Konsantrasyonun zaman içinde nasıl değiĢtiğini belirlemek için kısa aralıklarla tekrarlı analizler yapmak için prosedür geliĢtirdi. Aynı zamanda, normalde çimento karıĢım suyunda bulunan katyonların ve anyonların konsantrasyonları üzerindeki katkının ortaya çıkardığı etkileri de ölçmüĢtür. Ayrıca çimento pastasının değiĢen fiziksel özelliklerini ve son olarak, katı fazın alçı, hemihidrat ve ettrerit içeriğinde meydana gelen değiĢiklikleri izlemiĢtir.

Desen daha sonra üç farklı çimento üzerinde iki farklı naftalen sülfonat süperplastikleĢtiricisinin çeĢitli dozaj seviyelerine uygulandı. Daha sonra, desen, malamin sülfonat süperplastikleĢtiricinin etkilerini incelemek için uygulandı. Süper akıĢkanlaĢtırıcıların etkililiğinin, kullanılan özel malzemelerle karıĢım suyu içinde tutulan sülfat iyonlarının konsantrasyonu ile yakından iliĢkili olduğu bulunmuĢtur. Bir süper akıĢkanlaĢtırıcının dağılma etkisini sürdürmesi ve çökme kaybına uğramaması için, çözelti içinde makul bir konsantrasyon sürdürmesi gerekir. Bunu yapmayan çimento karıĢımlarının erken sertleĢtiği tespit edildi. Bu cevabın düĢük bir sülfat iyonları çözeltisi konsantrasyonuyla spesifik olarak iliĢkili olduğu bulundu; sülfat ilave edilmesi, süper akıĢkanlaĢtırıcının erken alımını azaltır ve karıĢımın düzgün bir Ģekilde çalıĢmaya devam etmesini sağlar.

- Edel Cortez ve Lynette Barna, Soğuk Hava Bölgeleri AraĢtırma ve Mühendislik Laboratuvarı, ABD Ordusu Mühendis AraĢtırma ve GeliĢtirme Merkezi (ERDC), Hannover, New Hampshire ve Terry Peltz, Peltz Companies, Inc. Ġttifak, Nebraska Eylül 2010'da bir araĢtırma yaptı.

Amaç, Kurulum Teknolojisi GeçiĢ Programı (ITTP) kapsamında seferi ve sabit ordu tesislerine fayda sağlayabilecek yeni bir enerji verimli kıĢ asfaltlama yöntemi geliĢtirmek için soğuk hava katkı sistemleri (CWAS) teknolojisi ile silindirle sıkıĢtırılmıĢ betonu (SSB) birleĢtirmektir. DüĢük sıcaklıkta yeterli mukavemet üretebilen, SSB parke taĢlarıyla yerleĢtirme sırasında uygun

15

iĢlenebilirliğe sahip olan ve kabul edilebilir bir yüzey kalitesiyle sonuçlanan uygun bir soğuk-SSB beton karıĢımı geliĢtirmek için bir laboratuvar araĢtırması yapılmıĢtır.

Kullanılan kimyasal katkılar, “bu katkı maddesinin donma noktası depresyonu sağladığı ve güç kazanımına katkıda bulunduğu “korozyon önleyici bir katkı maddesi ve “hızlandırıcı katkı maddesi” idi, bu katkı maddesi, erken mukavemet kazancına katkıda bulundu ve ayar sürelerini azalttı. Bu araĢtırmanın sonuçları Ģöyledir: Katkı maddelerini içeren karıĢımlar, kürlendiklerinde iyi güç kazanım özellikleri sergilerler. KarıĢım dozajını azaltmak, karıĢımın iĢlenebilirliğini artırabilir (“yapıĢkanlığı” azaltarak) ve yine de düĢük sıcaklık koruması sağlayabilir. Ġlk olarak, ilk Ģeritte sıkıĢtırma sağlamak için ek su eklendi. Ġkinci Ģerit için, sıkıĢtırma ve yüzey kaplamasını iyileĢtirmek için toplam oranlarda değiĢiklikler yapıldı. TamamlanmıĢ sertlikte bir kürleme bileĢiğinin kullanılması, kürleme için nemi korumak için iyi çalıĢtığı ortaya çıktı. Donma sıcaklıklarında, su ile nemli kürlenme yüzeyde donacaktır. Polietilen bir levhayı sabitlemeye çalıĢmakla karĢılaĢtırıldığında, bir kürleme bileĢiği, uygulama ve yerinde tutma için kullanım kolaylığı sağlar.

- Chetan V. Hazaree, Halil Ceylan, Peter Taylor, Kasthurirangan Gopalakrishnan, Kejin Wang ve Fatih BektaĢ, 2013 yılında Iowa Devlet Üniversitesi, Ulusal Beton DöĢeme Teknolojisi Merkezi'nde üstyapılarda sıkıĢtırılmıĢ betonlarda kimyasal katkıların kullanımı konusunda bir araĢtırma yaptılar.

Bu araĢtırma, SSB'de kimyasal katkıların kullanımına odaklandı. Betonun iĢlenebilirliği, uyum, kompaktlık ve ayrıĢma direnci, iĢlenebilirlik tutma, su azaltma ve tutarlılıktan oluĢtuğu düĢünülmektedir. Bu özelliklerin her biri bir test yöntemi kullanılarak tanımlandı. Bunlar arasında titreĢimli çökme testi, topraklarda kullanıldığı gibi doğrudan kesme testi ve döner sıkıĢtırma testi kullanılır. Yaygın olarak kullanılan on kimyasal katkı tipik bir SSB karıĢımında test edildi.

Bunlara su azaltıcılar, geciktiriciler, hava sürükleyici ajanlar ve kuru döküm endüstrisi ürünleri dâhildir. Bu ürün türlerinin her biri için, karĢılaĢtırmalı performanslarını değerlendirmek üzere farklı kimyasal formülasyonlar seçilmiĢtir. Bireysel olarak, her bir karıĢımın farklı davranıĢlar sunduğu ve ayar davranıĢını ve

16

sonlandırılabilirliğini değiĢtirmek de dâhil olmak üzere taze SSB'nin farklı özelliklerini geliĢtirdiği görülmüĢtür.

Farklı kimyasal katkıların uygulanabilirliği laboratuar testi ile değerlendirildi. Farklı katkı maddelerinin taze SSB'nin farklı yönlerini artırabildiği gözlenmektedir. Bu katkı maddelerinin kullanımı, aynı zamanda, özellikle pugmiller ve transit kamyonlar gibi, mikser verimliliğini arttırmaya yardımcı olabilir. Su azaltıcılar, çimento maliyetlerini büyük ölçüde azaltabilir ve su / bağlayıcı oranındaki önemli düĢüĢ nedeniyle, üstyapıın ömrünü arttırır. KarıĢım kimyası doğru seçilmiĢse, hava sürüklemesi mümkündür. Bu da, SSB'nin donma-çözülmeye karĢı daha dayanıklı hale getirilebileceği anlamına geliyor. Kuru döküm ürünleri, daha az pahalı katkı çözeltisi sunarken, bazı taze özelliklerin geliĢtirilmesinde yardımcı olmaktadır. DüĢük ve orta dozlarda PC tabanlı su azaltıcı katkı maddeleri, mükemmel bir genel performans sunar ve çimento tasarrufu için mükemmel bir potansiyele sahiptir. Sıcak havalarda ligno bazlı su azaltıcı katkılar kullanılabilir. SCM içeren karıĢımların kullanımları sınırlı olmalı ve önceki testler esastır. Soğuk havalarda, bu katkılar ayar gecikmelerine ve zayıf güç kazanımına neden olabilir. Ligno-PC bazlı katkılar hem ligno hem de PC bazlı su azaltıcıların avantajlarını sunar ve bu nedenle iyi bir ara çözümdür. Yeterli su azaltma, uygunlukta iyileĢme, iĢlenebilirlik, bitebilirlik ve yeterli ayar süresi ile doğru ürünü seçme konusunda özen gösterilmelidir. Bu, ekonomik hususlarla dengelenmelidir. Havaya giren katkı maddeleri, yüksek oranda suya duyarlı katkılardır. Su içeriğindeki küçük bir değiĢiklik, sürüklenen hava içeriğinde çarpıcı değiĢikliklere neden olabilir.

- Y. Mohan Sai Kiran, S Krishna Rao ve Y. Kishore Babuji, 2015 yılında silindir katkılı betonun dayanım özellikleri üzerine mineral katkı maddesinin etkisi ile ilgili bir araĢtırma yaptı.

AraĢtırmaları, basınç dayanımı, ayrık çekme dayanımı ve kopma katsayısı ya da bükülme dayanımı özelliklerinin değerlendirilmesi için silis dumanı silindir sıkıĢtırılmıĢ betonu (SSSB) üzerinde yapılan deneysel araĢtırmaları sundu.

Silika duman merdanesi sıkıĢtırılmıĢ betonun hazırlanmasında, çimento SSB'ye % 5, % 7,5 ve % 10 çimento gibi çeĢitli oranlarda değiĢtirildi. SSB taze durumdayken iĢlenebilirliği ve SSB sertleĢtirilmiĢ durumdayken güç özelliklerini

17

belirlemek için testler yapıldı. SıkıĢtırma faktörü testi ve-be testi ve çökme testi gibi iĢlenebilirlik testleri yapılmıĢtır. SıkıĢtırma dayanımı, bölünmüĢ çekme dayanımı, 3. gün, 7. gün ve 28. günlerde bükülme dayanımı gibi dayanım testleri yapılmıĢtır.

AraĢtırmalarının sonuçları: eğilme dayanımı, çimento içeriğindeki artıĢla artar. Çimento muhtevasının % 14 - % 14,5’inde, 4.5 MPa - 5.0 MPa'lık bir bükülme mukavemeti gözlenmiĢtir. Tüm dozajlarda silis dumanı içeriğindeki artıĢla SSSB'nin iĢlenebilirliği azalır. Silika duman içeriği basınç dayanımı arttıkça, her yaĢta bükülme dayanımı ve kopma dayanımı artar.

- S.Krishna Rao ve Y.Mohan Sai Kiran, 2015, V.R.Siddhartha Mühendislik Üniversitesi; Andra PradeĢ, Hindistan. AraĢtırmaları, kimyasal katkıların, SSB’nin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi ile ilgilidir.

AraĢtırmaları, süper akıĢkanlaĢtırıcı gibi kimyasal bir karıĢımın farklı dozajlarda eklendiği, silindirle sıkıĢtırılmıĢ beton karıĢımlarının mekanik özelliklerini değerlendirmek için yapılan deneysel çalıĢmayı sunmuĢtur. SSB'ye dozaj yüzdeleri, yani ağırlık olarak % 0,5, % 0,75 ve % 1 oranında çimento eklenmiĢtir (SSB sertleĢmiĢ durumdayken, SSB taze halde iken iĢlenebilirliği belirlemek için yaptığımız testler ve SSB sertleĢtirilmiĢ durumda iken mekanik özellikler). SıkıĢtırma faktörü testi ve-be testi ve çökme testi gibi iĢlenebilirlik yapılmıĢtır (SıkıĢtırma kuvveti, kopma katsayısı ve 3. gün, 7. gün ile 28. günlerde bölünmüĢ çekme dayanımı gibi güç testleri).

AraĢtırmalarının sonuçları: Eğilme dayanımı, çimento içeriğindeki artıĢla artar. Çimento muhtevasının % 14 - % 14.5'inde Hindistan'da rijit üstyapı yapımı için uygun olan 4.5 MPa - 5.0 MPa'lık bir bükülme mukavemeti gözlenmiĢtir. m3 baĢına çimento içeriği 295 kg'dır ve bu, SSBK'nin geleneksel betona göre ekonomik avantajı olmuĢtur. SP dozu arttıkça, SSB'nin iĢlenebilirliği artmıĢtır. Bükülme, sıkıĢtırma ve ayrılma gerilme kuvvetleri, her yaĢta, sırasıyla % 0.5, % 0.75 ve çimento SP dozları ile arttırılmıĢtır.

- Cenk KARAKURT ve M.Resul PEKTAġ Bilecik ġeyh Edebali Üniversitesi’nde 2015 yılında yaptıkları çalıĢmada yol uygulaması olarak son yıllarda kullanılmaya baĢlanan SSB’ye farklı oranlarda uçucu kül (UK) ve yüksek

18

fırın cürufu (YFC) katılarak, SSB’nin mekanik ve fiziksel özelliklerindeki etkilerin araĢtırılması amaçlanmıĢtır. Bunun için, çimento yerine %10, %20, %30 oranlarında UK ve YFC ikame edilerek hazırlanan SSB numuneleri üzerinde fiziksel ve mekanik deneyler yapılmıĢtır. Elde edilen sonuçlardan UK ve YFC katkısının betonun özellikle ileri yaĢlarda çekme dayanımına olumlu katkı sağladığı görülmüĢtür.

Taze SSB karıĢımlarının iĢlenebilirlik özellikleri incelendiğinde UK katkısının YFC katkısına göre daha olumlu sonuçlar verdiği belirlenmiĢtir. Ve-Be süresi UK 30 serisinde 63 sn ile en düĢük değer ve sıkıĢtırma faktöründe de UK 20 serisinde 0,86 oranıyla en iyi sonuçlar elde edilmiĢtir. Bu sonuçta UK’nin tane yapısındaki homojenlik ve küresellik etkili olmuĢtur.

Basınç dayanımı deney sonuçları değerlendirildiğinde erken yaĢlarda UK ve YFC katkısının basınç dayanımlarını azalttığı ancak 90 günden sonra puzolanik etkiyle birlikte özellikle UK katkılı numunelerde kontrol betonuna yakın dayanım değerleri elde edilmiĢtir. Kontrol betonundan sonra en iyi sonuç UK 20 serisinde elde edilmiĢtir.

Dolaylı çekme dayanımı deney sonuçları incelendiğinde UK katkılı karıĢımların silindir yarma dayanımı deney sonuçlarında özellikle ileri yaĢlarda daha iyi sonuçlar verdiği belirlenmiĢtir. En iyi sonuç UK 20 serisinde elde edilmiĢtir. Eğilme dayanımı açısından ise YFC katkılı karıĢımlarda UK katkılı numunelere göre daha yüksek eğilme dayanımı değerleri elde edilmiĢtir. En iyi sonuç YFC 10 serisinde elde edilmiĢtir.

Mekanik özellik deney sonuçları iĢlenebilirlik deneyleriyle birlikte değerlendirildiğinde en uygun katkı kullanım oranlarının UK için %20 YFC için ise %10 olduğu sonucuna varılmıĢtır. Yol betonu uygulamalarında kaplama yüzeyinin çeĢitli olumsuz çevresel etkiler altında kalacağı düĢünüldüğünde, SSB karıĢımında UK ve YFC kullanımının SSB’nin servis ömrü boyunca göstereceği kalıcılık performansı açısından da olumlu katkısının olacağı düĢünülmektedir.

Bu çalıĢmalara kıyasla yaptığımız araĢtırma, deneyler ve sonuçları yeni piyasaya çıkan bazı kimyasal katkılar vasıtasıyla daha özet bir çalıĢma olmuĢtur. 3’ü süper akıĢkanlaĢtırıcı tipinde olmak üzere 4 tip kimyasal katkı maddesini test

19

ettiğimiz bu çalıĢmaya nazaran farklı kimyasal katkılar kullanan çalıĢmalar, daha uzun süreli çalıĢmalar ve daha farklı oranlarda da çalıĢmaların sonuçlarıyla karĢılaĢtırıldığında benzer koĢullar altında benzer oranlarda yapılan çalıĢmalar ile sonuçların benzerlik gösterdiği tespit edilmiĢtir.

20

BAZI ÖNEMLĠ BETON KATKILARI

3.

ACI 116R-00, katkı terimini su, agrega, hidrolik çimento ve elyaf takviyesi dıĢında bir malzeme olarak tanımlamaktadır; taze, karıĢtırılmıĢ, sertleĢen veya sertleĢtirilmiĢ özelliklerini değiĢtirmek için çimentolu karıĢımın bir bileĢeni olarak kullanılır ve karıĢtırma öncesinde veya sırasında harmanlama yapılır. ACI 212.3R'de de plastik ve sertleĢmiĢ halde beton ve harç özelliklerini artırmak için kimyasal katkıların kullanıldığı belirtilmektedir. Katkılar uzun zaman performansını artırmak için kullanılan betonun önemli bileĢenleri olarak kabul edilmiĢlerdir. Beton katkıları genellikle iki sınıf içinde yer alırlar:

Kimyasal Katkılar

3.1

Kimyasal katkılar sıvı ve toz halde bulunabilir. Burada, dünya çapında sıvı ve toz formunda bulunan bazı önemli ve yaygın olarak kullanılan kimyasal katkılar özetlenmiĢtir.

21

3.1.1 Hava Sürükleyici Ajanlar

Daha önce bahsedildiği gibi, hava sürükleyici maddeler orijinal kimyasal katkı maddeleriydi ve muhtemelen çeĢitli tiplerde hala en yaygın olarak kullanılanlardır. Yaygın kullanımları, sadece donma ve çözülme hasarını önleme kabiliyetlerine değil, aynı zamanda taze beton kıvamı sağlaması sebebiyle arzu edilen "tereyağı kıvamı" karakterine de dayanmaktadır. Diğer algılanan faydalar arasında sertleĢmiĢ betonun geçirgenliği ve emiciliği daha düĢüktür ve bazı durumlarda sülfat atağının ve alkali agregat saldırısının etkilerine karĢı muhtemelen arttırılmıĢ direnç bulunmaktadır.

ASTM C-260 (ve onun AASHTO M-154 eĢdeğeri), karıĢımın birincil iĢlevi ile ilgili olmayan belirli performans özelliklerini belirtir, yani (a): karıĢımla aynı betonun karıĢımına kıyasla bir sınırlama; (b) ayar süresindeki değiĢikliklerle ilgili bir sınırlama (1-1 / 4 saat gecikme veya hızlanma); (c) herhangi bir test aĢamasında (karıĢım olmadan referans gücünün en fazla %10'undan fazlasına kadar) her iki basınç dayanımı ve bükülme mukavemeti azaltmalarına iliĢkin sınırlamalar (bükülme mukavemet sınırlaması isteğe bağlıdır) ve (d) uzunluk değiĢiminin sınırlanması 14 gün kurutulduktan sonra referans betonun %120'sinden daha büyük olmamasıdır. Garip olan, bu testler için karıĢımın reçete edilmemesi ve muhtemelen önerilen normal doz oranının üretilmesidir.

Hava sürükleyici maddeler için belirtilen birincil fonksiyonel gereksinim, ASTM Test Usulü C-666'nın Prosedür A ile ölçülen donma ve çözülmeye karĢı direncin, %80'lik bir nispi dayanıklılık faktöründe oluĢturulmasıdır. Yine, bu etkinliğin sağlanması için kullanılacak hava sürükleyici maddenin dozajı belirtilmemiĢtir.

Aslında, belirli bir hava sürükleyici maddenin donma-çözülme hasarının önlenmesindeki etkinliği, maddenin 0.01 veya daha az mertebede bir kabarcık aralığı faktörü elde etmesindeki baĢarısı gerekli saha iĢleme koĢulları altında ve son analizde, sürüklenen hava boĢluğu sisteminin stabilitesinin bir fonksiyonu olarak anlaĢılmaktadır. Betonun donma-çözülme direnci genellikle farklı beton sınıfları ve farklı maruz kalma koĢulları için farklı olarak belirtilebilecek toplam hava hacmi yüzdesine bağlıdır. Bununla birlikte, hava sürükleyici madde spesifikasyonları,

22

belirli bir hava sürükleme maddesinin veya belirli bir doz oranındaki belirli bir kabarcık aralığı faktörünün üretilmesinde belirli bir hava sürükleyici maddenin etkinliğini belirleme seçeneğinin gerektirmesine izin vermemektedir.

Hava sürükleyici maddeler normal olarak hava-su arayüzlerinde adsorbe edilir ve suyun yüzey gerilimini önemli ölçüde azaltır. Bazı hava sürükleyici maddeler (çözünmez kalsiyum tuzları), sürüklenen hava kabarcıklarının etrafında katı veya jelatinimsi filmleri çökeltir. Kum içeriği ve tonlama, özellikle yağsız karıĢımlarda, sürüklenen hava miktarını etkiler ve çimento içeriği, taze betonun tutarlılığı, karıĢtırma etkinliği, sıcaklık ve titreĢim gibi faktörler, belirli bir hava sürükleyici madde tarafından üretilen hava kabarcığı sistemini etkileyebilir.

Hava sürükleyici maddeler çeĢitli bileĢik sınıflarından formüle edilmiĢtir. Klasik “vinsol reçinesi” ürünleri, esas olarak, çam kütüklerinden türetilen abiyotik ve pimerik asitlerdir ya da uzun yağlı iĢlemden geçirilir ve genellikle sodyum hidroksit ile nötralize edilir. Alkil aril sülfonatlar (klasik deterjanlar) alkil sülfatlar ve fenol etoksatlar kullanılan bileĢik sınıflar diğerlerinin arasındadır.

Hava sürükleyici ajanları, çoğu katkı maddesinden ayıran belirli özelliklerden biri, fiilen kullanılan fiili bileĢenin aĢırı derecede düĢük dozajıdır. Hava sürükleyici maddeler, genellikle, otomatik dağıtma teçhizatı ile kendilerini doğru bir Ģekilde istiflemeye tabi tutan sıvılar olarak tedarik edilir, fakat harmanlanmıĢ yüzey aktif maddenin gerçek içeriği normalde çok düĢüktür; Ağırlıkça %0,1'den daha az çimento

23

değerleri aktarılmıĢtır. Küçük malzeme maliyeti genellikle daha yüksek verimle (hava, yer değiĢtirdiği betonun hacminden önemli ölçüde daha ucuzdur) dengelenir ve diğer tasarruflar bazen beton karıĢımını yeniden tasarlarken elde edilir (örneğin kum içeriğini azaltmak). Sonuç olarak, hava sürüklenmesinin çok düĢük net maliyeti, yaygın kullanımından sorumlu bir faktördür.

Saha uygulamalarındaki dozaj gereklilikleri küçük olsa da, özellikle silika dumanı ve uçucu kül gibi mineral katkılardan etkilenebilir. Uçucu külün karbon muhtevası özellikle önemlidir, çünkü karıĢımın bir kısmı, karbon tarafından hızla adsorbe edilebilmekte ve hava sürükleme etkisi kaybolabilmektedir. Silika dumanının etkisi daha basittir, fakat bazı geleneksel olarak etkili hava sürükleyici maddelerin, silika dumanı içeren beton ile birlikte kullanıldığında tatmin edici bir hava kabarcığı sistemi üretmediği yönünde öneriler olmuĢtur. Kısmen bu tür kaygılara yanıt olarak, bazı üreticiler son zamanlarda özellikle "silis dumanı ve uçucu kül" içeren betonlarla etkili olduğu söylenen "yeni jenerasyon" hava sürükleyici ajanları pazarlamıĢlardır.

Aralık 1991 tarihli beton inĢaat kategorisinde yayınlanan çeĢitli beton katkı maddelerinin üreticilerinin güncel listelerine göre, Ģu anda 30 farklı firma Amerika BirleĢik Devletleri'nde hava sürükleyici katkı maddesi pazarlamaktadır. Satılan ürünlerin gerçek çeĢitliliği bundan çok daha büyüktür, bazı firmalar birkaç farklı hava sürükleyici ajanı pazarlamaktadır.

24

3.1.2 Hızlandırıcılar

Hızlandırıcılar, öncelikle soğuk hava betonunun yerleĢtirilmesini kolaylaĢtırmak için kullanılan bir kimyasal katkı sınıfıdır. Bu malzemelerin bir yan kuruluĢu, yavaĢ bir kümelenme eğiliminin üstesinden gelmek; Bu amaçla, aksi takdirde aĢırı geciktirmeye neden olacak Ģekilde dikkatle karıĢtırılmıĢ bir "reçete" karıĢımında bir eleman olabilirler.

Hızlandırıcıların öncelikle beton ayarını hızlandırıp hızlandırmayacağı, ya da ayarlandıktan sonra mukavemet kazanım oranını hızlandırmaya yönelik olarak sahada büyük bir karıĢıklık vardır. ASTM C 494 -90, Beton için Kimyasal Katkılar için Standart ġartname, her ikisini de yapan bir Tip C (hızlandırıcı) katkıyı tanımlar, ancak iki kullanım zorunlu olarak belirli bir hızlandırıcı katkı maddesiyle aynı Ģekilde ele alınmaz. C tipi katkılar için bu Ģartnamenin performans gereksinimi, ilk setin zamanının referans betonun değerinden en az 1 saat, fakat en fazla 3-1/2 saat ilerlemesini ve son setin zamanının en az 1 saat ilerlemesini gerektirir.

C tipi katkılar için bu Ģartnamenin performans gereksinimi, ilk setin zamanının referans betonun değerinden en az 1 saat, fakat en fazla 3-1/2 saat ilerlemesini ve son setin zamanının ilerlemesini en az 1 saat gerektirir. Erken mukavemet kazanımı ile ilgili olarak, 3 günlük basınç ve eğilme dayanımlarının, referans betonun değerine göre sırasıyla en az %25 ve %10 oranında arttırılması gerekliliğidir. Spesifikasyon aynı zamanda 7 veya 28 günde basınç dayanımında bir kayıp olmamasını ve 6 aylık ve 1 yıldaki basınç dayanımının referans betonun en az %90'ı olmasını gerektirir. Eğilme kuvvetleri açısından, zamanla izin verilen etki biraz farklıdır; Ģartname, 7 gün içinde referans betona göre bükülme mukavemetinde bir kayıp olmaması ve 28 günde bükülme mukavemetinin referans betonun en az %90'ı olmasıdır. Büzülme ile ilgili ikincil gereklilikler ve hızlandırıcı katkı maddesiyle birlikte kullanılan hava sürüklemeli beton için donma-çözülme dayanımı vardır.

Tarihsel olarak öncü hızlandırıcı katkı maddesi, halen en etkili hızlandırıcı olan ve önyükleme için son derece ucuz olan kalsiyum klorür olmuĢtur. Kalsiyum klorüre dayanan hızlandırıcılar sıvı (çözelti) veya katı formda mevcuttur ve yaygın olarak pazarlanmaktadır. Bununla birlikte, daha önce de belirtildiği gibi, klorürün

25

betonda çeliğin korozyona uğramasıyla birlikte orta yoğunlukta birleĢmesi, kalsiyum klorid bazlı hızlandırıcıların sadece güçlendirilmiĢ ve ön gerilmeli beton için değil, aynı zamanda üstyapı betonu için de pek çok kurum tarafından Ģüpheli yaklaĢmasını veya tamamen yasaklanmasını sağlamıĢtır.

Genel olarak, katkı maddeleri imalatçıları, "klorid bazlı" (esas olarak kalsiyum klorür) ve "klorür olmayan" temelli hızlandırıcılara bölünmüĢ hızlandırıcılara sahiptir ve sıklıkla kullanılan aktif maddeyi belirtmeden klorür esaslı olmayan hızlandırıcıların reklamını yaparlar. Kullanıcılar, klorürsüz hızlandırıcıların hepsinin betondaki etkileriyle aynı ya da en azından birbirine benzediği konusunda makul bir varsayım yapmaya eğilimlidirler. Bu gerçeklerden çok uzak.

Kalsiyum nitrit etkili bir beton hızlandırıcısıdır, ancak aynı zamanda bir çelik korozyon inhibitörü olarak hareket etmenin çok istenen bir özelliğine sahiptir. En az bir firmanın korozyon önleyici olarak pazarlanması, betonun hızlanma özelliklerinin tesadüfi olmasıdır.

Diğer klorürsüz hızlandırıcılar pazarı, kalsiyum formatlarına ve özellikle kompleks katkı maddelerine, tri etanolamine dayanan ürünleri içerir. Küçük tri etanolamin kendi baĢına kullanılır. Literatürde diğer organik ve bazı inorganik bileĢikler, hızlandırıcı özelliklere sahip olduğu halde ticari uygulamalarda nadiren kullanılmaktadır.

Sodyum tiyosiyanat bazlı hızlandırıcılar en az bir Ģirket tarafından pazarlanmaktadır. Ancak, söz konusu çeliğin korozyona karĢı muhtemel artan duyarlılığına dayanarak, beton içeren çelik için kullanımları sorgulanmıĢtır. Üreticinin belirttiği gibi, düĢük dozda belirtilen sodyum tiyosiyanat bazlı katkı maddelerinin korozyon hızını veya korozyon süresini olumsuz etkilemediğini gösteren kanıtlar tartıĢmalıdır.

Klorür olmayan hızlandırıcılar oldukça pahalı olma eğilimindedir ve nispeten yüksek doz oranları gerektirir. Betonun diğer özelliklerini olumsuz yönde etkilemeden etkili bir hızlandırıcı görevi görecek ucuz bir bileĢik için dikkate değer bir potansiyel pazar var gibi görünmektedir.

26

3.1.3 Geciktiriciler

Betonun ayarlanmasını geciktiren kimyasal katkılar, önemli bir katkı sınıfı oluĢturur. Bunu gerçekleĢtirmek için bazı katkı maddeleri, ASTM C-494 spesifikasyonunda "Tip 8" o "geciktirici" katkı maddeleri olarak belirtilmiĢtir. Su azaltıcı geciktiriciler olan Tip D katkıları ile önemli ölçüde çakıĢma vardır. Gerçekten de, geciktiriciler olarak kullanılan çoğu madde, aynı zamanda yüzey aktif olmaları ve su ihtiyacını azaltmaları bakımından da kendiliğinden su azaltıcılardır. Örneğin, bir otorite tarafından geciktiriciler olarak kullanılan çeĢitli maddeler sınıfının (iignosülfonatlar ve bunların türevleri, hidroksikarboksilik asitler ve bunların tuzları ve modifikasyonları, Ģekerler ve diğer karbonhidratlar ve Ģekerler ve niĢastalarla ilgili heptonatlar) sadece Ģekerler ve diğer karbonhidratların içsel su azaltma özelliklerine sahip olmadığı söylenmiĢtir.

Önemli ölçüde inorganik asitler ve tuzlar, özellikle kalsiyum tuzları çözünmeyen ve çimento partikülleri etrafında film oluĢturanlar, aynı zamanda, geciktiriciler olarak da iĢlev görürler. Ancak, çeĢitli nedenlerden dolayı uygulamada fazla kullanılmamaktadır.

Ayarlamadan sonra hem ayar hem de güç kazancının hızlanmasını sağlayan hızlandırıcılardan farklı olarak, geciktiriciler öncelikli olarak ayarlanmıĢ kontrol elemanları olarak iĢlev görürler. Doğal olarak, yüksek ortam sıcaklığının doğal bir özelliği olan hızlı ayar Ģablonunun üstesinden gelmek için çoğunlukla sıcak havalarda kullanılırlar. Geciktiriciler, vibrasyonun kullanılabildiği yığınlamadan sonra ve bitiĢik tabakaların birbirine titreĢtirilmesini sağlayarak soğuk derzlerin önlenmesinde izin verilen sürenin uzatılmasında özellikle yararlıdır.

ASTM C-494, Tip B geciktiricilerin baĢlangıç ayar süresini en az 1 saat ve en fazla 3 • 1/2 saatte arttırmak ve son ayar süresini 3-1 / 2 saatten fazla arttırmak için gerektirir. 3 gün sonra basınç ve eğilme dayanımlarının kontrol betonunun en az %90'ı olması gerekmektedir ve oluĢabilecek büzülme artıĢ miktarında kısıtlamalar vardır. Geciktiricilerin yüksek ortam sıcaklıklarında en çok kullanıldığı gerçeğine rağmen, ölçümlerin ayarlanma zamanının 73 ° F'de gerçekleĢtirildiği belirtilmiĢtir.

27

3.1.4 Su Azaltıcı

Su azaltıcı katkılar (ASTM C-494 sınıflandırmasında A tipi), belirli bir beton karıĢımının su ihtiyacını azaltmak için hava sürükleme davranıĢı veya ayar zamanı gibi diğer özellikleri belirgin bir Ģekilde etkilemeyecek Ģekilde tasarlanmıĢtır. Eylem genellikle "akıĢkanlaĢtırıcı" bir eylem olarak tarif edilir ve buna göre, su azaltıcı katkı maddeleri bazen akıĢkanlaĢtırıcılar olarak adlandırılır. Bununla birlikte, bu kategori altında pazarlanan belirli katkılar, sadece sınırlı bir su azaltıcı etkiye sahiptir.

Kullanılabilen dozlar ve ASTM C-494, su talebinde sadece %5'lik bir azalmanın gösterilmesini gerektirir. Su talebini azaltmada daha etkili olan daha yeni bir kimyasal katkı maddesi kategorisi, süper akıĢkanlaĢtırıcılar veya yüksek aralıklı su azaltıcılar (HRWR'ler), Tip F katkıları olarak adlandırılmaktadır. Bunlar, Ģartname gereksinimini karĢılamak için su talebinde en az %2 azalma sağlamalıdır.

Su azaltıcılar olarak kullanılan yüzey aktif malzemelerin neredeyse hepsi olmasa da bazı geciktirici etkilere sahiptir. PlastifleĢtirici etkisi arzusunu aynı anda yoğun geciktirmeye neden olmak için, çoğu ticari su azaltıcılar, aktif akıĢkanlaĢtırıcı kimyasalın neden olduğu gecikmeyi telafi etmek için hızlandırıcı bir maddenin dâhil edildiği bileĢik katkı maddeleridir. Geçtiğimiz yıllarda klorürlü hızlandırıcılar yaygın olarak kullanılmıĢtır; ġu anda, birçok kurumun betondaki herhangi bir klorürün katılması konusundaki duyarlılığı nedeniyle, klorürsüz bir hızlandırıcı, genellikle tri etanolamin sıklıkla kullanılmaktadır. Çok miktarda hızlandırıcı kullanılıyorsa, hızlandırıcı su azaltıcı bir katkı maddesi üretilebilir.

Su azaltıcı etkisine ek olarak, ASTM C-494 Tip A katkıları, hem baĢlangıç hem de nihai ayar sürelerini, kontrol betonununkinden 1 saatten daha fazla ve 1-112 saat geçmeyecek Ģekilde devam ettirmek için gereklidir. Su indirgemesi, 3, 7 ve 28 günlerde kontrol betonuna göre %10'luk bir basınç dayanımını etkilemek için gereklidir. Her yaĢta uzun süreli basınç dayanımları ve eğilme dayanımları en azından kontrollere eĢit olmalıdır. Büzülmede sınırlı bir artıĢ tolere edilir. Ticari su indirgeyici katkı maddeleri genel olarak kısıtlı bir malzeme sınıfının bir veya daha fazlasından formüle edilir: çeĢitli türde lingosülfonatlar, hidroksikarboksilik asitler ve hidroksillenmiĢ polimerler. Bununla birlikte, diğer birçok maddenin benzer