ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Ahmet TÜRKOĞLU
Anabilim Dalı : Đnşaat Mühendisliği Programı : Yapı Mühendisliği PUZOLANĐK MALZEMELERĐN
BETONUN BASINÇ DAYANIMI VE KLOR ĐYONU GEÇĐRĐMLĐLĐĞĐNE ETKĐSĐ
ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Ahmet TÜRKOĞLU
(501081003)
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 07 Mayıs 2010 Tezin Savunulduğu Tarih : 10 Haziran 2010
Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Özkan ŞENGÜL (ĐTÜ) Jüri Üyesi : Prof. Dr. Canan TAŞDEMĐR (ĐTÜ) Jüri Üyesi : Yrd. Doç. Dr. Özgür ÇAKIR (YTÜ)
PUZOLANĐK MALZEMELERĐN
BETONUN BASINÇ DAYANIMI VE KLOR ĐYONU GEÇĐRĐMLĐLĐĞĐNE ETKĐSĐ
Maddi ve manevi destekleri için aileme, bilgi ve birikimleri için öğretmenlerime, moral ve yardımları için arkadaşlarıma,
ÖNSÖZ
Đstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Đnşaat Mühendisliği Anabilim Dalının Yapı Mühendisliği Programı kapsamında yürütülen bu çalışma Ahmet TÜRKOĞLU tarafından hazırlanmıştır. Yrd. Doç. Dr. Özkan Şengül’ün tez danışmanlığını yaptığı bu çalışma, ĐTÜ Yapı Laboratuvarlarında gerçekleşmiştir. Çalışma esas olarak puzolanik malzemelerin betonun mekanik ve kimyasal özelliklerine etkisini incelenmiştir. Ülkemizde ve yurtdışında, puzolanların betonda klor geçirimliliğine etkisi üzerine yapılan çeşitli çalışmalar irdelenerek, araştırmaların ileri seviyelere taşınması hedeflenmiştir.
Mayıs 2010 Ahmet Türkoğlu
ĐÇĐNDEKĐLER Sayfa ÖNSÖZ ... v ĐÇĐNDEKĐLER ... vii KISALTMALAR ... ix ÇĐZELGE LĐSTESĐ ... xi
ŞEKĐL LĐSTESĐ ... xiii
ÖZET ... xv
SUMMARY ... xvii
1. GĐRĐŞ ... 1
2. LĐTERATÜR ÖZETĐ ... 5
2.1 Puzolanların Genel Özellikleri ... 5
2.2 Puzolanların Basınç Dayanımına Etkisi ... 6
2.3 Puzolanların Klor Geçirimliliğine Etkisi ... 10
2.4 Klor Đyonlarının Beton Üzerindeki Etkisi ... 12
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ... 15 3.1 Bağlayıcı Malzemeler... 15 3.2 Agregalar ... 16 3.3 Su ... 16 3.4 Akışkanlaştırıcı Katkı ... 16 3.5 Karışımlar ... 17 3.6 Yapılan Deneyler ... 18 3.6.1 Basınç Deneyleri ... 18 3.6.2 Özdirenç Deneyleri ... 19
3.6.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri ... 19
3.6.4 Bulk Diffusion Deneyleri ... 21
3.6.5 Islanma-Kuruma Deneyleri ... 21
4. DENEY SONUÇLARI ... 23
4.1 Basınç Deneyleri ... 23
4.2 Özdirenç Deneyleri ... 24
4.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri ... 24
4.4 Bulk Diffusion Deneyleri ... 25
4.5 Islanma-Kuruma Deneyleri ... 25
5. DENEYLERĐN DEĞERLENDĐRĐLMESĐ ... 27
5.1 Basınç Dayanımları ... 27
5.2 Elektriksel Özdirenç Deneyleri Değerlendirmesi ... 30
5.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri Değerlendirmesi ... 33
5.4 Bulk Diffusion Deneyleri Değerlendirmesi ... 35
5.5 Islanma Kuruma Deneyleri Değerlendirmesi ... 37
6. YAŞAM DÖNGÜSÜ MALĐYET ANALĐZLERĐ ... 39
6.3 Tahmini Maliyet Değerlendirmesi ... 42
6.4 Yapıda Hasar Oluşumu... 44
6.5 Yapıda Hasarın Engellenmesi ve Giderilmesi ... 45
6.5.1 Strateji 1 ... 45 6.5.2 Strateji 2 ... 45 6.5.3 Strateji 3 ... 45 6.6 Yaşam Döngüsü Maliyetleri ... 45 6.6.1 Strateji 1 Maliyeti ... 45 6.6.2 Strateji 2 Maliyeti ... 46 6.6.3 Strateji 3 Maliyeti ... 46 7. SONUÇLAR ... 49 KAYNAKLAR ... 51 EKLER ... 53 ÖZGEÇMĐŞ ... 69
KISALTMALAR
ĐTÜ : Đstanbul Teknik Üniversitesi
ASTM : American Society for Testing and Materials TSE : Türk Standardları Enstitüsü
PÇ : Portland Çimentosu
ÇĐZELGE LĐSTESĐ
Sayfa
Çizelge 1.1 : Son 5 yılda Türkiye çimento satışları ... 1
Çizelge 3.1 : Çalışmada kullanılan Portland Çimentosu, Tras ve Cürufun Kimyasal Bileşenleri. ... 15
Çizelge 3.2 : Deneysel karışımlar. ... 18
Çizelge 3.3 : Üretilen Betonların Gerçek Bileşenleri.(kg/m3) ... 18
Çizelge 3.4 : Akım değerlerine karşın klor iyonu geçirimliliği değerlendirmesi. ... 20
Çizelge 4.1 : Karışımlarım basınç mukavemeti değerleri. ... 23
Çizelge 4.2 : Özdirenç değerleri Kohm.cm. ... 24
Çizelge 4.3 : Bulk Diffusion deneyi klor derinlikleri. ... 25
Çizelge 4.4 : Islanma-Kuruma deneyi 28.gün klor derinlikleri. ... 26
Çizelge 4.5 : Islanma-Kuruma deneyi 49.gün klor derinlikleri. ... 27
Çizelge 6.1 : Puzolan katkılı betonların karışım maliyetleri ... 43
Çizelge 6.2 : Puzolan katkılı betonların toplam imalat maliyetlerine etkisi ... 43
Çizelge 6.3 : Kalite kontrol maliyetleri ... 43
Çizelge 6.4 : Hasar maliyetleri ... 44
Çizelge 6.5 : Strateji II maliyetleri ... 46
Çizelge 6.6 : Strateji III NB45 üretimli maliyet ... 47
Çizelge 6.7 : Strateji III T4B30 üretimli maliyet ... 47
Çizelge 6.8 : Strateji III T6B30 üretimli maliyet ... 47
Çizelge A.1 : Kırmataş 2 – Elek analizi değerleri ... 54
Çizelge A.2 : Kırmataş 1 – Elek analizi değerleri ... 54
Çizelge A.3 : Kırma kum – Elek analizi değerleri... 55
Çizelge A.4 : Doğal kum – Elek analizi değerleri ... 55
Çizelge A.5 : Agrega karışım oranları ... 56
Çizelge A.6 : Normal ve mineral katkılı beton karışımları ... 57
Çizelge A.7 : Katkısız betonların teorik bileşimleri ... 57
Çizelge A.8 : Tras4400 katkılı betonları teorik bileşenleri... 58
Çizelge A.9 : Tras6600 katkılı betonları teorik bileşenleri... 58
Çizelge A.10 : Cüruf5500 katkılı betonları teorik bileşenleri ... 59
Çizelge A.11 : Hızlı klor okumaları-1 40.gün (amper) ... 61
Çizelge A.12 : Hızlı klor okumaları-2 40.gün (amper) ... 61
ŞEKĐL LĐSTESĐ
Sayfa
Şekil 1.1 : Çimento üretimi akım şeması. ... 2
Şekil 2.1 : Puzolanların sınıflandırılması. ... 6
Şekil 2.2 : Betonlarda tras oranları-kür süresi-basınç dayanımı. ... 7
Şekil 2.3 : Erken bağıl basınç dayanımı-tras katkı oranları. ... 8
Şekil 2.4 : 28.gün bağıl basınç dayanımları – tras katkı oranları ... 9
Şekil 2.5 : Cüruf inceliğinin beton basınç dayanımına etkisi. ... 9
Şekil 2.6 : Öğütülmüş yüksek fırın cürufunun betonun klor yayınımına etkisi ... 11
Şekil 2.7 : Betonarme yapı ömrü için iki aşamalı korozyon modeli. ... 12
Şekil 2.8 : Betonda gömülü çelik donatının korozyon hücresi. ... 13
Şekil 3.1 : Agrega karışım granülometri eğrileri. ... 16
Şekil 3.2 : Özdirenç deney düzeneği ... 19
Şekil 3.3 : Hızlı klor deneyi şematik gösterim ... 20
Şekil 5.1 : Tras-4400 içeriği – basınç mukavemeti ... 27
Şekil 5.2 : Tras-6600 içeriği – basınç mukavemeti ... 27
Şekil 5.3 : Tras inceliğinin 28. Gün basınç dayanımı üzerinde etkisi ... 28
Şekil 5.4 : Tras inceliğinin 91. Gün basınç dayanımı üzerinde etkisi ... 29
Şekil 5.5 : Cüruf-5500 içeriği – basınç mukavemeti ... 29
Şekil 5.6 : Tras-4400 içeriği – özdirenç değerleri ... 30
Şekil 5.7 : Tras-6600 içeriği – özdirenç değerleri ... 30
Şekil 5.8 : Tras içeren betonda 28.gün incelik-özdirenç değerleri ... 31
Şekil 5.9 : Tras içeren betonda 91.gün incelik-özdirenç değerleri ... 31
Şekil 5.10 : Cüruf-5500 içeriği – özdirenç değerleri ... 32
Şekil 5.11 : Tras-4400 içeriği – hızlı klor geçirimliliği değerleri (40.gün) ... 33
Şekil 5.12 : Tras-6600 içeriği – hızlı klor geçirimliliği değerleri (40.gün) ... 34
Şekil 5.13 : Cüruf-5500 içeriği – hızlı klor geçirimliliği değerleri (40.gün) ... 35
Şekil 5.14 : Tras içeren betonda incelik-hızlı klor geçirimlilik değerleri ... 35
Şekil 5.15 : Tras-4400 içeriği – Bulk Diffusion derinlikleri ... 36
Şekil 5.16 : Tras-6600 içeriği – Bulk Diffusion derinlikleri ... 36
Şekil 5.17 : Tras içeriği – Bulk Diffusion yarma mukavemeti ... 37
Şekil 5.18 : Tras inceliği – Bulk Diffusion yarma mukavemeti ... 37
Şekil 6.1 : Beton karışımlarının hasar olasılıkları ... 44
Şekil A.1 : Standart ve karışım granülometri eğrileri ... 56
Şekil A.2 : Basınç değerleri-1 ... 59
Şekil A.3 : Basınç değerleri-2 ... 59
Şekil A.4 : Basınç değerleri-3 ... 60
Şekil A.5 : Özdirenç değerleri-1 ... 60
Şekil A.6 : Özdirenç değerleri-2 ... 60
Şekil A.7 : Hızlı klor akım eğrileri-1 (40.gün) ... 62
Şekil A.10 : Hızlı klor akım eğrileri-4 (40.gün) ... 63
Şekil A.11 : Hızlı klor akım eğrileri-1 (160.gün) ... 63
Şekil A.12 : Hızlı klor akım eğrileri-2 (160.gün) ... 64
Şekil A.13 : Hızlı klor akım eğrileri-3 (160.gün) ... 64
Şekil A.14 : Hızlı klor geçirimlilikleri-1 (40.gün) ... 64
Şekil A.15 : Hızlı klor geçirimlilikleri-2 (40.gün) ... 65
Şekil A.16 : Hızlı klor geçirimlilikleri-3 (40.gün) ... 65
Şekil A.17 : Hızlı klor geçirimlilikleri-4 (40.gün) ... 65
Şekil A.18 : Hızlı klor geçirimlilikleri-1 (160.gün) ... 66
Şekil A.19 : Hızlı klor geçirimlilikleri-2 (160.gün) ... 66
Şekil A.20 : Hızlı klor geçirimlilikleri-3 (160.gün) ... 66
Şekil A.21 : Hızlı klor geçirimlilikleri-4 (160.gün) ... 67
Şekil A.22 : Bulk Diffusion deneyleri yarma gerilmeleri-1 ... 67
Şekil A.23 : Bulk Diffusion deneyleri yarma gerilmeleri-2 ... 67
Şekil A.24 : Bulk Diffusion deneyleri yarma gerilmeleri-3 ... 67
Şekil A.25 : Bulk Diffusion klor derinlikleri-1... 68
Şekil A.26 : Bulk Diffusion klor derinlikleri-2... 68
PUZOLANĐK MALZEMELERĐN BETONUN BASINÇ DAYANIMI VE KLOR IYONU GEÇĐRĐMLĐLĐĞĐNE ETKĐSĐ
ÖZET
Bu çalışmada puzolanik malzemelerin betonun basınç dayanımına ve klor iyonu geçirimliliğine etkisi araştırıldı. Yapılan deneysel çalışmada; öncelikle 0.45, 0.60 ve 0.75 su/çimento oranlarına sahip puzolan içermeyen karışımlar üretildi. Ardından su/çimento oranı 0.45 değerinde sabit tutularak çimento %15, %30, %50 oranlarında tras ve %50, %70 oranlarında cüruf ile yerdeğiştirildi. Blaine özgül yüzeyi 4400cm2/gr ve 6600cm2/gr olan iki farklı tras ile Blaine özgül yüzeyi 5500cm2/gr olan cürufun çimento ile yerdeğiştirmesi bire bir ağırlık esasına göre yapıldı. Üretilen karışımlarda klor iyonu geçirimliliğini incelemek adına, elektriksel özdirenç, hızlı klor, bulk diffusion ve ıslanma-kuruma deneyleri yapıldı.
Elde edilen sonuçlar, tras ve cüruf gibi puzolanik malzemelerin betonun klor iyonu geçirimliliğini önemli oranda düşürdüğünü ortaya koydu. Puzolanik malzemelerin karışımlardaki oranlarının artması ile, elektriksel özdirençlerinin büyük ölçüde arttığı, hızlı klor geçirimliliğinin de önemli derecede düştüğü gözlendi. Karışımların basınç dayanımının, klor geçirimliliği ile kıyaslandığında puzolanlardan nispeten daha az etkilendiği gözlendi. Karışıma eklenen puzolan, düşük yerdeğiştirme oranlarda basınç dayanımını az da olsa arttırsa da, artan puzolan miktarı dayanımın azalmasına neden olmuştur. Deneyler ilerleyen yaşlarda tekrarlanarak, kür sürelerinin basınç mukavemeti ve klor geçirimliliği üzerindeki etkisi de irdelendi. Servis ömrü boyunca, klor etkisi altında durabilite kayıplarına uğrayacak yapılar için, puzolan katkılı üretimlerin yapı maliyeti içerisindeki etkisi araştırıldı.
EFFECT OF POZZOLANIC MATERIALS ON COMPRESSIVE STRENGTH AND CHLORIDE PERMEABILITY OF CONCRETE
SUMMARY
In this study, the effects of puzzolanic materials on the compressive strength and the chloride ion permeability of concrete were investigated. In the experimental study; mixtures with water/cement ratios of 0.45, 0.60 and 0.75 were produced by using ordinary portland cement. Portland cement was partially replaced by trass and ground granulated blust furnace slag. The replacement ratios were 15%, 30% and 50% for the trass, and 50% and 70% for the slag. Water/binder ratio was 0.45 in all these mixtures. Two different trass with Blaine specific surfaces 4400 and 6600 cm2/gr, and slag with Blaine specific surface of 5500 cm2/gr were used. In order to determine the chloride permeability of mixtures; electrical resistivity, ASTM C1202, bulk diffusion and wetting-drying tests were performed. Compressive strengths of the specimens were also obtained.
The results obtained demonstrated that puzzolanic materials such as trass and slag substantially reduced the chloride permeability of concrete. With the increase in the ratio of the pozzolanic materials in the mixture, the electrical resistivity is greatly increased. Rapid chloride permeability and bulk diffusion, however, were reduced significantly. Compared to the chloride permeability, compressive strength is less affected from the use of pozzolanic materials. By the inclusion of the pozzolans into the mixture, the compressive strength increased slightly, yet increasing the amount of pozzolans caused rapid reduction in strength of mixture. Effects of the pozzolans on the life-cycle cost of a typical structure was investigated.
1. GĐRĐŞ
Đnşaat teknolojisinde betonun ve çimentonun önemi büyüktür. Đlerleryen teknoloji ve artan kullanım alanları ile betonun yapı malzemesindeki önemi giderek artmaktadır. 60 adet çimento fabrikasının faaliyet gösterdiği Türk çimento sektöründe 9,6 bin’den fazla kişi çalışmaktadır. 2008 yılı çimento üretim miktarı bir önceki yıla göre % 4,4 oranında artarak 51,4 milyon ton olmuştur. 2008 yılında iç piyasadaki talebin % 4,4 oranında daralması üreticileri dış piyasaya yöneltmiş ve çimento ihracatı % 95 oranında artış göstermiştir. Türkiye dünyada en fazla çimento ihracatı yapan dördüncü ülkedir. Türk çimento sektörü 2008 yılında 1,1 milyar dolar değerinde ihracat gerçekleştirmiştir. Başlıca ihraç pazarları, Rusya Federasyonu, Irak ve Suriye’dir [1].
Türkiye Çimento Sanayisinin son beş yılda gösterdiği gelişme Çizelge 1.1’de gösterilmiştir [2].
Çizelge 1.1 : Son 5 yılda Türkiye çimento satışları.
Dünya ülkeleri arasında çimento üretiminde kendine önemli konumlar edinen ülkemiz, enerji üretimi açısından aynı gelişmeyi gösterememiştir. Enerji üretimindeki aksamalar ve çimento üretimi için gerekli enerji temininin artan maliyetleri, çimento üreticilerini farklı çözümlere yöneltmek zorunda bırakmıştır. Artan enerji maliyetlerine ek olarak küresel çevre sorunlarının da artması, çimento üreticilerini daha ucuz ve daha çevreci üretime yüneltmiştir. Bunun da en basit yolu doğada bulunan ve kendi başına işlevsiz olan fakat çimento ile birlikte kullanılarak
ASTM’ye göre puzolanlar kendi başlarına bağlayıcılık özelliği olmayan yada çok az olan (doğal yapıları gereği veya öğütülme sonucu) çok ince taneli olduklarında ve rutubetli ortamlarda kireç (kalsiyum hidroksit) ile kimyasal reaksiyona girdiklerinde, bağlayıcı özellikteki bileşenlerin oluşmasını sağlayan silisli veya sili aluminli malzemelerdir.
Çimento üretimi ana hatları ile kırılmış kalker, kil ve demir cevherinin öğütülerek toz haline getirilmesi, karışımın 1400-1500oC’de döner fırınlarda pişirilmesi ve meydana gelen klinkere bir miktar alçı taşı eklenmesi ve tekrar öğütülmesi aşamalarından oluşmaktadır. Şekil 1.1’de çimento üretimindeki akım şeması gösterilmiştir. Fabrika kurulumu ve üretim aşamalarında, sistemin en maliyetli, en çok enerji ihtiyacı duyan ve çevreye en fazla zarar veren kısımları olarak ısıtma-pişirme üniteleri bilinmektedir. Puzolanik malzemelerin çimento karışımına katılımı, alçı taşı eklenen klinkerin son öğütülmesi sürecinde olduğu için herhangi bir ısıtma-pişirme işlemine uğramaz. Bu da üreticiye önemli yakıt tasarrufları getirmekle beraber çevreye verilen zararı da azalmaktadır.
Şekil 1.1 : Çimento üretimi akım şeması.
1960lı yıllardan sonra ülkemizin çimento fabrikalarında üretim maliyetlerini düşürmek adına çimento üretiminde klinkere cürüf, ucucu kül vb artık maddeleri katılmaya başlanmıştır. Ülkemizde yoğun olarak bulunan ve puzolanik özellik gösteren en yaygın mineral trastır.
Bilindiği üzere günümüzde ülkemizdeki çimento fabrikalarında CEM I portland çimentosu ile birlikte CEM-II, III, IV ve V gruplarında çimentolar üretilmektedir. CEM I Grubunda klinkerin sadece kalsiyum sülfat ve minör bileşen olarak ağırlıkca en fazla %0-5 arası mineral katkı ile öğütülmesi sonucu elde edilen Portland Çimentoları bulunur. CEM II, III, IV, V Gruplarında minör bileşene ilaveten daha fazla miktarlarda mineral katkılar kullanılır. Çimento farbikaları kullandıkları mineral katkılar için genellikle fabrika yakınlarından çıkardıkları ve puzolanik özelliklere sahip trastan yararlanmaktadırlar. Standartların izin verdiği ölçüde çimentoya katılan tras miktarı maliyetin düşürülmesinde önemli rol oynamaktadır. Ülkemizde traslı katkılı çimentolar, erken yaşlarında düşen mekanik özelliklerine karşın, artan kimyasal özellikleri ve düşük maliyetlerinden dolayı geniş kullanım alanlarına sahiptir. Puzolanik özellik gösteren traslar ile normal portland çimento klinkerinin belli oranda bir miktar alçıtaşı ile karıştırılarak ince öğütülmeleri sonucu elde edilirler. Traslı çimentolar özellikle su altı betonlarında, tünel inşaatlarında, baraj inşaatlarında ve liman yapıları gibi su ile tamas eden yüzeyleri bulunan yapılarda tercih edilirler.
Tünel, baraj, liman yapıları gibi yapılar için servis ömrü yapının modellenmesinde önemli bir parametre olarak alınmalıdır. Servis ömrü boyunca yapıların maruz kalacağı iç-dış, fiziksel-kimyasal etmenler düşünülerek yapı modelleri oluşturulmalıdır. Yapı stabilitesini zorlayan fiziksel etmenler büyük ölçüde bilinmekle birlikte yapı boyutlandırılmasında göz önüne alınırlar. Yapı durabilitesini ektileyen kimyasal etmenler uzun süreli olup, servis ömrü boyunca yapının stabilitesini ciddi şekilde etkileyecek sorunlar doğurabilirler. Bu sorunların en bilineni korozyondur. Sürekli veya süreli olarak su-oksijen döngüsü etkisinde olan yapılarda klor zaman içerisinde betona nüfus etmekte ve düşen pH derecesi betonda korozyonuna sebep olmaktadır. Nitekim, donatı paslanması, paspayının düşmesi gibi zincirleme etkiler sonucu betonarme yapının taşıma kapasitesi hızla düşmektedir. Sunulan bu çalışmada, tras ve cüruf gibi puzolanik malzemelerin betonda klor geçirimliliği ve basınç dayanımına etkisini belirleyerek, servis ömrü boyunca, klor etkisi altında durabilite kayıplarına uğrayacak yapılar için, puzolan katkılı üretimlerin yapı maliyeti içerisindeki etkisi araştırıldı.
2. LĐTERATÜR ÖZETĐ
2.1 Puzolanların Genel Özellikleri
ASTM C 618’e göre kendi kendine bağlayıcılık özelliği çok az olan veya hiç olmayan ancak uygun rutubet şartlarında ve normal ortam sıcaklığında kireç ile reaksiyona girip bağlayıcı özelliği olan ürünler açığa çıkaran, ince toz halindeki silisli veya silisli ve alüminli maddelere puzolan denir [3]. Puzolanlar esasen reaktif silisyum dioksit (SiO2) ve alüminyum oksit (Al2O3)’den oluşmuştur. Geri kalan
kısım demir oksit (Fe2O3) ve diğer oksitleri ihtiva eder. Reaktif SiO2 miktarı kütlece
%25’ den az olmamalıdır. Đnsanların su içinde priz yapabilen, su etkisiyle erimeyen bağlayıcı üretme çabaları çok eski çağlara kadar uzanır. Sorunun kesin çözümü çimentonun icadı ile mümkün olabilmiştir. Bununla beraber aktif, camlaşmış silis (SiO2) içeren toprakların kireçle karıştırılmaları durumunda bu özelliğin kısmen
sağlandığı gözlenmiştir [4].
Eski Mısır’da tuğlanın (pişmiş kil) öğütülerek kirece katılması düşünülmüştür. Bu yöntemle elde edilen harca “horasan harcı” denilmektedir. Osmanlılar bu harcı geniş ölçüde ve bilinçli olarak kullanmışlardır. Avrupa’da ise Romalılar Napoli civarındaki Puzzuoli kasabasının toprağından yararlanmışlardır. Puzolan sözcüğü bu kullanımdan kaynaklanmaktadır [5].
Puzolan terimi, genel bir ifade olmakla beraber puzolanlar, bulundukları ülkelere göre özel adlar almıştır. Almanya’da, “Tras” adı ile anılmış, Yunanistan’da ise “Santorin toprağı” olarak anılmıştır. Ülkemizde bu tip volkanik tüf karakterli puzolanlara tras denilmektedir. Fakat son yıllarda traslı ve katkılı çimentolara verilen önemin artmasıyla Puzolan ismi de gerçek anlamına kavuşmuştur [4].
Puzolanlar oluşum şekillerine göre doğal ve yapay olarak iki grupta sınıflandırılabilirler. Sınıflandırmalar Şekil 2.1’te gösterilmektedir.
Şekil 2.1 : Puzolanların sınıflandırılması [4].
Puzolan ve benzeri mineral katkıların çimentoya %5’in üzerinde katılması sonucu elde edilen katkılı portland çimentoları, katkı türüne ve miktarına bağlı olarak çeşitlilik arz etmektedir [6]. Değişik fiziksel, kimyasal ve mineralojik özelliklere sahip katkı malzemelerinin çimentoya ilavesi çimento sisteminde önemli ölçüde farklılıklara neden olmaktadır. Bu nedenle farklı çimentolar ile üretilen betonların farklı özelliklere ve performanslara sahip olmaları kaçınılmaz olmaktadır [7]. Aslında, katkılı çimentolar modern toplumun ihtiyaçlarını karşılayan temel bir malzeme olarak tanımlanmaktadır. Katkılı çimentolar hem Portland çimentosunda (veya CEM I’ de) olmayan performans özelliklerine sahip olmakta hem de çelik, elektrik ve silikon endüstrisinin ikincil ürünlerinin faydalı bir şekilde kullanılmasına imkân sağlamaktadır [9].
2.2 Puzolanların Basınç Dayanımına Etkisi
Betonda basınç dayanımının niteliği kendisine ait diğer tüm mekaniksel özelliklerini doğrudan etkilediği bilinmektedir. Bu nedenle betonda basınç dayanımı, betonun sınıflandırılması ve tanımlanmasında esas alınan bir kriter olarak kabul edilmektedir [8].
Şekil 2.2 incelendiğinde, s/ç = 0.40 için 7 ve 14 günlük kür uygulanan numunelerde ideal tras oranı % 20 olduğu görülmektedir. Ancak, 28 günlük kür uygulanan numunelerde, tras oranı yaklaşık % 10 değeri için maksimum basınç dayanımı elde edildiği görülmektedir. % 30 tras oranında basınç mukavemetinin % 20-30 düştüğü bu düşüşün, tras oranı %40 olan karışımlarda % 50-60 civarında olduğu görülmektedir.
Şekil 2.2 : Betonlarda tras oranı-kür süresi-basınç dayanımı [9].
s/ç = 0.55 için tras oranı arttıkça 7 günlük kür uygulanan numunelerin dayanımlarının arttığı görülmüştür. 14 gün kür uygulanan numunelerin dayanımlarında ise fazla bir değişiklik görülmemekle beraber, 28 gün kür uygulanan numunelerde tras oranı arttıkça dayanımların düştüğü görülmüştür [8].
Çelik ve Kılınçkale’nin tras katkılı betonlarda karışım oranlarının ve kür sürelerinin basınç dayanımına etkisi üzerine yaptığı çalışma gösteriyor ki katkı maddesi olarak trasın %10-15 gibi düşük değerlerde kullanılması betonun basınç dayanımını az da olsa arttırmaktadır. Araştırma deneyleri sonucu 7. ve 28. günde %10 tras katkılı çimentoların basınç dayanımları tras katkı kullanılmayan çimentonun basınç dayanımından daha büyük olmuştur [9].
7 günlük kür sonunda, katkılı çimentolarla üretilen harçların dayanım değerleri, %10 tras katkılı harç numunesi dışında, kontrol harcın dayanımından daha küçük olmaktadır. Şekil 2.3’de görüldüğü gibi tras katkı oranın artması erken dayanımın azalmasına neden olmaktadır [9].
Şekil 2.3 : Erken bağıl basınç dayanımı – tras katkı oranları [9].
Bu netice, puzolanların dayanımı artıran etkilerinin görülebilmesi için gereken ve klinkerin hidratasyonu ile açığa çıkan Ca(OH)2’in, 7 günlük kür süresinde yeteri
kadar oluşamamasından dolayı beklenilen bir sonuç olarak ortaya çıkmaktadır [5]. 7. günde katkılı çimento numuneleri arasında en yüksek erken dayanımı %10 oranında tras içeren çimento, en düşük erken dayanımı ise %25 oranında uçucu kül içeren çimento vermiştir [9].
Şekil 2.4’de görüldüğü gibi 28 günlük kür sonunda %10 ve %15 tras katkılı çimentoların basınç dayanımları kontrol numunesinin dayanımından daha büyüktür. 28. Günlük numunelerde gözlenen bu sonuç, puzolan katkılı numunelerin kür süresine bağlı olarak dayanımlarının arttığını göstermektedir. Erken dayanım sonuçlarına benzer şekilde, tras oranı artışı ile basınç dayanımı düşmektedir. Katkılı çimentolar arasında en yüksek dayanıma %10 tras oranında tras katkılı çimento, en düşük dayanıma ise %25 uçucu kül içeren çimento sahiptir [9].
Şekil 2.4 : 28.Gün bağıl basınç dayanımları – tras katkı oranları [8]. Puzolan ilavesi erken dönemlerde çimento ve beton dayanımını düşürür, ilave edilen puzolanın tipi ve miktarı ile ilgili olarak nihai basınç dayanım değeri Portland çimentosunun nihai değerine ulaşabilir, hatta aşabilir. Puzolan ilavesi belli yüzdeleri aştığı zaman dayanım değerleri hızla düşmektedir. Çünkü tam bir reaksiyon için kireç miktarının yetersiz olması nedeniyle puzolan fazlası dayanıma katkıda bulunmaz [10].
Karışımlarda kullanılan puzolanik katkılarda incelik – basınç dayanımı açısından yapılan araştıramalar inceliğin dayanımda etkili bir rol oynadığını göstermiştir. Yapılan bir çalışmada aynı yüksek fırın cürufu farklı inceliklerde öğütülmüş, ardından aynı bileşimlere sahip betonlar üretilmiştir. Şekil 2.5’de görüldüğü üzere karışımlarda kullanılan cürufun inceliği arttırıldıkça, basınç dayanımında ciddi artışlar gözlenmektedir [11].
2.3 Puzolanların Klor Geçirimliliğine Etkisi
Puzolan eklenen harç karışımları üzerinde yapılan çeşitli kimyasal analizeler sonucunda, puzolanların klor geçirimliliğini azalttığı yönünde sonuçlar elde edilmiştir. Betonda klor geçirimliliğinin, boşluk miktarı ile doğrudan ilişkili olduğu bilinmektedir. Geçirimliliği düşürmenin ana prensibi, betonu boşluklu yapıdan uzaklaştırmaktır. Boşluklu yapıyı azaltmak için karışma eklenen puzolanik katkılar ile basınç mukavemeti kayıplarına yol açmak kaçınılmazdır. Bu noktada, mukavemeti belirli seviyelerde tutarak, karışımın kimyasal yapısını güçlendirecek karışım oranları ve puzolan incelikleri araştırılmıştır. Nitekim, uygun inceliğe ve kimyasal yapıya sahip puzolanlar beton karışımları içerisinde kullanılarak, çimentonun hidratasyonu sonucu açığa çıkan kireç ile reaksiyona girmiş ve kalsiyum silikat açığa çıkarmıştır. Hidratasyon sonucu oluşan kalsiyum silikat betonun boşluklu yapısını önemli ölçüde düşürmektedir.
Betonda kullanılan puzolanik mineral katkılar, korozyona karşı fiziksel ve kimyasal direnci arttırırlar. Mineral katkıların donatı çeliklerinin korozyonu üzerinde birbirine zıt iki etkisi bulunmaktadır. Bu etkilerden ilki fiziksel koruma üzerinde etkilidir. Uygun dozajda kullanılan puzolanik malzemeler ile daha yoğun ve geçirimsiz bir içyapı elde edilir. Geçirimliliğin azalması ile fiziksel koruma sağlayan bariyer etkisi daha yüksek mertebede bir koruma sağlar [12].
Diğer yandan, puzolanik reaksiyonlar ile bağlanan kirecin azalmasıyla, betonun boşluk suyundaki alkalinite azalır, pH seviyesi düşer. Kimyasal koruma yüksek pH ile sağlandığından mineral katkıların kullanımı ile kimyasal koruma seviyesi azalmış olur. Aynı anda gelişen bu iki etkiden hangisi daha baskın çıkar ise sonuç o yönde ilerleyecektir. Fiziksel koruma artarsa donatı daha iyi korunacak, kimyasal koruma azalırsa da donatının korozyon riski artacaktır [12].
Mineral katkı kullanımının korozyon üzerindeki etkilerinin araştırıldığı bir çalışmada; yüksek fırın cürufunun, silis dumanı katkılı ve yalnızca Portland çimentolu betonlardan daha yüksek performans gösterdiği tespit edilmiştir. Yüzde 50 oranına kadar mineral katkı kullanımının korozyon hızlarını yavaşlattığı rapor edilmiştir [12].
Mineral katkıların (uçucu kül, silis dumanı, yüksek fırını cürufu gibi) ikili veya üçlü kombinasyonlarda kullanımı ise, betonun elektriksel direncini büyük ölçüde arttırmış ve bunun sonucunda korozyon başlangıç zamanlarını geciktirmiş ve korozyon gelişimini yavaşlatmıştır [13].
Hızlandırılmış klor yayınımı deney sonuçları Şekil 2.6’te verilen betonda klor yayınımını önemli ölçüde etkilemektedir. Klor yayınımında elde edilen azalmalar betondaki cüruf içeriği ile yakından ilgilidir [14].
Şekil 2.6 : Öğütülmüş yüksek fırın cürufunun betonun klor yayınımına etkisi
Şekil 2.6’te görüldüğü gibi, cüruf kullanımıyla birlikte, 7 gün gibi erken bir yaşta bile beton klor yayınımlarında önemli azalmalar elde edilmiştir. Portland çimentosunun % 40 oranında öğütülmüş yüksek fırın cürufu ile yerdeğiştirilmesi sonucu, hızlandırılmış klor yayınımı değerlerinde 7 günlük betonlarda % 14 düşüş sağlanmıştır. % 60 ve % 80 oranlarında cüruf içeren betonlarda ise 7 gündeki bu azalmalar sırasıyla % 22 ve % 31’dir [14].
28 günlük deney sonuçları karşılaştırıldığında cüruf içeren betonlara ait klor yayınım değerlerinin sadece portland çimetosuyla yapılan betona göre oldukça düşük olduğu görülmektedir. % 40, % 60 ve % 80 oranlarında cüruf içeren betonlara ait değerler portland çimentolu kontrol betonuna göre sırasıyla % 56, % 68 ve % 79 oranlarında azalmıştır [14].
2.4 Klor Đyonlarının Beton Üzerindeki Etkisi
Betonun donatı çeliği için koruyucu bir kimyasal yapı oluşturmasının ana etmeni, 13 civarında olan pH derecesidir. Bu bazik ortam betonda çelik donatı etrafında koruyucu bir pasivasyon bölgesi oluşmasını sağlar. Çelik donatı ile dış ortam arasında kalan ve paspayı olarak nitelendirilen tabaka çeliği dış etmenlerden korumaya çalışır. Pasivasyon bölgesinin niteliğini korumaya çalışan bu tabaka, CO2
gazları ve Cl iyonları gibi kimyasal maddelerin olumsuz etkileri altında geçirimsizlik sağlamayı hedeflemektedir. Zaman içinde karbonatlaşan paspayı tabakası ve donatıya ulaşan klor iyonları, donatıyı paslanma tehlikesi altında bırakır. Donatının paslanması bir katot reaksiyonu olduğu için su ve oksijenin de bulunması gerekir. Fiziksel ve ardından kimyasal koruyuculuğun ortadan kalkmasıyla çelik üzerindeki pasif tabakanın varlığını sağlayan ortam kaybolmuş olur. Pasivasyon tabakasının yok olmasıyla başlayan korozyon oluşum hızını belirleyen etkenlerin en önemlileri: (i) katodik bölge civarında oksijen konsantrasyonu ve (ii) çelik etrafındaki nem ve sıcaklık durumudur [15].
Đki aşamalı bir süreç olan korozyon Tuutti tarafından modellenmiş ve birçok araştırmacı tarafından kabul görmüştür. Şekil 2.7'de gösterilen bu modele göre donatı üzerindeki pasivasyonun ortadan kalkmasına sebep olan beton içerisindeki klor ve CO2 miktarının belirli bir seviyeye ulaşmasına kadar geçen süreyi temsil eden birinci
aşamaya başlangıç aşaması, aktif korozyonun malzemeye hasar vermeye başladığı bölgeye de ilerleme aşaması adı verilir [16]. Đlerleme aşamasında korozyon hızını gösteren doğrunun eğimi sıcaklık, bağıl nem ve oksijen konsantrasyonuna bağlı olarak değişir.
Karbonatlaşmanın oluşmaması ve klor etkisi bulunmaması durumunda beton içerisindeki yüksek alkali ortam bozulmayacağından korozyon meydana gelmez. Çelik üzerine yapışan koruyucu pasif tabaka bir korozyon ürünü olmakla beraber çok düşük çözünme hızına sahiptir. Yani tam bir yalıtkan olmasa da çok küçük bir akımın geçmesine izin verir ve bu akım yavaş yavaş tabakayı inceltir.
Çelik donatıların korozyona maruz kalmaları elektrokimyasal bir süreçtir. Anodik ve katodik reaksiyonlardan oluşan korozyon süreci Şekil 2.8’de gösterilmiştir. Sürecin temelini anodun Fe++ elektronlarını kaybederek çözünmesi oluşturur. Anodik ve katodik reaksiyonlar diğer kimyasal olaylarda olduğu gibi denge halindedir. Anottan ayrılan elektron katoda doğru ilerlerken çözeltideki (beton) negatif iyonlar anoda yönelirler. Korozyon potansiyeli (ekor) ise anodik ve katodik reaksiyon hızlarının dengede olduğu potansiyel değeridir [17].
Şekil 2.8 : Betonda gömülü çelik donatının korozyon hücresi [15]. Çelikteki paslanma süreci ile birlikte çözünen demir (Fe++) iyonları donatıda kesit kayıplarına neden olur. Azalan donatı kesiti kadar artan korozyon ürünü, betonda mevcut bulunan boşluklu yapının elverdiği kadar çözünmeye devam eder. Boşluklu yapının çözünmeyi sınırlamaya çalıştığı anda iç gerilmeler artmaya başlar. Artan gerilme sonucu paspayında çatlaklar oluşmaya başlar.
Donatı korozyonu sonucunda dört önemli yapısal sorun ile karşılaşılabilir: i) donatı kesitinde azalma, ii) donatı sünekliğinin azalması, iii) paspayının çatlaması ve iv) çelik-beton aderansında zayıflama. Tüm bu etkenlerin tek tek veya beraber oluşması yapının yük taşıma kapasitesinin kaybına neden olur [15].
Donatı korozyonunda etkili olan birincil faktör betonun geçirimliliğidir. Sertleşmiş betonun geçirimliliği boşluk yapısının bir göstergesi olduğundan, geçirimlilik betonun dayanımını, kimyasal ve fiziksel olaylara karşı dayanıklılığını yani dürabilitesini etkiler. Geçirimliliği yüksek olan betonlarda su ve zararlı maddeler beton içerisine kolayca sızacağı için geçirimlilik hem betonun hem de beton içerisine gömülü çeliğin hasar görmesine veya birden fazla hasarın birlikte oluşmasına neden olur [18].
Betonda geçirimsizlik özelliklerini etkileyen temel unsurlar, karışımda kullanılan bağlayıcı türleri, su/bağlayıcı oranları, katkı malzemeleri ve kür koşullarıdır.
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR
3.1 Bağlayıcı Malzemeler
Yapılan deneysel çalışmalarda ana bağlayıcı malzeme olarak CEM I 42.5R portland çimentosu kullanılmıştır. Özgül ağırlığı 3150kg/m3 olarak belirlenen portland çimentosu AKÇANSA çimentodan temin edilmiş ve tüm karışımlarda aynı malzeme kullanılmıştır.
Hazırlanan karışımlarda portland çimentosu miktarı azaltılarak ağırlıkça %15-30-50-70 gibi oranlarda tras ve öğütülmüş yüksek fırın curuf ile değiştirilmiştir. Kullanılan tras Đstanbul-Şile trası olup 4400cm2/gr ve 6600cm2/gr olmak üzere iki farklı Blaine özgül yüzeyine sahiptir. Cüruf malzemesi 5500cm2/gr Blaine özgül yüzeyli olup Karabük Demir Çelik’ten temin edilmiştir. Tras özgül ağırlıkları 2550kg/m3, Curuf özgül ağırlığı 2920 kg/m3 olarak belirlenmiştir.
Çizelge 3.1’de CEM I 42,5R (PÇ42,5) Portland çimentosu ile puzolanik katkı olarak kullanılacak tras ve cürufun kimyasal bileşenleri verilmiştir.
Çizelge 3.1 : Çalışmada kullanılan Portland çimentosu, tras ve cürufun kimyasal bileşenleri.
Bileşim (%)
Oksitler PÇ Tras Cüruf
SiO2 20.00 57.65 40.99 Fe2O3 3.60 7.55 1.98 Al2O3 5.10 14.82 10.76 CaO 63.20 7.64 34.85 MgO 1.10 2.93 8.25 SO3 2.80 0.74 0.80 K2O 0.80 1.59 1.13 Na2O 0.30 1.42 0.35 Cl- 0.03 0.03 0.00 Kızdırma Kaybı 2.80 5.08 1.01
3.2 Agregalar
Kırmataş II, kırmataş I, kırma kum ve doğal kum kullanılmıştır. Kullanılan agregalara uygulanan elek analizleri sonucu hazırlanan granülometri değerleri Ekte Çizelge A1-4’te sıralanmıştır.
Karışımlarda uygulanacak agrega granülometrisi için A32 ve B32 standart granülometri eğrileri baz alınmış ve B32 eğrisine yakın değerler hedeflenmiştir. Ekte Çizelge A5’te verilen karışım oranları tercih edilmiştir ve Şekil 3.1’de gözlenen granülometri eğrisine ulaşılmıştır.
Şekil 3.1 : Agrega karışım granülometri eğrileri. 3.3 Su
Karışımlarda kullanılan karma su Đstanbul-Maslak şebeke suyundan temin edilmiştir.
3.4 Akışkanlaştırıcı Katkı
Karışımlarda kullanılan katkı TS-EN 934-2’ye uygun olup katkı YKS üretimi Glenium 51 yüksek oranda su azaltıcı – hiper akışkanlaştırıcıdır.
3.5 Karışımlar
Deneysel çalışmalarda, öncelikle puzolan kullanılmayan betonlar üretildi. Normal beton olarak nitelendirdiğimiz bu karışımlar su/çimento oranı değiştirilmiş 3 farklı döküm yapıldı. Katkısız normal betonların su/çimento oranları 0.45, 0.60 ve 0.75 olarak belirlendi.
Đkinci aşamada karışımlarına puzolan eklenen numunelerin dökümleri yapıldı. Katkılı betonlarda su/çimento oranı 0.45’te sabit tutularak puzolanik katkı oranları değiştirildi. Puzolanik katkı yüzdeleri %15-30-50-70 olarak tercih edildi. %15-30-50 değerleri tras katkılı karışımlar için uygun görülürken, cüruf katkılı karışımlar için %50-70 oranları seçildi.
Ayrıca tras katkılı karışımlarda 2 farklı tras kullanılarak deneyler tekrarlandı. Đnceliği farklı olan bu tras çeşitleri ile karışımlarda inceliğin etkisi de araştırıldı. Traslar için Blaine özgül yüzeyi 4400 ve 6600 cm2/gr olan iki farklı Şile trası tercih edilirken cüruf için Blain özgül yüzeyi 5500 cm2/gr olan Karabük Demir Çelik cürufu tercih edildi.
Karışımların adlandırılmasında izlenen yol, karışımda kullanılan katkı, katkının inceliği ve bağlayıcı içerisindeki yüzdesi olarak tanımlandı. Normal betonlarda “NB” kısaltması uygulanırken, su/çimento oranları “NB” değerine eklendi. Katkılı karışımların traslı olanlarında “T”, cüruflu olanlarda “C” kısaltması kullanılırken, inceliğe bağlı olan değerlerde 4400cm2/gr için “4”, 6600cm2/gr için “6”, 5500cm2/gr için “5” değerleri “T” ve “C” kısaltmalarına eklenerek “T4”, “T6” ve “C5” kısaltmalarına ulaşıldı. Son olarak katkıların bağlayıcı içindeki yüzdeleri eklendi. Deneylerde kullanılan karışımlar ana başlıkları ile Çizelge 3.2’de verilmiştir.
Karışımlarda işlenebilirlik aynı tutulmaya çalışılmıştır. 15cm slump değerine ulaşmak için karışımların akışkanlaştırıcı katkı miktarları değiştirilmiştir.
Hava katkısız betonlarda TSE’nin B32 granülometri değeri ve 15cm slump için öngördüğü 185 kg/m3 su dozajı karışımlar için sabit alınmıştır.
Çizelge 3.2 : Deneysel karışımlar.
S/Ç oranı Katkı oranı Simge
1- Normal Beton 45% 0% NB45 2- Normal Beton 60% 0% NB60 3- Normal Beton 75% 0% NB75 4- Tras-4400 Beton 45% 15% T4B15 5- Tras-4400 Beton 45% 30% T4B30 6- Tras-4400 Beton 45% 50% T4B50 7- Tras-6600 Beton 45% 15% T6B15 8- Tras-6600 Beton 45% 30% T6B30 9- Tras-6600 Beton 45% 50% T6B50 10- Curuf-5500 Beton 45% 50% C5B50 11- Curuf-5500 Beton 45% 70% C5B70
Çizelge 3.3 : Üretilen betonların gerçek bileşenleri (kg/m3).
BĐLEŞENLER NB45 NB60 NB75 T4B15 T4B30 T4B50 T6B15 T6B30 T6B50 C5B50 C5B70 Çimento 410 310 246 349 288 206 349 288 206 206 123 Tras-4400 - - - 62 123 206 - - - - - Tras-6600 - - - 62 123 206 - - Cüruf-5500 - - - 206 288 Su 185 185 185 185 185 185 185 185 185 185 185 Akışkanlaştırıcı 0.06 0.06 0.05 0.06 0.08 0.1 0.06 0.08 0.1 0.1 0.1 Doğal Kum 413 433 447 409 407 404 410 408 405 409 407 Kırma Kum 441 463 478 437 435 432 438 436 433 437 435 Kırma Taş I 367 385 397 364 362 360 364 363 360 364 362 Kırma Taş II 605 635 655 600 596 592 601 599 594 600 597 Çökme (cm) 15 15 16 15 15 16 15 16 16 15 16 Hava (%) 1.0 0.7 0.5 1.1 0.9 0.6 1 0.6 0.4 1.2 1.1 Su/Bağlayıcı 0.45 0.6 0.75 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 Birim Ağırlık 2421 2415 2410 2406 2397 2388 2409 2405 2393 2403 2398 3.6 Yapılan Deneyler 3.6.1 Basınç Deneyleri
Beton basınç deneyleri ĐTÜ Đnşaat Fakültesi Yapı Malzemeleri Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Basınç deneyleri için hazırlanan 150x150mm küp numuneler, dökümden 24 saat sonra kalıptan çıkartılarak kür havuzuna yerleştirildi.
3.6.2 Özdirenç Deneyleri
Betonun özdirenci, beton boşluk yapısı ve boyutları ile doğrudan ilişkili bir malzeme özelliğidir. Özdirenç, numune boyut ve geometrisinden bağımsızdır. Özdirenç birimi “direnç x uzunluk”tur ve genellikle ohm.metre olarak gösterilir. Elektrik akımı beton boşluk suyundaki iyonlar tarafından taşınır ve beton boşluk yapısını değiştiren çimento dozajı, su/bağlayıcı oranı gibi faktörler beton özdirencini etkiler.
Elektriksel özdirenç deneylerinde ölçümler 100x200mm silindirlerde 7, 28 ve 91 günlürde yapılmıştır.
Ölçüm yapılacak numuneler kür havuzundan çıkarılarak, yüzeylerinin kuruması için laboratuvar ortamında bekletilmişlerdir. Elektirik akımını doğrudan etkilediği için yüzeyi kuru olmasına özellikle önem verilmiştir. Kurutulan numunelerin başlık kısımları çelik plakalar ile kapatılarak silindir numunenin dikey bir şekilde durabileceği düz bir zemine yerleştirilmiştir.
Đki çelik plaka dikey eksenlerinden düzeneğe bağlanan direnç ölçer ile beton numuneden geçen elektrik akımı ohm cinsinden ölçülmüştür.
Deneyin uygulanması şematik olarak Şekil 3.2’de gösterildiği gibidir.
Şekil 3.2 : Özdirenç deney düzeneği. 3.6.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri
Hızlı klor geçirimliliği, betonun elektriksel iletkenliğini ölçmeye dayanmaktadır. ASTM C1202 standartları baz alınarak uygulanır. Deneyde, 100x200 mm boyutundaki silindir numunelerden kür havuzu içerisinde 40 gününü doldurmuş olanları kullanılır. Silindir numuneler 50±2 mm’lik parçalar halinde kesilerek kullanılır. 50mm kalınlıklı 100mm çaplı disk numunelerin yan yüzeyleri iletken
Yalıtılmış yüzeylerin kurutulmasının ardından disk numune açık yüzeylerinden emme uygulanacak şekilde 3 saat boyunca vakumda bırakılır.
Vakumlanan numunede havası alınan boşlukların doygun hale getirilmesi için vakum haznesi su ile doldurulur ve 1 saat boyunca su ile vakumlanır. Suya doygun numuneler deney düzeneğine bağlanır.
Deney düzeneği Şekil 3.3’de gösterilmektedir.
Şekil 3.3 : Hızlı klor deneyi şematik gösterim.
ASTM C1202 tarafından oluşturulan akım değerlerine karşın geçirimlilik özelliklerinin değerlendirildiği tablo Çizelge 3.4’te verilmiştir.
Çizelge 3.4 : Akım değerlerine karşın klor iyonu geçirimliliği değerlendirmesi. Geçen elektriksel yük miktarı
(Coulomb)
Klor Đyonu Geçirimliliği Yönünden Değerlendirme > 4000 Yüksek 2000-4000 Orta 1000-2000 Düşük 100-1000 Çok Düşük <100 Đhmal Edilebilir
3.6.4 Bulk Diffusion Deneyleri
Bulk Diffusion deneylerinde NT BUILD 443 deney standardı göz önüne alınmıştır. Klor geçirimliliği betonda klor iyonu ilerlemesinin uzunluk cinsinden belirlenmesi esasına dayanmaktadır. Deneyde, dökümden 24saat sonra kür havuzuna yerleştirilen ve 28. Günlerinde havuzdan çıkarılaran 100x200 mm boyutundaki silindir numunelerin 50±2 mm’lik parçalar halindeki kesimleri kullanılır. Disk numunelerin yan yüzeylerinden ve kesim yüzeylerinden birinde geçirimsizlik sağlamak amacı ile parafin kaplanır ve tek kesim yüzeyi açıkta bırakılır. Kaplanmayan kesit yüzeyde kalacak şekilde numuneler sodyum klorür çözeltisi içerisinde 75 gün bekletilir. Çözelti, 1 dm3’te 165g NaCl olacak şekilde hazırlanmıştır. Ortam sıcaklığı 23C0 civarında olan laboratuvar koşullarında muhafaza edilmiştir. Numuneler açık yüzeyleri yukarıya bakacak şekilde çözelti içine yerleştirilmiştir. Çözeltideki NaCl miktarının zamanla değişimi önlemek adına çözelti havuzu kapalı tutulmuştur.
75 gün sonunda numuneler çözeltiden çıkartılarak yarma deneyi uygulanır. Yarma sonucu elde edilen yüzeylere gümüş nitrat çözeltisi püskürtülerek, renk değişimi gözlenir. Gözlenen renk değişiminden, numune içine nüfus eden klor çözeltisinin derinliği ölçülür.
3.6.5 Islanma-Kuruma Deneyleri
Islanma-Kuruma deneylerinde, kıyı-liman yapıları gibi sürekli ıslanma-kuruma çevrimine maruz kalan yapı modeli oluşturmak hedeflendi. Farklı bileşenler ile üretilmiş numunelerin aynı anda yerleştirilebileçeği 120x120cm genişliğinde ve 100cm yüksekliğinde cam kabin üretildi. Sıvı akımına olanak sağlayan gözenekleri bulunan bir çelik plaka ile kabin yatayda ikiye bölündü. Çelik plaka üzerine yerleştirilecek numuneler, üstte sürekli yağmur-rüzgar çevrimine maruz bırakıldı. Yağmur esnasında, plakadan alt kısma süzülen tuzlu su, pompa sistemi ile yine yağmur olarak üstten yağdırılmakta ve böylece devamlı bir döngü oluşturulmaktadır. 4 saat yağmur yağışı ile tuzlu su etkisinde olan numuneler, yağmurun ardından 4 saat rüzgar etkisinde kurutuldu. Otomatik olarak ayarlanan sistem neticesinde 28. ve 49. günlerinde numuneler 168 ve 294 çevrime maruz bırakılmış oldu.
7x7x28cm prizma numunelerin tercih edildiği Islanma-Kuruma çevrimlerine, numuneler 5cm kalınlığında kesildi. 1 prizma numuneden 5 adet kesim alındı. Tek kesim yüzeyleri açıkta kalacak şekilde diğer yüzeyleri geçirimsiz malzeme ile kaplandı. Numuneler açık yüzeyleri üstte kalacak şekilde kabine yerleştirildi. Numune üstünde yağmur suyu birikmesini engellemek adına, numuneler bir kenarlarından 2cm yüksekte kalacak şekilde eğik yerleştirildi.
Deniz suyunun tuzluluk etkisi göz önüne alınarak, sistemde çevrilen tuzlu suyun %3 NaCl içermesi sağlandı. Tuz oranının çevrimler esnasında giderek azalacağı göz önüne alınarak, kabinde numune değişimleri yapıldığında çözelti de yenilendi.
Islanma-Kuruma çevrimleri neticesinde kabinden çıkarılan numunelere yarma deneyi uygulandı. Yarma sonucu elde edilen yüzeylere gümüş nitrat çözeltisi püskürtülerek, renk değişimi gözlendi. Gözlenen renk değişiminden, numune içine nufus eden klor çözeltisinin derinliği ölçüldü. Ölçülen klor derinlikleri, numunelerdeki puzolan katkıların geçirimlilik üzerindeki etkisi hakkında fikir edinmemizi sağladı.
4. DENEY SONUÇLARI
4.1 Basınç Deneyleri
Basınç deneyleri üretilen 150x150x150mm boyutlarındaki küp numuneler üzerinde yapılmıştır. Dayanımların belirlenmesi için ĐTÜ Yapı Malzemesi Laboratuvarı’nda bulunan ELE marka basınç presi kullanılmıştır. Üretilen numuneler 28 gün boyunca 200C su içerisinde bekletilmiş ve 28. günde sudan çıkarılarak 4 saat laboratuvar ortamında kurumaya bırakılmıştır. Kurutulan numuneler üzerinde basınç deneyleri yapılarak Çizelge 4.1’de sonuçları verilmiştir.
Çizelge 4.1 : Karışımlarım basınç mukavemeti değerleri.
Gün: 7 28 91 NB45 35.3 41.6 43.1 NB60 32.5 39.5 40.1 NB75 26.1 30.7 31.3 NB45 35.3 41.6 43.1 T4B15 34.4 41.1 41.8 T4B30 36.3 44.1 45.7 T4B50 17.2 26.9 29.1 NB45 35.3 41.6 43.1 T6B15 40.8 47.1 52.7 T6B30 31.5 37.0 47.2 T6B50 14.6 24.6 31.1 NB45 35.3 41.6 43.1 C5B50 41.4 52.1 - C5B70 37.9 46.2 -
4.2 Özdirenç Deneyleri
Elektriksel özdirenç uygulanacak 2 adet 100x200mm silindir numune 7, 28 ve 91. günlerinde kür havuzlarından çıkartılarak 10dk süre ile yüzeylerinin kuruması için bekletilmiştir. Kurutululan numuneler düz bir yüzeyde deney düzeneğine yerleştirilerek özdirenç okumaları yapılmıştır. Özdirenç okuması yapılan numuneler işaretlenerek kür havuzuna geri bırakılmış böylece aynı numunelerin ilerleyen yaşlarındaki özdirenç okumaları kıyaslamak mümkün olmuştur. Özdirenç okumaları neticesinde çıkan değerler Çizelge 4.2‘te verilmiştir.
Çizelge 4.2 : Özdirenç değerleri Kohm.cm.
Gün: 7 28 91 NB45 6.1 6.4 6.9 NB60 5.3 5.6 5.8 NB75 3.5 4.1 4.5 T4B15 5.5 6.7 7.6 T4B30 4.1 9.6 12.4 T4B50 2.9 10.4 13.9 T6B15 3.8 7.3 9.0 T6B30 4.1 9.8 13.2 T6B50 2.9 10.2 14.5 C5B50 8.5 17.7 - C5B70 18.6 24.3 -
4.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri
Hızlı klor geçirimliliği deneylerinde 1 adet 100x200mm silindir numune 50±2 mm’lik parçalar halinde kesilerek kullanılmıştır. 1 silindir numunenin kardeş 3 parçası aynı anda bağlanarak deney tamamlanmıştır. 3 adet diskten de benzer sonuçlar kaydedilse de 3ünün ortalama değerlerine sahip olan diskin, numunenin genel özelliklerini gösterdiği kabulu yapılmıştır.
ASTM C1202 standartlarına göre hazırlanan deney düzeneğine bağlanarak toplam 6saatlik sürede, 30dk lık periyotlar ile yapılan ölçümler neticesinde deney numunelerinden geçen akım amper değerlerine ulaşıldı.
A22-Hızlı Klor deneyi sonucu kaydedilen akım değerleri neticesinde, karışımların akım zaman eğrileri çizilmiştir. ASTM C1202 gereği yapılan hesaplamalar sonucu, eğrilerin alında kalan alan bize numunelerden geçen elektriksel yük miktarını coulomb cinsinden vermektedir.
4.4 Bulk Diffusion Deneyleri
NT443 standartlarına göre hazırlanan deney düzeneği neticesinde 28.gün kür havuzundan çıkartılarak NaCl çözeltisi içine bırakılan numuneler, 75 gün sonunda çözeltiden çıkarıldı. Yarma deneyine tabii tutulacak numuneler üzerinden parafinler temizlenerek yüzeyleri deney düzeneğine hazır hale getirildi. Numunelerde, yarma sonucu oluşan yüzeylere, gümüş nitrat çözeltisi püskürtüldü. Gözlenen renk değişiminden, numune içine ilerleyen klor derinliği ölçülerek Çizelge 4.3’te düzenlenen değerlere ulaşıldı.
Çizelge 4.3 : Bulk Diffusion deneyi klor derinlikleri.
NB45 NB60 NB75 T4B15 T4B30 T4B50 T6B15 T6B30 T6B50 Klor Derinlikleri (mm) Ö lç ü m N o k ta la rı 1 19.9 21.2 26.2 13.4 11.4 11.0 13.3 10.5 10.2 2 19.5 22.1 26.3 13.8 10.8 11.0 11.0 10.8 10.2 3 19.3 21.2 25.4 13.4 11.0 11.2 10.6 11.0 10.5 4 20.5 22.1 26.3 14.5 12.5 11.2 11.9 11.0 10.5 5 20.5 22.0 25.1 13.7 12.6 11.2 11.3 11.0 10.5 6 18.2 23.0 24.9 13.6 12.5 11.0 13.9 10.8 10.2 7 17.9 21.6 26.3 13.6 13.5 11.0 13.1 10.5 10.2 ORT: 19.4 21.9 25.8 13.7 12.0 11.1 12.2 10.8 10.3
Yarma sonucu oluşan yüzeyde klor ilerlemesinin ölçümü için numune üzerinde 7 farklı nokta seçilerek ayrıntılı bir okuma sağlandı.
4.5 Islanma-Kuruma Deneyleri
Hazırlanan kabinde ıslanma-kuruma çevrimine maruz bırakılan numuneler 28. ve 49. günlerinin sonunda kabinden çıkarıldılar. Yarma deneyi ile ikiye ayrılan numunelerde oluşan yüzeylere gümüş nitrat püskürtülmesi neticisinde renk değişimleri incelendi. Yapılan ölçümler sonucunda belirlenen klor derinlikleri
Çizelge 4.4 : Islanma-Kuruma deneyi 28.gün klor derinlikleri. NB45 NB60 NB75 T4B15 T4B30 T4B50 T6B15 T6B30 T6B50 Klor Derinlikleri (mm) Ö lç ü m N o k ta la rı 1 5.2 7.9 13.9 5.3 4.3 4.3 2 5.2 6.9 13.5 5.2 4.3 4.1 3 5.1 8.8 14.6 5.2 4.4 4.2 4 5.2 7.6 14.7 5.3 3.9 4.3 5 5.2 7.4 15.5 5.3 4.3 4.2 ORT: 5.2 7.7 14.4 5.3 4.2 4.2
Çizelge 4.5 : Islanma-Kuruma deneyi 49.gün klor derinlikleri.
NB45 NB60 NB75 T4B15 T4B30 T4B50 T6B15 T6B30 T6B50 Klor Derinlikleri (mm) Ö lç ü m n o k ta la rı 1 8.2 11.9 19.1 7.6 6.4 8.0 2 8.6 12.1 19.6 7.6 6.4 8.0 3 8.7 12.5 20.1 7.7 6.5 8.1 4 8.3 12.5 20.1 7.7 6.5 8.1 5 8.0 12.3 18.7 7.6 6.4 8.0 ORT: 8.4 12.3 19.5 7.6 6.4 8.0
Yarma sonucu oluşan yüzeyde klor ilerlemesinin ölçümü için numune üzerinde 5 farklı nokta seçilerek ayrıntılı bir okuma sağlandı.
5. DENEYLERĐN DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
5.1 Basınç Dayanımları
Elde edilen basınç dayanımları Şekil 5.1 ve 5.2’de gösterilmiştir. Karışımlarda tras yüzdesinin artması sonucu basınç mukavemetinde azalma gözlenir. Düşük yüzdeli puzolan içeren numunelerde basınç mukavemeti ufak artışlar gösterse de artan yüzdelerde, dayanımda ani düşüşler gözlenmektedir.
Şekil 5.1 : Tras-4400 içeriği - basınç mukavemeti.
Şekil 5.1 ve 5.2’de artan tras yüzdeleri ile azalan basınç mukavemeti değerleri açık bir şekilde gözlenmektedir. 28günlük numunelerin basınç dayanımları göz önüne alındığında;
Tras-4400 için, %15 katkı kullanımı mukavemeti etkilemezken, %30 kullanım mukavemeti 40MPa’dan 44MPa’a çıkartarak %10 dayanım arttırmıştır. %50 oranına çıkartılan katkı için dayanım değerleri 27MPa değerine kadar düşerek, dayanımda %32lere kadar ulaşan kayıplara yol açmıştır.
Tras-6600 için, %15 katkı kullanımı basınç mukavemeti 47MPa değerine çıkartırken %17.5lik dayanım artışı sağlamıştır. Katkı oranı arttırıldığında, %30 katkı değerinde basınç mukavemeti 37MPa’a düşerek %8lik dayanım kaybı, %50 katkı değerinde ise basınç mukavemeti 24MPa’a düşmüş ve dayanım kaybı %40 değerine ulaşmıştır. Karışımlarda 28.gün deneylerinde tras’ın inceliği arttıkça basınç mukavemetinin artması öngörülmüş ve düşük yüzdeli (%15) karışımlar için beklenen sonuç elde edilmiştir. %15’ten fazla katkılı karışımlarda inceliğin etkisi tersine dönerek artan incelik dayanımı düşürmüştür ve Şekil 5.3’te gözlenmektedir.
Şekil 5.3 : Tras inceliğinin 28. gün basınç dayanımı üzerindeki etkisi. 91. gün yapılan basınç deneyleri neticesinde tüm karışımlarda incelik artışının dayanımı da arttırdığı Şekil 5.4’te gözlenmektedir.
Şekil 5.4 : Tras inceliğinin 91. gün basınç dayanımı üzerindeki etkisi. Cüruf katkılı karışımlarda, trasın aksine, cüruf numunelerin basınç dayanımlarını ciddi ölçüde arttırmıştır. 7. ve 28. Günlerde gözlenen basınç dayanımları Şekil 5.5’te verilmiştir.
Şekil 5.5 : Cüruf-5500 içeriği - basınç mukavemeti. 28 günlük basınç dayanımları değerlendirildiğinde;
Cüruf-5500 için, %50 katkı kullanımı basınç mukavemeti 50MPa değerinin üzerine çıkartarak %25’lik dayanım artışı sağlamıştır. Katkı oranının %70 değerine çıkarılması 28 günlük nihai basınç dayanımını 45MPa değerine çekerek, dayanım artışını %12’ye indirmiştir.
5.2 Elektriksel Özdirenç Deneyleri Değerlendirmesi
Yapılan elektriksel özdirenç deneyleri neticesinde, tras ve cüruf kullanımının betonun elektrik direncini büyük ölçüde etkilediğini gözlenmiştir.
Tras katkılı numunelerin özdirenç eğrileri irdelendiğinde tras kullanımının klor geçirimliliğinde ne kadar etkili olduğu açıkça göze çarpmaktadır. 7. gün ölçümlerinde artan katkı oranı ile özdirenç sürekli düşüş göstersende, 28 ve 91. gün ölçümlerinde gözlendiği gibi artan katkı miktarı özdirenç değerlerini 2 kata kadar arttırmaktadır. (Şekil 5.6 ve 5.7.)
Şekil 5.6 : Tras-4400 içeriği - özdirenç değerleri.
Basınç değerlerinde olduğu gibi Özdirenç ölçümlerinde 28.gün deneyleri için inceliğin etkisi eşik değere sahiptir. Đncelik için bu eşik değere %30 katkılı betonda ulaşılmıştır. %15 katkılı betonda artan incelik ile direnç artarken, %30 katkı oranına sahip betonda inceliğin değişmesi elektriksel özdirenç değerlerini fazla etkilememiştir. %50 değerine ulaşan katkı miktarında ise incelik artışı ile direnç düşmeye başlamıştır. (Şekil 5.8. ve 5.9.)
Şekil 5.8 : Tras içeren betonda 28.gün incelik-özdirenç değerleri.
Şekil 5.9 : Tras içeren betonda 91.gün incelik-özdirenç değerleri. 28 günlük elektriksel özdirenç değerleri değerlendirildiğinde;
Baz aldığımız NB45 katkısız betonda 28 günlük özdirenç değeri 6.4 Kohm.cm mertebesindedir.
Tras4400 için, %15 katkı kullanımı elektriksel özdirenci 6.7 Kohm.cm değerine çıkartarak özdirençte %5lik bir artış sağlamıştır. Katkı yüzdesinin arması ile direnç değerleri de ciddi bir şekilde artmıştır. %30 katkı kullanımı özdirençi 9.6 Kohm.cm değerine çıkartarak %43lük, %50 katkı kullanımı da 10.4 Kohm.cm’lik özdirenç ile %63lik artış sağlamıştır.
Tras6600 kullanılan karışımlarda, elektriksel özdirenç artışı Tras4400 kullanılanlara göre daha fazladır. Bunu da kullanılan katkı malzemesinde inceliğin önemi olarak görebiliriz. %15 katkı kullanımı elektriksel özdirenci 7.3 Kohm.cm değerine çıkartarak özdirençte %14lük bir artış sağlamıştır. %30 katkı kullanımı özdirenci 9.8 Kohm.cm değerine çıkartarak %53lük direnç artışı sağlamıştır.
Yukarıda belirtildiği gibi, katkı inceliğinin artması elektriksel özdirenci arttırsa da, ince katkının miktarının artması bu durumu tersine çevirmektedir. Nitekim ince tras ile %50 katkı kullanımı sonucunda 10.2 Kohm.cm’lik özdirenç ve %60’lık direnç artışı sağlamıştır.
Şekil 5.10 : Cüruf-5500 içeriği - özdirenç değerleri.
Cüruf5500 kullanılan karışımlarda elektriksel özdirenç değerleri Şekil 5.10’de görüldüğü üzere büyük artışlar göstermiştir. %50 katkı oranı ile üretilen C5B50 karışımında 7. Günde yapılan deney neticesinde dahi katkısız betondaki direnç değeri aşılmıştır. Katkı yüzdesinin artması ile direncin katlanarak arttığı gözlenmiştir. 28 günlük elektriksel özdirenç değerleri değerlendirildiğinde;
%50 cüruf katkılı karışımlarda ölçülen özdirenç değeri 17.6 Kohm.cm değerine ulaşarak baz aldığımız katkısız karışımdan %275 gibi yüksek bir oranda direnç artışı göstermiştir. Katkı yüzdesinin %70’e çıkarılması ile özdirenç değeri 24.3 Kohm.cm değerine yükselmiş ve %380’lik bir artışla, baz alınan katkısız karışımın yaklaşık 4 katı bir elektriksel özdirenç göstermiştir.
5.3 Hızlı Klor Geçirimliliği Deneyleri Değerlendirmesi
ASTM C1202 standartlarına göre bir numunenin düşük klor geçirimliliğine sahip olabilmesi için 2000 coulomb değerinden düşük değerde eletriksel yük geçirmiş olması gerekir.
Hızlı klor geçirimliliği deneyleri sonuçları irdelendiğinde, düşük klor geçirimliliğine sahip numune üretebilmemiz için en az %30 katkılı karışım kullanılması gerektiği gözlenmiştir.
Çizelge 5.11-12’da gösterilen, 40 günlük numuneler üzerinde yapılan Hızlı Klor Deneyleri değerlendirildiğinde;
Şekil 5.11 : Tras-4400 içeriği - hızlı klor geçirimlilik değerleri (40.gün). Katkısız baz karışımın deney sonucu 4000 coulomb akım geçirdiği belirlenmiştir. Tras4400 katkılı deneyler neticesinde, %15 katkı kullanımı akım değerini 2900’e indirmiş ve akımda %27’lik bir düşüş sağlamıştır. Nitekim bu düşüş karışımın düşük klor geçirimli olarak sınıflandırılmasına yetmemiştir.
Katkı yüzdesi %30 değerine arttırıldığında gözlenen akım 1900 coulomb değerine inmiştir ki bu düşük klor geçirimliliği için sınır olan 2000 coulomb değerinin
Şekil 5.12 : Tras-6600 içeriği - hızlı klor geçirimlilik değerleri (40.gün). Tras6600 katkılı deneyler neticesinde, %15 katkı kullanımı akım değerini 2335’e indirmiş ve akımda %42’lik bir düşüş sağlamıştır. Akımda gözlenen düşüş düşük geçirimli beton sınıfı için yeterli olmasa da, %15 katkılı betonda tras inceliğin artması ile akım değerinin önemli ölçüde azaldığı gözlenmiştir. %15 katkı kullanılarak Tras4400 kullanılan numuneler akımda %27 düşüş sağlarken, Tras6600 kullanılan numunelerde düşüşün %42’ye çıkması incelik etkisi için önemli verilerdir. Buna karşın katkı yüzdesinin arması ile, elektriksel özdirenç deneylerinde de gözlediğimiz gibi, inceliğin yararlı etkisi azalmaya başlamaktadır. Nitekim %30 oranında Tras6600 katkı kullanılan karışımlarda akım değeri aynı oranda Tras4400 kullanılanlar ile yakın değerler vermiştir. 1900 coulomb civarındaki akım değeri Tras4400 katkılı karışımda olduğu gibi %53’lük azalma sağlamıştır. Karışım miktarının artması ile inceliğin yararı tamamen ortadan kalkmış ve %50 katkı kullanılan karışımda 1750 coulomb akım değerine ulaşılmıştır. Bu değer Tras4400’ün sağladığı akımdaki %60’lık düşüşten %56’ya düşüşe gerilemeye sebep olmuştur.
Cüruf5500 katkılı betonlar üzerinde yapılan hızlı klor deneyleri sonucu elde edilen değerler Şekil 5.13’de incelendiğinde, cürufun klor iyonu geçirimliliğinde ne denli etkili olduğu açıkça gözükmektedir. %50 oranında ikamet edilen çüruf neticesinde hızlı klor akım değeri 530 coulomb değerine kadar düşmüştür. Bu değer katkısın betonun %13’üne yakındır. Klor iyonu geçirimliliğindeki bu büyük düşüş, katkı miktarının %70’e çıkarılması ile daha da artmıştır. %70 cüruf katkılı karışımda klor
3968.1
2335.5
1915.2 1757.7
Geçirimlilik (Coulomb)
Şekil 5.13 : Cüruf-5500 içeriği - hızlı klor akım değerleri (40.gün). Hızlı klor geçirimliliği sonuçu elde edilen verilerden inceliğin etkisi incelendiğinde, özdirenç deneyleri ile uyuşmakta olduğu gözlenmiştir. %15 katkı miktarına sahip karışımda inceliğin artması ile geçen akım miktarı düşerken %30 katkı miktarını sahip karışım incelikten fazla etkilenmemiştir. Katkı miktarının %50’ye çıkarılması sonucu, artan incelik geçen akım miktarını da arttırmıştır. (Şekil 5.14)
Şekil 5.14 : Tras içeren betonda incelik-hızlı klor geçirimlilik değerleri. 5.4 Bulk Diffusion Deneyleri Değerlendirmesi
Bulk Diffusion deneylerinde ölçülen derinliklerin 75 gün sonunda normal betonda 2cm’e ulaşan değerleri, katkılı betonlarda 1-1.5cm aralığına çekilerek trasın klor geçirimliliğindeki etkisi kanıtlanmıştır. Şekil 5.15’te gözlendiği üzere tras eklenmesi ile yüzeyden ölçülen klor derinlikleri ciddi şekilde düşmüştür. Şekil 5.16’da aynı oranda tras kullanılan numunelerde trasın inceliği arttırılınca klor derinliğinin yine
3968.1
527.4 294.3
Geçirimlilik (Coulomb)
Şekil 5.15 : Tras-4400 içeriği - Bulk Diffusion derinlikleri.
Şekil 5.16 : Tras-6600 içeriği - Bulk Diffusion derinlikleri.
Bulk Diffusion deneylerinden elde edilen bir diğer bilgi de tras katkıların betonda yarma mukavemetine etkisi olmuştur. Tras katkılı betonların yarma mukavemeti değerleri basınç mukavemeti değerleri ile paralellik göstermiştir.
Şekil 5.17’de gözlendiği üzere, numuneye eklenen tras, düşük oranlarda eklendiğinde yarma dayanımını az da olsa arttırmıştır. Eklenen tras miktarı arttırıldıkça, numunelerin yarma dayanımında ciddi düşüşler gözlenmiştir.
Şekil 5.18’de gözlendiği üzere, aynı oranda tras kullanılarak inceliğin arttırılması yarma mukavemetinin artmasını sağlamıştır.
Şekil 5.17 : Tras içeriği - Bulk Diffusion yarma mukavemeti.
Şekil 5.18 : Tras inceliği - Bulk Diffusion yarma mukavemeti
5.5 Islanma Kuruma Deneyleri Değerlendirmesi
Islanma-Kuruma kabininde 28. ve 49. günlerde ölçülen klor derinlikleri Bulk Diffusion deneylerinden elde edilen sonuçlar ile paralellik göstermektedir. Puzolan ikame edilen betonlarda klor derinliklerinin düştüğü gözlenmiştir.
%15 puzolan ikame edilen karışımlarda 28.günde klor derinliğinde belirgin bir değişiklik gözlenememiştir. 49.günde yapılan ölçümlerde klor derinliği, normal betonda 8.4mm iken puzolanlı betonda 7.6mm değerine düşmüştür.
%30 puzolan ikame edilen karışımlarda 28.günden itibaren klor derinliklerinde düşme gözlenmiştir. 28.günde, normal betonda 5.2mm olan klor derinliği 4.2mm’ye düşmüştür. 49.günde yapılan ölçümlerde klor derinliği için normal betonda 8.4mm olan değer, 6.4mm olarak belirlenmiştir.
%15 puzolan ikamet edilen karışımlarda, rölatif olarak, 28.günde durabilite kazancı yaşanmazken iken, 49.günde 1mm kazanç sağlanmıştır.
%30 puzolan ikame edilen karışımlarda, rölatif olarak, 28.günde 1mm olan durabilite kazancı, 49.günde 2mm’ye kadar çıkmıştır.
