ÖNSÖZ
Beton Katkıları gibi güncel bir konuda bana çalışma olanağı tanıyan, tez süresince her türlü desteğini gösteren saygıdeğer Hocam Sayın Prof. Dr. M. Hulusi Özkul ‟a, deney çalışmaları esnasında yardımları ve katkılarından dolayı İTÜ Yapı Malzemeleri Laboratuar personeline, Sika Yapı Kimyasalları A. Ş. Beton ve Kimya Laboratuar personeline, özellikle teknik servis Müdürü Ali Raif Sağlam‟a ve AR-GE Müdürü Nazmiye Parlak‟a, tez hazırlık aşamasında benden desteklerini esirgemeyen ve bana sürekli destek veren kıymetli aileme teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ii
İÇİNDEKİLER iii
KISALTMALAR vi
ŞEKİL LİSTESİ vii
TABLO LİSTESİ viii
ÖZET Hata! Yer işareti tanımlanmamış.
SUMMARY Hata! Yer işareti tanımlanmamış.
1 GİRİŞ 1 1.1 Beton 1 1.1.1 Basınç Dayanımı 1 1.1.2 İşlenebilme 2 1.1.3 Dayanıklılık (Dürabilite) 3 1.2 Kimyasal Katkılar 4 2 LİNYOSÜLFONATLAR 8
2.1 Linyosülfonatların Üretim Süreçleri ve Kimyasal Yapıları 8
2.2 LS’lerin Hidratasyon Ürünlerine Ve Sürecine Etkileri 9
2.3 LS’lerin Beton Katkı Maddesi Olarak İşlevleri 10
2.3.1 LS‟lerin Geciktirici Özellikleri 10
2.3.2 LS‟lerin Akışkanlaştırıcı Özellikleri 11
2.3.3 LS‟lerin Hava Sürükleme Sorunu 12
2.4 LS’lerin Modifikasyonu ve MLS’lerin Nitelikleri 12
3 DENEYSEL ÇALIŞMALAR 14
3.1 Malzemeler 14
3.1.1 Çimento 14
3.1.2 Agregalar 14
3.2 Beton, Çimento Pastası ve Harç Üretimi 16
3.2.1 Beton Üretimi 16
3.2.1.1 Karışım Hesapları: 16
3.2.1.2 Beton Üretimi 17
3.2.2 Harç Üretimi 17
3.2.3 Çimento Hamuru Üretimi 18
3.3 Deney Yöntemleri 18
3.3.1 Çimento Üzerinde Yapılan Deneyler 18
3.3.1.1 Priz Deneyleri 18
3.3.1.2 Hacim Genleşmesi Deneyi (Le Chatelier) 19
3.3.2 Harç Deneyleri 20
3.3.2.1 Harçta Kılcallık Deneyi 20
3.3.2.2 Sülfat Etkisi Deneyi 21
3.3.2.3 ASR Deneyi 22
3.3.3 Beton Deneyleri 24
3.3.3.1 Kıvam Deneyi 24
3.3.3.2 Terleme Deneyi 24
3.3.3.3 Dayanım Deneyleri 25
3.3.3.4 Basınçlı Su Geçirimlilik Deneyi 26
3.3.3.5 Boy Değişimi(Rötre) Deneyi 26
3.3.3.6 Betonda Kılcallık Deneyi, 26
4 DENEY SONUÇLARI VE İRDELENMESİ 28
4.1 Çimento Üzerinde Yapılan Deneyler 28
4.1.1 Priz Deneyleri 28
4.1.2 Le Chatelier 29
4.2 Beton Üzerinde Yapılan Deneyler 30
4.2.1 Taze Beton Deneyleri 30
4.2.1.1 Terleme 30 4.2.1.2 Kıvam Kaybı 31 4.2.1.3 Su Azaltma 32 4.2.1.4 Hava Sürükleme 33 4.2.1.5 Birim Ağırlık 33 4.2.2 Dayanım Deneyleri 35 4.2.3 Dürabilite Deneyleri 37
4.2.3.1 Basınçlı Su Geçirimlilik Deneyi 37
4.2.3.3 Betonda Kılcallık 38
4.2.3.4 Harçta Kılcallık 41
4.2.3.5 Alkali Silika Reaksiyonu(ASR) Deneyi Sonuçları 43
4.2.3.6 Sülfat Etkisi Deneyi Sonuçları 43
4.2.3.7 Karbonatlaşma 45
5 SONUÇLAR 47
KAYNAKLAR 49
KISALTMALAR
LS : Linyosülfonat
MLS : Modifiye Linyosülfonat
TS : Türk Standartları
ASTM : American Standardization of Testing Methods
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 4.1 :Çimento Hamurunda Yapılan Priz Deneyleri Sonuçları ... 29
Şekil 4.2 :Çimento Hamurunda Yapılan Hacim Genleşmesi Deney Sonuçları ... 30
Şekil 4.3 :Beton Karışımlarının Terleme Yüzdeleri ... 31
Şekil 4.4 :Beton Karışımlarının Çökme Değerlerinin Zamanla Değişimi ... 32
Şekil 4.5 :Zamanla Çökme Kayıpları-Su Azaltma (%) ... 33
Şekil 4.6 :Beton Karışımlarının Hava Yüzdeleri ve Birim Ağırlıkları ... 34
Şekil 4.7 :Beton Karışımları Taze Birim Ağırlıkları ... 34
Şekil 4.8 :Beton Numunelerin Basınç Dayanım Sonuçları ... 35
Şekil 4.9 :Beton Numunelerin Basınç Dayanım Sonuçları ... 36
Şekil 4.10 :Beton Numuneleri Üzerinde Basınçlı Su Geçirimlilik Deney Sonuçları... 37
Şekil 4.11 :Betonda Kılcallık Deneyi Sonuçları ... 39
Şekil 4.12 :Kılcallık Katsayısı – Hava Yüzdesi Grafiği ... 40
Şekil 4.13 :Harç Numuneleri Üzerinde Yapılan Kılcallık Deney Sonuçları ... 42
Şekil 4.14 :ASR Deney Sonuçları ... 43
Şekil 4.15 :Sülfat Etkisi Deney Sonuçları ... 45
TABLO LİSTESİ
Sayfa No Tablo 1.1. Kimyasal Katkılı Bir Betonun ASTM C 494 ‘e Göre Sağlaması Gereken
Fiziksel Şartlar ... 6
Tablo 3.1. Çimentonun Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri ... 14
Tablo 3.2. Agrega Elek Analizi Sonuçları (% Geçen) ... 15
Tablo 3.3. Katkıların Kimyasal Özellikleri ... 16
Tablo 3.4. 1 m3 Betona Giren Malzeme Miktarları ... 17
Tablo 3.5. ASTM C 778’de verilen Özel Kum Tane Boyut Dağılımı ... 222
Tablo 3.6. Pyrex Gradasyonu; ... 23
Tablo 4.1. Katkıların Su Salma Süreleri(Dakika) ... 31
Tablo 4.2. Beton Basınç Dayanımları ... 35
Tablo 4.3. Beton Basınç Dayanım Artışları ... 36
Tablo 4.4. Beton Numuneleri Üzerinde Yapılan Rötre Deney Sonuçları ... 38
Tablo 4.5. Betonda Kılcallık Deney Verileri ... 40
Tablo 4.6. Betonda Kılcallık Ktsayıları ... 411
Tablo 4.7. Harçta kılcallık katsayıları ... 422
LİNYOSÜLFONAT ESASLI BETON KATKILARININ BETON PERFORMANSINA ETKİLERİ
ÖZET
Kâğıt üretiminin yan ürünü olan ve 40 yılı aşkın bir süredir beton üretiminde katkı maddesi olarak kullanılan linyosülfonatların (LS) karmaşık kimyasal yapıları ve ayrıştırılamayan maddeler içermeleri nedeniyle farklı kaynaklardan elde edilenleri farklı özellikler gösterebilmektedir. LS‟lerin bünyelerindeki şekerden arındırılarak priz süresi üzerindeki olumsuz etkileri giderilebilmektedir. LS‟ler kimyasal yapıları nedeniyle farklı metal iyonları ile kompleksler oluşturabilirler. Farklı metal iyonlu linyosülfonatların beton performansı üzerindeki etkisi de farklı olabilmektedir. Bu çalışmada, iyon türleri ve tedarikçileri farklı olarak, 2 adet kalsiyum linyosülfonat, 2 adet magnezyum linyosülfonat, 1 adet sodyum linyosülfonat, 1 adet potasyum linyosülfonat kullanılmış ve beton üzerisindeki etkileri, taze beton özellikleri, belirli yaşlardaki dayanımları ve betonun dayanıklılığı (dürabilitesi) açılarından deneysel olarak incelenmiştir.
Araştırmada önce taze beton özellikleri ele alınmıştır. Farklı linyosülfonat içeren çimento hamurlarında priz süreleri ve Le Chatelier halkalarında açılma miktarları belirlenmiştir. Taze beton üzerinde su azaltma, zamanla oluşan kıvam kaybı, hava içeriği, birim ağırlık, terleme deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton üzerinde ise farklı yaşlarda (1, 28, 90 ve 180. gün) beton dayanımları belirlenmiştir. Ayrıca betonun dayanıklılık özelliklerine yönelik olarak rötre, kılcallık, basınçlı su işleme, karbonatlaşma derinliği, alkali silika reaksiyonu, sülfat etkisi deneyleri yapılarak katkılar arasındaki farklar araştırılmıştır. Deneyler sonucunda kullanılan linyosülfonat katkılarının çimentonun priz sürelerini uzattığı, bu uzamanın priz sona erme süresinde daha belirgin olduğu gözlenmiştir. Öte yandan denenen tüm katkılar betonda farklı miktarlarda hava sürüklerken katkısız betona göre betonun kıvamını değiştirmeden su azalmasına yol açmışlardır. Ayrıca tüm katkılı betonlarda, denenen yaşlarda katkısız betona göre dayanım artışları elde edilmiştir. Dayanıklılık açısından değerlendirildiğinde ise su işleme derinliği, kılcallık katsayısı ve karbonatlaşma derinliği düşmüştür. Kullanılan katkıların betonun ASR ve sülfatlara karşı direncini değiştirmediği gözlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada denenen linyosülfonatların aralarında bazı farklar bulunmakla birlikte betonda su azaltıcı kimyasal katkı olarak kullanılabilecekleri değerlendirmesi yapılabilir.
EFFECTS OF LİGNOSULFONATE BASED CONCRETE ADMİXTURES ON CONCRETE PROPERTİES
SUMMARY
Lignosulfonates (LS), which are by-products of the paper industry, have been used as a water-reducing admixture in the production of concrete for more than forty years. Because of the complex chemical structures and indecomposable components they contain, LSs that are obtained from different sources; demonstrate different characteristics. By purifying LSs from the sugar, negative effects on setting time are reduced. Due to their chemical structures, LSs constitute complexes with different metal ions and depending on type of the metal ion, they may exhibit various effects on concrete performance. In this study, in order to evaluate the effects of the type of the LS on fresh and hardened concrete properties, 2 calcium lignosulfonate, 2 magnesium lignosulfonate, 1 sodium lignosulfonate and 1 potassium lignosulfonate obtained from different suppliers, are used.
In the first part of the study, setting times, bleeding, Le Chatelier ring tests on cement paste, and water reducing, slump loss, air contents, unit weights, and bleeding experiments on fresh concrete were carried out by using all the lignosulfonates mentioned above. Compressive strengths at different ages (1,28, 90 and 180 days) on the hardened concrete are determined. Shrinkage, sorptivity, water permeability under pressure, carbonation, alkali-silica reaction (ASR) and sulfate attack experiments were made in order to find out durability features of the admixtured concretes. Test results show that the lignosulfonate admixtures improve the strength properties of hardened concrete at all ages tested due to the water reducing effect. They also increase durability of concrete as permeability under pressure, sorptivity and carbonation test results exhibited. On the other hand, LS admixtures do not change the ASR and sulfate resistance of concrete. It can be concluded that the lignosulfonate types tested in this study can be used as water reducing admixture in concrete production in spite of the differences they have.
1 GİRİŞ
1.1 Beton
Beton, su, çimento ve agreganın karıştırılması ile üretilen, ilk karışımın ardından kolayca şekil verebildiğimiz ve zamanla dayanım kazanarak taşıyıcı olabilen bir kompozit malzemedir. Diğer bir deyişle yapay taş diyebiliriz. Betonun esas görevi bir yapıda ana taşıyıcı olmasıdır. Betonun dayanıminin yanı sıra işlenebilirliği ve dayanıklılığı(Dürabilite) da göz önünde bulundurulması gereken diğer önemli nitelikleridir[1]. Üç ayrı özelliğinin aynı anda olumlu sonuçlar vermesi durumunda beton, servis süresi boyunca istenen dayanımda olacağından ve donatıyı bu süre içinde koruyacağından emin olabiliriz. Betonun bu üç ana niteliğinden ayrı ayrı bahsedelim.
1.1.1 Basınç Dayanımı
Betonun mekanik dayanımları arasında en çok inceleneni ve en önemlisi basınç dayanımıdır. Betonun gevrek bir malzeme olması sebebiyle basit dayanım değerleri arasında en yüksek olanı basınç, en düşük olanı ise çekmedir. Pratik olarak betonun hiç çekme gerilmesi almadığı hemen çatladığı varsayılır ve beton sadece basınca çalıştırılır. Bununla birlikte basınç dayanımı yükseldiğinde betonun olumlu yönleri de gelişmektedir. Bu durumda basınç dayanımını saptamakla beton hakkında genel bir değerlendirme yapılabilir. Taşıyıcı malzeme olarak kullanılan beton projelendirme amaçlı olarak belirli sınıflara bölünmüştür. Bu sınıflandırmada esas betonun belirgin bir özelliğini diğer tüm özelliklerinin ölçütü varsaymak kavramına dayanmaktadır. Bu belirgin özellik betonun basınç dayanımıdır. Betonun dayanımları çeliğinki gibi kesin bir malzeme sabiti değildir. Pek çok değişkenin etkisindedir, bu bakımdan dayanım verilirken ya da tayin edilirken koşulların da açıklanması gerekir. Basınç dayanımına etkileyen faktörleri şöyle sıralayabiliriz;
1. Numunenin yaşı.
3. Numune Biçimi ve Boyutları; Standart Boyutlar(Küp 20 cm, küp 15 cm, Silindir 15cm x 30cm)
4. Numunenin yerleştirme şekli; Vibrasyon türü, şişleme
5. Numunenin başlık durumu; Düzgün, pürüzlü,başlık malzemesi 6. Yükleme hızı [2].
Bu koşullar standartlara bağlanmıştır ve standart koşullarda bulunan dayanımlar betonun dayanımı olarak kabul edilir. Türk standartlarında beton basınç dayanımı 15 cm çap 30 cm yüksekliğinde silindirlerde 28. günde belirlenir. Numuneler şişlenerek doldurulur, deney gününe kadar 20oC de kirece doygun suda saklanır vebasınç deneyinde yükleme hızı saniyede 2 kgf / cm2 dir.
Betonlar karakteristik basınç dayanımları ile sınıflandırılır. Bu karakteristik basınç dayanımlarına göre aşağıdaki beton sınıfları TS 500‟de kabul edilmiştir.
C12,C14,C16,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, sayısal değerler N/mm2 (MPa) cinsinden 28 günlük silindir basınç dayanımlarıdır.
Yaptığımız çalışmalarda betondan numuneler alınarak 1, 3, 7, 28, 180, 360 günlük basınç dayanımları teSAit edilmiştir.
1.1.2 İşlenebilme
İşlenebilme bir taze beton özelliğidir. Bu özelliği ifade ederken kullanılan kıvam deyimi işlenebilmenin tanımında belirtilen tüm özellikleri kapsamaz. Sıvılar için kullanılan kıvam deyimi taze betonun akıcılık niteliğini tanımlar. Daha geniş anlamlı bir özellik olan işlenebilmede bir enerji kavramı mevcuttur. İşlenebilir bir beton minimum enerji ile karıştırılır ve yerleştirilir, taşınma ve yerleştirme sırasında segregasyona uğramaz. Akıcı bir betonda karıştırma ve yerleştirme işlemleri minimum enerji ile yapılır, ancak bu betonlarda kendini tutma yeteneği (kohezyon) yeterli değildir, bunlarda segregasyon ve su kusma(terleme) tehlikesi fazladır. Şu halde işlenebilme için akıcılık ve kohezyon gibi ters iki özelliğin optimal çözümü gerçekleştirilmelidir[1].
Kıvamlarına göre betonları kuru, plastik ve akıcı olarak sınıflandırabiliriz. Bu sınıflandırmada su içeriği önemli rol oynar,kıvamda agreganın kökeni ve yüzey özellikleri de etkilidir. Örneğin dere kumu, çakıl kırmataş, kırmakum gibi farklı agregalarda aynı kıvamı tutturabilmek için farklı miktarlarda su gerekir.
Betonun işlenebilirliği, şantiyede yapılacak gözlemlerle düzenlenir. Bu özelliğinin ölçülebilmesi için çeşitli deney düzenleri olmasına karşılık, iş yerinde en yaygın olarak kullanılan deney “Çökme Deneyi”dir.
Vibrasyona uygun kuru ve plastik betonların sınandığı deney türlerinde, boşluksuz yerleşme zamanları ölçülerek işlenebilirlik hakkında karar verilir.(Ve Be deneyi) Çökme deneyinde yayılma betonun kendi ağırlığı ile oluşmaktadır. Beton, ancak kayma dayanımı aşıldığında hareket etmeye veya çökmeye başlar. Ağırlıktan doğan kayma gerilmesi, çökme sonucu azalınca çökme de durur. Bu nedenle çökme deneyi taze betonun kayma dayanımı ile bağlantılıdır[35].
Çökme değeri işlenebilmenin tanımlanmasındaki tek değer olmadığından, değişik agregalara özellikle farklı ince agrega içeriğine sahip ve iri agreganın yuvarlak veya köşeli oluşuna göre aynı çökme değeri farklı işlenebilmeleri gösterebilmektedir. Çökme deneyi, şantiye koşullarında, agrega rutubetlerinde meydana gelebilecek olası artışların gözlemlenmesi amacı ile beton karışımının üniformluğundaki değişkenliklerin takibinde oldukça kullanışlı olmasına ve çok yaygın olarak kullanılmasına rağmen işlenebilmenin belirlenmesi için yeterli değildir [36].
1.1.3 Dayanıklılık (Dürabilite)
Betonun, zaman içinde dış etkilerden ve betonun bileşenlerinden ileri gelen faktörlerden olumsuz olarak etkilenmeyerek dayanımını ve diğer niteliklerini koruyabilmesine dürabilite(dayanıklılık, kalıcılık) özelliği denir. Betonun ana niteliklerinden olan dürabilite (dayanıklılık) dayanım kadar önemlidir. Dayanıklı bir beton, çevresinin etkisinde ilk şeklini ve niteliklerini ve hizmet görme yeteneğini uzun süre kaybetmeyen betondur[2,3].
İlk dayanımları yüksek olsa bile dış ortam, sertleşmiş betonu fiziksel ve kimyasal yönden hasara uğratabilir. Fiziksel etkenler arasında donma çözülme, ıslanma kuruma ve aşınma gibi etkileri sayabiliriz. Kimyasal etkenler olarak asitli, sülfatlı, klorlu suların ve atmosferlerin varlığını sayabiliriz. Ayrıca betonun içyapısında oluşan kimyasal maddelerin oluşturduğu tahribatlarda mevcuttur. Buna örnek alkali silika reaksiyonudur[1]. Bütün bu olumsuz koşullar düşünüldüğünde, betonun bunlardan herhangi birine bile dayanıksız olması, betonun ilerleyen yaşlarda dayanımını yitirmesine veya donatının korozyonuna sebep olabilmektedir.
Betonun dış etkilere direncinde birinci dereceden rol oynayan faktör betonun geçirimsizliğidir. Betonun su geçirimsizliği kimyasal direnç yönünden ve donma çözünme, aşınma gibi fiziksel dayanım yönünden de önemlidir. Çünkü kimyasal
zararlı maddeler ancak su içinde çözünerek beton içine girebilir, su emmesi az olan betonda buz haline gelebilecek su bulunmaz ise donma etkisinin tahribatı da az olur. Ayrıca geçirimsiz bir betonun ıslanması ve kimyasal zararlıların aşınmayı kolaylaştıran bir etken olması zorlaşacaktır[2].
Beton, hizmet göreceği koşullara göre tasarlanmış ve iyi bir kalite kontrol sistemi içinde hazırlanmış, yerleştirilmiş ve bakılmış ise, uzun yıllar hiçbir onarım gerektirmeden görevini yerine getirir. Dayanıklı bir beton bahsettiğimiz iç ve dış etkilere karşı bozulmadan ve kendisinden beklenilen performansı düşürmeden direnç gösteren betondur. Dolayısı ile betonun dayanıklılığı mekanik yükler dışındaki kimyasal ve fiziksel etkilere karşı bozulmadan direnç göstermesi olarak da tanımlanabilir[2].
1.2 Kimyasal Katkılar
Kimyasal katkılar, bağlayıcı dozajının %5‟ini aşmadan, betona, harca veya çimento hamuruna katılan inorganik veya organik, sıvı veya katı maddeler olarak tanımlanırlar. Bu sınır ötesinde katılan, uçucu kül, silis dumanı vb. mineral maddeler, lifler katkı sayılmazlar, betonun ana bileşeni olurlar[5,6].
Kimyasal katkılar, hidratasyon sırasında çimento ile fiziksel, kimyasal veya fiziko-kimyasal reaksiyona girip taze ya da sertleşmiş haldeki betonun bir veya daha fazla özelliğini iyileştirirler[7].
Geçen yüzyılın en önemli yapı malzemesi olan beton, zamanla geliştirilerek yukarıdaki ifade ettiğimiz üç önemli nitelik bakımından ihtiyaçlara uygun hale getirilmeye çalışılmış ve halen üzerinde birçok araştırma ve geliştirme çalışması yapılmaktadır. Yapılan bu çalışmalarda, betonun özelliklerini geliştirmek için 1930‟lu yıllardan beri kullanılan metot, betonun bünyesine 4. bileşen olarak kimyasal katkıların katılması olmuştur.
Günümüz beton teknolojisinde katkısız beton üretimi kalmamış olup, özellikle beton üretim tesislerine yapılan yatırımların artması ve dış kaynaklı yapı malzemesi ve beton üretimi tekniği bilgilerine sahip firmaların ülkemizde yatırımlarının artırmaları, ülkemizde de beton ile ilgili kültürümüzün gelişmesine ve katkılı beton kullanımının faydaları ve getirdiği kolaylıkların tüm inşaat sektörü tarafından anlaşılmasına ve benimsenmesine sebep olmuştur. Proje koşullarından ötürü ortaya çıkan ihtiyaçların çoğu zaman katkısız betonlarla sağlanması mümkün olamamaktadır. Genel olarak düşünüldüğünde, ülkemizde son on yılda gelişen çok katlı yapıların inşaatlarında gerekli olan kolay pompalanabilir ve yüksek dayanımlı betonları katkısız üretebilmek
mümkün değildir. Bir örnek daha ilave edersek, ülkemizde yaşanan depremler sonrası artan yapıların güçlendirilmesi ihtiyaçları, kendiliğinden yerleşen beton kullanımı ihtiyacını artırmıştır ve bu betonlar da çok özel katkılar sayesinde üretilebilmektedir.
Katkıların, genel olarak kullanım amaçlarını şöyle sıralayabiliriz: 1) Yapının maliyetini düşürmek,
2) İstenilen beton özelliklerine ulaşmak,
3) Üretilen betonun, karıştırma, taşıma, yerleştirme, kür aşamalarında ve hava koşullarından ötürü, kalıpta kalitesini koruduğundan emin olmak,
4) Sertleşmiş betonun dış etkilerden etkilenmemesini sağlamak[8]. Katkıların bu olumlu etkilerine rağmen, hiçbir katkı doğru üretilmiş bir betonun yerini tutamaz. Katkılar sihirli maddeler değillerdir. Katkının performansı kendi türüne bağlı olduğu gibi çimento miktarına su içeriğine, agrega şekline, gradasyona, karıştırma süresine, çökme miktarına ve betonun sıcaklığına bağlıdır.
Beton katkılarının sınıflandırılması birçok değişik şekilde yapılmaktadır. Literatürde farklı yaklaşımlar mevcuttur. ASTM ve EN standartlarında sınıflandırmalar farklıdır.
ASTM C 494 standardı kimyasal katkıları şu şekilde sınıflandırmıştır; 1) Tip A: Su İndirgeyiciler: Su azaltması en az %5 olan katkılar, 2) Tip B: Priz Geciktiriciler: Priz süresini arttıran katkılar,
3) Tip C: Priz Hızlandırıcılar: Priz süresi kısaltan ve erken dayanımı artıran katkılar,
4) Tip D: Su İndirgeyici ve Priz Geciktiriciler: Su azaltması en az %5 olan ve priz süresini arttıran katkılar,
5) Tip E: Su İndirgeyici ve Priz Hızlandırıcılar: Su azaltması en az %5 olan ve priz süresini kısaltan katkılar,
6) Tip F: Yüksek Oranda Su İndirgeyiciler: Su azaltması en az % 12 olan katkılar,
7) Tip G: Yüksek Oranda Su İndirgeyiciler ve Priz Geciktiriciler: Su azaltması en az % 12 olan ve priz süresini arttıran katkılar.
Tablo 1‟de ASTM C 494 standardına göre katkılı betonların sağlaması gereken şartlar belirtilmiştir. Su kesme yüzdeleri, izin verilen priz başlangıç ve bitiş süreleri ve dayanım değişimleri kimyasal katkı tiplerine göre verilmiştir [9].
Tablo 1.1. Kimyasal Katkılı Bir Betonun ASTM C 494 „e Göre Sağlaması Gereken Fiziksel Şartlar
Kimyasal Katkı Tipi A B C D E F G
Su Kesme(%) , En Az 5 - - 5 5 12 12 Şahit Beton Göre İzin Verilen Priz Süresi Değişimi B aş la ng ıç En Erken - 1 saat sonra 1 saat önce 1 saat sonra 1 saat
önce - 1saat sonra
En Geç 1 saat önce, 1,5 saat sonra 3,5 saat sonra 3,5 saat önce 3,5 saat sonra 3,5 saat önce 1 saat önce, 1,5saat sonra 3 saat sonra B iti ş En Erken - - 1saat önce - 1saat önce - - En Geç 1 saat önce, 1,5 saat sonra 3,5 saat sonra - - - 1 saat önce, 1,5saat sonra 3,5 saat sonra Da ya nım 3 Gün 110 90 125 110 125 125 125 7 Gün 110 90 100 110 110 115 115 28 Gün 110 90 100 110 110 100 110 1 Yıl 100 90 90 100 100 100 100
TS EN 934–2 standardında ise sınıflandırma ve tarifler şu şekildedir;
1) Su Azaltıcı / Akışkanlaştırıcı Katkı: Kıvamı değiştirmeden su miktarının azalmasını sağlayan ve/veya su miktarı değiştirmeden çökmeyi yayılmayı artıran, su azaltması en az %5 olan kimyasal katkılar.
2) Yüksek oranda su azaltıcı/ Süper akışkanlaştırıcı: : Kıvamı değiştirmeden su miktarının azalmasını sağlayan ve/veya su miktarı değiştirmeden çökmeyi yayılmayı artıran, su azaltması en az %12 olan kimyasal katkılar.
3) Su tutucu katkı: Terlemeyi azaltarak su kaybını düşüren kimyasal katkı 4) Hava sürükleyici katkı: Karıştırma esnasında taze betona kontrolü miktarda
küçük, düzgün dağılmış ve sertleşme sonrasında da kalıcı hava kabarcığı sürükleyen kimyasal katkı.
5) Priz hızlandırıcı katkı: Karışımın, prizinin başlama süresini uzatan kimyasal katkı.
6) Sertleştirmeyi hızlandırıcı katkı: Betonun erken dayanım kazanma hızını arttıran katkı.
7) Priz geciktirici katkı: Karışımın prizinin başlama süresini uzatan kimyasal katkı.
8) Su geçirimsizlik katkısı: Sertleşmiş betonun kılcal su emmesini azaltan kimyasal katkı.
9) Priz geciktirici / Su Azaltıcı / Akışkanlaştırıcı Katkı: Su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkının etkisini (asıl amaç) ve priz geciktirici katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki.
10) Priz geciktirici / Yüksek oranda su Azaltıcı / süper akışkanlaştırıcı katkı: Yüksek oranda su azaltıcı / süper akışkanlaştırıcı katkısının etkisini (asıl amaç) ve priz geciktirici katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki. 11) Priz hızlandırıcı / su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkı: Su azaltıcı /
akışkanlaştırıcı katkının etkisini (asıl amaç) ve priz hızlandırıcı katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki[6].
Linyosülfonatlar genel olarak su azaltıcı katkı olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda süper akışkanlaştırıcı olarak da kullanılmaktadır.
2 LİNYOSÜLFONATLAR
Kâğıt üretimi yan ürünü olan linyosülfonatların(LS) ana hammaddesi odundur. Katkı haline dönüşümü birçok kimyasal süreci gerektirir. Odun türüne ve kimyasal süreçlerin cinsine göre farklı nitelikli linyosülfonatlar elde edilir. Süper akışkanlaştırıcıların ortaya çıkmasıyla normal bir akışkanlaştırıcı olan LS‟lerin de benzer niteliklere kavuşturulması yönünde araştırmalar yapılmış ve böylece süper akışkanlaştırıcıların bir grubunu oluşturan modifiye (değiştirilmiş) LS‟lar da üretilmiştir.
2.1 Linyosülfonatların Üretim Süreçleri ve Kimyasal Yapıları
Lignin, polisakkaridlerden sonra odunsu bitkilerde en yüksek oranda bulunan organik bir polimerdir. Damarlı bitkilerin ana bileşimi olan ve p-komeril alkol, koniferil alkol, sinapil alkolden oluşan fenil propan, ligninin esasını meydana getirir. Odun tipine bağlı olarak lignin içeriği %15-40 arasında değişir. Sert odunlarda (angioSAerm) bu oran %20-25, yumuşak odunlarda (gymnaSArem) %25-30 arasındadır[10,11,12].
Üretimdeki ilk kimyasal işlem ligninin odundan ayrılması sürecidir(pulping process). Bu süreç sonunda lignin likörü ve kâğıt hamuru (pulp) elde edilir. Hamurlaştırma dört aşamadır. Mekanik, yarı kimyasal, kimyasal ve çözme işlemleri. Lignin likörü SO2 ile muamele edilerek sülfitleştirme prosesi gerçekleşir. Bu prosesin yan ürünü
olarak linyosülfonat üretilmiş olur[13].
Sülfatlamada ara eritme kimyasalı sodyum sülfittir, beraberinde sodyum hidroksitde kullanılır. Kraft yöntemi adı verilen bu süreç kâğıt endüstrisinde en çok kullanılan hamurlaştırma işlemidir. Bu işlem sonucu elde edilen maddeler, kâğıt hamuru ve lignin likörüdür. Lignin; LS dışında birçok gayrı saflık içermektedir[13].
Diğer bir hamurlaştırma işlemi, kokusuz olması ve minimum miktarda atık ortaya çıkarması sebebiyle çevre temizliğine katkısı olan solvent hamurlaştırması (organosolv) yöntemidir. Alkolden yararlanılarak yapılan organosolv yöntemiyle
elde edilen lignin de sülfonasyona tabi tutularak ticari LS„ler üretilir. Kraft ve organosolv LS‟ları beton katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.
Bir çok metal iyonu LS‟lerle kompleksler oluştururlar. Örneğin kalsiyum, sodyum, demir, bakır, mangan, magnezyum, nikel, çinko, alüminyum iyonları LS‟ler ile kompleksler oluştururlar Beton katkı maddesi olarak en yaygın kompleksler kalsiyum ve sodyum LS‟lerdir (CaLS,NaLS).
2.2 LS’lerin Hidratasyon Ürünlerine Ve Sürecine Etkileri
Bilindiği gibi portland çimentolarının ana bileşenleri; alit(3CaO.SiO2 kısaca C3S),
belit (2CaO.SiO2;C2S), Kalsiyum Akminat 3CaO.Al2O3;C3A), ve kalsiyum akmina
ferrit 4CaO.Al2O3.Fe2O3; C4AF)‟den oluşur. Ayrıca gayrı saflık olarak alkaliler, (Na,
K) ve priz süresini düzenleyen alçı taşı (SO3- miktarı ile ifade edilir) içerirler.
Su ile temasa geçen çimento tanelerinde bulunan silikat ve aluminatların reaksiyonu sonucu hidratasyon başlar. Sıvı ortama katılan LS, çimento partikülleri yüzeyleri tarafından katkı molekül tabakaları halinde adsorblanır. LS moleküllerini adsorblama miktarlarına göre çimento bileşenleri. C3A> C4AF> C3S =C2S düzeninde
sıralanırlar[14].
CaLS katılmış çimento hamurunda oluşan hidratasyon ürünlerinin zamanla gelişimi Ciach ve Swenson tarafından incelenmişti.[15] İlk dakikalarda katkısız hamurlarda anhidr (CaSO4) partiküller, tek çubuk halinde etrenjit kristalleri, küçük yuvarlak
partiküller, buruşuk, amorf yaprak tabakalarla kaplanmış partiküller gözlenmiştir. Katkılı hamurlarda ise hidrate ürünler az ve çok küçük yuvarlak parçacıklar halinde oluşmuş, amorf yaprak ve tabakalar, küçük şeritler teSAit edilmiştir. Deneyler 14 gün sürmüştür. 1. gün sonunda katkısız numunede etrenjit çubukları, anhidr parçacıklar arasında kalsiyum silikat hidrate (CSH) amorf fiberleri, kübik ve hekzagonal hidrate aluminatlar (CAH) saptanmıştır. CaLS katkılı numunelerde ise geniş hekzagonal Ca(OH)2 kristalleri , amorf CSH fiberleri ve etrenjit prizmalar
görülmüştür. 7. günden itibaren her iki grupta benzer morfoloji oluşmuştur.
Özetle ileri yaşlarda mikro yapıda değişiklik olmamıştır. Ancak bu oluşum CaLS‟lı ortamda hidrotasyon sürecinin çok yavaş gelişmesi sonucu gecikmiştir, daha homojen bir kristal yapı sağlanmıştır.
CaLS‟ın bu geciktirme özelliği çimento bileşiminin etkisindedir. Bu etki C3A‟nın
yüksek olması durumunda zayıflar. Gecikme sadece C3A ve C3S‟e bağlı değildir,
çimento alkalilerine, SO3- miktarına ve çimento inceliğine de bağlıdır. Bütün bu
kullanımında genellikle geciktirme şeklindedir. Öte yandan, Yüksek C3A, SO3
-durumunda priz süresi kısalır[16].
2.3 LS’lerin Beton Katkı Maddesi Olarak İşlevleri
LS‟lerin ana işlevi akışkanlaştırıcılıktır (su indirgeyicilik). LS‟ler yüzey gerilimi düşürücü özellikleri nedeniyle çimento taneleri üzerine kolayca adsorbe olabilirler. Böylece çimento taneleri aynı statik elektrik yüklerine sahip olduklarından birbirlerini iterler. Bu ise çimento tanelerinin beton içinde daha iyi dağılmalarını (diSAersiyon etkisi) ve topaklar oluşturmalarını önler. Ayrıca yüzey geriliminin düşmesinin bir başka etkisi hava sürüklenmesine yol açılmasıdır. Oluşan kararlı sayılabilecek hava kabarcıkları işlenebilme açısından yararlıdır, ancak bir miktar dayanım düşüklüğüne yol açabilirler. Lignosülfonatların molekül ağırlığı arttıkça yüzeye adsorbe olma özelliği de artmaktadır[17]. Aynı şekilde molekül ağırlığının artışı hava sürükleme yeteneğini de artırmaktadır. Öte yandan LS‟ler içerdikleri şeker nedeni ile aşırı ve kontrolü zor geciktirme özelliliği gösterebilirler. Ancak lignosülfonatların düşük moleküllü olanlarının geciktirici özelliği daha fazladır [18]. LS‟lerın geciktirici nitelikte olmaları nedeni ile SA katkıların çökme kaybını önlemek için, SA‟lara bir miktar lignosüfonat eklenmektedir [19]. Tuthill ve arkadaşları [20] amonyum, sodyum ve kalsiyum lignosülfonatları denemişler ve beton özellikleri üzerinde lignosülfonat cinsinden daha çok çimento cinsinin etkili olduğu sonucuna varmışlardır. Öte yandan Simard ve arkadaşları [21] kalsiyum ve 2 farklı sodyum polinaftalin sülfonatın (PNS) etkilerini incelemişler ve sodyum PNS‟ın kalsiyumlu olandan daha fazla akışkanlık kazandırdığı, ayrıca molekül ağırlığı yüksek olan Na-PNS‟ın kısa olana göre akışkanlık üzerinde daha etkin olduğunu belirtmişlerdir.
LS‟lerin en yaygın türleri Ca ve Na tuzlarıdır. Bu çalışmada bu iki yaygın tuz dışında Mg ve K tuzlarının önceki iki tuz ile birlikte LS‟ların taze beton özelliklerini ve sertleşmiş betonda dayanım ve dayanıklılık özelliklerini etkilemeleri ele alınmıştır 2.3.1 LS’lerin Geciktirici Özellikleri
LS‟lerin geciktirme yeteneği bileşimde gayrı saflık olarak bulunan şekere bağlanırdı. Çok düşük oranda geciktirici olarak kullanılan şeker, taneler üzerine çökelerek (kolmate olarak) çimento bileşenlerinin suda çözünmelerini önler ve hidratasyonu başlatmaz. Çok hassas bir miktar ayarlaması gerektirir, miktar aşılırsa sertleşen beton dayanım kazanmaz ve parçalanır. Bu bakımdan, geciktirici olarak şekerden yararlanmak sakıncalıdır, modern LS(MLS) üretiminde de bu nedenle şeker filtre edilir. Şu halde LS‟lerin geciktiriciliğinde başka mekanizmalar da etkin olurlar[10].
LS makromolerinin anhidr çimento yüzeyinde adsorblanması hidratasyonu geciktiren bir bariyer oluşturur. LS‟ler karboksil grupları ile Ca2+
iyonları, hidroksil grupları ile de oksijen iyonları üzerinde adsorbe olurlar. İonize olmamış hidroksil grupları oksijen ile hidrojen bağı oluşturur, böyle LS‟lerin adsorplanma yeteneği artar, bu da gecikmeye yol açabilir[22].
Oksijen atomlarını birbirine yaklaştıracak fonksiyonel gruba sahip maddeler geciktiricidir. Aynı molekülde metal olmayan iki veya daha fazla atomun, merkezdeki metal iyonu ile karmaşık bileşik (şelat, ligand) oluşturmaları, gecikme mekanizmasında rol oynar. Çimentodaki Ca2+
, Fe 2+, Al3+ iyonları hidroksi asit şekerlerle şelat karmaşık bileşenleri meydana getirirler[23].
2.3.2 LS’lerin Akışkanlaştırıcı Özellikleri
Beton teknolojisinde ana fonksiyonu akışkanlaştırıcı olarak tanımlanan ve bu amaçla katkı niteliği kazanan LS‟ler benzer fonksiyonu sağlayan diğer akışkanlaştırıcılar gibi bu işlevi çimento tanelerini birbirinden uzaklaştırarak yani diSAerse ederek sağlarlar. Ayrıca sıvı ortamın yüzey gerilimini de indirgeyerek arayer sıvısında katı öğelerin hareketliliğini (mobilitesini) artırırlar. LS‟nin suyun yüzey gerilimini düşürmesi doğal olarak kolay ıslanmasına da olanak sağlar.
Akışkanlaştırıcılarda çok önemli bir etken olan diSAersiyon tanelerin bibirini itmesi sayesinde gelişir.Bu itme etkisi veya kuvvetinin kaynağı bilindiği gibi iki türlüdür: 1. Elektrostatik kuvvet(Elektrostatik itme),
2. Sterik itme.
LS‟ler da bu iki kuvvetten yararlanarak diSAersiyonu sağlar. Bu kuvvetlerin değerce karşılaştırılmaları ve diğer akışkanlaştırıcı ve özellikle süperakışkanlaştırıcılarla mukayeseleri, LS‟lerin diSAersiyon niteliklerini açıklamakta yararlıdır.
Islanan çimento partiküllerinin yüzeyleri elektrostatik olarak pozitif(+) yüklüdür. Sulu ortamda SO-3 gibi (sülfonat) negatif iyonları varsa partikül yüzeyinde
nötrleşmeyi sağlayan sabit değerlikli bir tabaka oluşur. Böylece (+) yüklerin meydana getirdiği elektro potansiyellik sıfır değerine düşer. Ancak sıvı ortamda açıkta kalan (-) iyonlar elektro potansiyel değeri negatif yönde düşürmeye devam ederler, bu düşüş tane yüzeyinden uzaklaştıkça zayıflar ve kaybolur.
2.3.3 LS’lerin Hava Sürükleme Sorunu
LS‟lerin yüzey aktif karakteri karıştırma sırasında hava kabarcıkları oluşturmasına yol açar. Bu kabarcıklar viskoz ortamda, sürtünmesiz küresel rulman öğeleri gibi agrega tanelerinin hareketini kolaylaştırırlar ve betonun işlenebilirliğine, akışkanlığına olumlu katkıda bulunurlar. LS moleküllerinin hidrofilik (suyu seven) ve hidrofobik (suyu sevmeyen) uçları bu kabarcıkların küresel geometrilerini ve kararlılığını sağlarlar[1].
LS‟lerin oluşturduğu hava kabarcıklarının çapları büyüktür, ayrıca tam anlamıyla birbirlerinden yeterli uzaklıkta değildirler. Bu nedenle donma çözünme dayanıklılığında istenen açıklık faktörü değerini sağlamaz. Boşluk yüzdesi sertleşmeden sonra değer kaybeder. Bu nedenlerle LS‟lerin donma çözünme dayanıklılığını arttıran bir hava sürükleyici olarak kullanılması olanaksızdır. Aslında işlenebilme açısından yararlı sayılan bu özellik boşluğu artırması nedeniyle beton dayanımı yönünden sakıncalıdır.
2.4 LS’lerin Modifikasyonu ve MLS’lerin Nitelikleri
Normal bir akışkanlaştırıcı olarak uzun yıllar kullanılan LS‟lar, süperakışkanlaştırıcılarla (SA) piyasaya çıkmasıyla sürümlerinden kaybettiler. Normal oranlarda kullanıldıklarında su miktarında %10 civarında indirim sağlayan LS‟ların dozajları arttırıldığında aşırı gecikme ve hava sürükleme problemleri ile karşılaşılmakta ve böylece dozaj artırımıyla, SA seviyelerine yükselmesi mümkün olmamaktaydı. Hâlbuki fiyatça SA‟lardan daha ucuz olan bu maddenin kullanımının sağlanması düşünülmeliydi. Nitekim bu alanda yapılan çalışmalar başarıyla gerçekleşmiştir.[24]
Sorun LS‟lerin aşırı geciktirme niteliğini azaltmak ve hava sürükleme özelliğini kısıtlamakla çözümlenebildi. Bu nitelikler LS‟lerdeki şeker içeriğini düşürmek ve daha uzun moleküllerden oluşan, yani molekül ağırlığı yüksek LS‟ler üretmekle gerçekleşebildi. Doğal olarak bu sonuçları elde etmek için LS‟lerin hammaddesi olan lignin hamurunun kaliteli olmasının yanında, ürünün ek kimyasal ve fiziksel proseslerden geçmesi de zorunlu oldu. Bu proseslere kısaca değiştirme prosesleri (modifikasyon) adı verildi. Kanada‟da ALCELL ticari adıyla piyasaya sunulan modifiye linyosülfonat (MLS), SA olarak kullanılmakta ve Kanada standartlarında SA olarak kabul edilmektedir. Hammadde olarak organosolv yöntemiyle elde edilen saf lignin içeren hamurdan yararlanılmakta ve sülfonasyonda ürün sulfomethlylol haline dönüştürülmektedir. Bu katkının sürüklediği havanın donma çözünme dayanıklılığı açısından da yararlı düzeyde kaldığı kanıtlanmıştır[25].
MLS‟lerin diğer SA‟lar ile karşılaştırıldığı çalışmalarda uygun ve hatta bazen üstün niteliklere sahip oldukları da gözlenmiştir. Ancak bazı çalışmalarda ayanım yönünden yeterlilik varken, dayanıklılık açısından olumsuzluklar bulunduğu da görülmüştür.
Zhor ve Bremner‟in molekül ağırlıklarının etkisini ortaya koyan çalışmaları daha kaliteli MLS‟lar elde edilmesine olanak sağlayacak niteliktedir. Yazarlar ALCELL ticari ürününü moleküllerinin ağırlıklarına göre 4 bölüme ayırmışlar ve her bölümün betonun gecikme, hava sürükleme, işlenebilme ve diSAersiyon değerlerini nasıl etkilediklerini incelemişlerdir. Sonuçları şöyle özetleyebiliriz:
1- En düşük molekül ağırlıklı bölüntü, en yüksek geciktirmeye sahiptir.
2- En yüksek ve orta molekül ağırlıklı bölüntüler en düşük hava sürükleme ve en yüksek akışkanlaştırma özelliğindedir.
3- Bölüntülerin ayrık kullanımında etkinlikler daha anlamlı olmaktadır[26]. MLS‟lerde daha verimli sonuçlar alabilmek için yüksek molekül ağırlıklı üretimle birlikte bunların ultrafiltrasyona tabi tutulması ve bölüntülere ayrılarak kullanılması da önerilmektedir.
3 DENEYSEL ÇALIŞMALAR
3.1 Malzemeler
3.1.1 Çimento
Tüm deneylerde, PÇ 42,5 sınıfında (CEM I, TS-EN 197-1) normal Portland çimentosu kullanılmıştır. Çimentoların kimyasal ve fiziksel özellikleri Tablo 3.1. de gösterilmiştir.
Tablo 3.1. Çimentonun Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri
Kimyasal Bileşim (%) Mineralojik Bileşim (%)
SiO2 19,73 C3S 67,7
Al2O3 4,85 C2S 5,47
Fe2O3 3,46 C3A 7,0
CaO 64,28 C4AF 10,53
MgO 1,45 Fiziksel Özellikler
K2O 0,9 Özgül Yüzey (cm2/g) 3300
SO3 2,27 Özgül Ağırlık (g/cm3) 3,17
Kızdırma Kaybı
1,73 Priz Başlama(saat;dk)
(sa:dak) Sona erme
2:40
4:58 Serbest
CaO
1,5 Priz Sona Erme 4:05
3.1.2 Agregalar
Beton üretiminde ince malzeme olarak doğal ve kırma kum, iri agrega olarak en büyük tane boyutu 25 mm olan kalker esaslı 1 ve 2 nolu kırmataş kullanılmıştır. Agrega karışımına, doğal kum, kırma kum ve No1 ve No2 kırmataşlar sırasıyla %30, %18, %26 ve %26 oranlarında katılmışlardır. Agregaların elek analizi, su emme ve özgül ağırlıkları Tablo 3.2‟ de gösterilmiştir.
Tablo 3.2. Agrega Elek Analizi Sonuçları (% Geçen)
Elek Açıklığı (mm) Kum K. Kum KT1 KT2
31,5 100 100 100 100 25 100 100 100 100 20 100 100 95 93 14 100 100 100 39 10 100 100 80 7 5 100 99 10 3 2,36 97 62 1 2 1,18 88 33 0 1 0,600 70 16 0 1 0,300 26 7 0 1 0,150 1 2 0 0 Su Emme (%) 1,28 0,82 0,45 0,53 Özgül Ağırlık (kg /dm3 ) 2,53 2,7 2,76 2,78
3.1.3 Kimyasal Katkılar (Linyosülfonatlar)
Bu çalışmada lignosülfonatların Sodyum, Potasyum, Kalsiyum ve Magnezyum tuzları kullanılmıştır. Proses, lignin yapısı ve kaynak farklılıklarının lignosülfonat özelliklerinde meydana getirebileceği değişimi incelemek amacı ile bazı lignosülfonat tuzları için 2 farklı kaynaktan numuneler sağlanmış, toplam olarak 6 farklı lignosülfonat numunesi beton katkısı olarak denenmiştir. Tüm lignosülfonatların %40‟lık çözeltileri kullanılmış ve katkıların fermente olmalarını önlemek için koruyucu, hava sürüklemelerini azaltmak için de köpük kesmeye yarayan kimyasallar her bir katkıya eşit miktarda katılmıştır. Katkıların kimyasal özellikleri Tablo 3.3‟ de gösterilmiştir.
Tablo 3.3. Katkıların Kimyasal Özellikleri
LS Tipi Kodlama pH Katı
Madde Yoğunluk Çözünmeyen Madde (%) Klorür Kalitatif Invert Şeker (%) Ca-LS BCS 4,25 40,19 1,189 0,066 yok 6 BXC 3,92 40,36 1,185 0,026 yok 20-30 Mg-LS VMS 5,12 40,18 1,202 0,616 yok 13 LMS 5,25 39,72 1,211 0,451 yok 15 Na-LS BNS 8,43 40,38 1,196 0,058 yok 1 K-LS LKS 4,70 39,89 1,212 0,833 var 5
3.2 Beton, Çimento Pastası ve Harç Üretimi
3.2.1 Beton Üretimi
3.2.1.1 Karışım Hesapları:
Beton karışım hesabında esas olarak sabit kıvamda (15 cm çökme) beton üretimi amaçlanmıştır. Bu sayede katkıların su azaltma miktarları saptanabilmiştir. Aynı kıvamdaki betona, katkıların dürabilite, dayanım ve işlenebilme açısından etkileri de saptanabilmiştir. Çimento dozajı 300 kg/m3
olarak sabit tutulmuş ve katkı oranı % 0,5 olarak seçilmiştir. Su miktarları ayarlanak aynı kıvamlar elde edilmeye çalışılmıştır. 1 m3
beton için gerekli karışım miktarları her katkı için ayrı olarak Tablo 3.4‟ de gösterilmiştir.
Tablo 3.4. 1 m3 Betona Giren Malzeme Miktarları Katkı Çimento (kg) Su (kg) Kum (kg) Kır. Kum (kg) KT1 (kg) KT2 (kg) Katkı (kg) W/C Çökme (cm) Birim Ağırlık (kg/m3) Şahit 300 194,5 541 326 481 481 - 0,65 16 2371 BCS 300 174,5 555 334 494 494 1,5 0,58 15 2347 BXC 300 174,5 555 334 494 494 1,5 0,58 15 2346 BNS 300 175 553 333 492 492 1,5 0,58 15 2355 LMS 300 169 553 333 492 492 1,5 0,56 15 2342 VMS 300 169 553 333 492 492 1,5 0,56 14,5 2305 LKS 300 172 553 333 492 492 1,5 0,57 14,5 2364 3.2.1.2 Beton Üretimi
Bu çalışmada, beton üretiminde eksenel zorlamalı karıştırılmalı düşey paletli 50 lt hacminde bir betonyer kullanıldı. Betonyerden kalıplara yerleştirme işlemi bir kürek vasıtasıyla yapıldı. Tüm karışımlarda su katılmaya başladığı an başlangıç noktası olarak alındı.
Üretimler üç seferde 35 dm3 lük karışımlar hazırlanarak yapılmıştır. Birinci karışımda betonun hava yüzdesi, birim ağırlığı, kıvam kaybı deneyleri yapılmış ve dayanım numuneleri alınmıştır. İkinci karışımda ise terleme ve su geçirimsizlik numuneleri alınmıştır. Üçüncü karışımda ise rötre, kılcallık, donma çözünme ve dayanım numuneleri alınmıştır. Tüm karışımlarda çökme miktarları kontrol edilmiş ve sabit kıvam (15 ±1) cm sağlanmıştır.
3.2.2 Harç Üretimi
Tüm harç üretimleri TS EN 480–1 standardına[27], atıf yapılan standartlara ve eklerine uygun olarak üretilmiştir. Beton numunelerinde olduğu gibi harç
numunelerinde de çimento dozajı ve katkı sabit alınmış, değişken su miktarları ile kıvam sabit tutulmuştur. Kullanılan kum standart kumdur.
Kuru kum ve çimento, RILEM çimento harcı karıştırıcısında 30 saniye boyunca düşük hızda karıştırılmıştır. Sonraki otuz saniye süresince suyun hepsi ve katkı ilave edilerek düşük hızda 60 saniye daha karıştırılmıştır. 30 saniye için karıştırma işlemi durdurulup ve kabın kenarlarındaki ve dibindeki karışmamış malzeme alınarak, karıştırma işlemine devam edilmiştir. Toplam karıştırma süresi 3 dakika 30 saniye‟dir. Karıştırmanın hemen ardından EN–413-2„ye[28] uygun olarak yayılma miktarlarına bakılmıştır. Katkılı harçlar, şahit harca göre kıvamları karşılaştırılarak 5 mm den fazla fark oluşmaması sağlanmıştır.Harç üretimleri ile ASR, Harçta Kılcallık ve Sülfat etkisi deneyleri yapılmıştır.
3.2.3 Çimento Hamuru Üretimi
Çimento hamuru üretimi standart kıvamda üretilmiştir. Vicat sondasında kıvam ölçülerek eşit kıvamda üretimler yapılmıştır. Kıvam, vicat sondasının ucu alt yüzeyden 4 ila 6 mm arasında üstte olacak şekilde su miktarları değiştirilerek denemeler yapılmıştır. Karıştırma doldurma ve ölçüm işlemi toplam üç dakika sürmüştür. İlk iki dakika boyunca hamur sürekli karıştırılmıştır. 45 saniye içinde kalıba doldurularak yüzey düzeltilmiş ve üç dakika dolmadan sonda uygulanmıştır. Çimento pastası üretilerek yapılan deneyler ise Le Chatelier açma halkası ve priz süresi teSAiti deneyleri yapılmıştır.
3.3 Deney Yöntemleri
3.3.1 Çimento Üzerinde Yapılan Deneyler
3.3.1.1 Priz Deneyleri
Priz başlangıç ve sona erme sürelerinin saptanması için TS 196–3 Standardında tarif edilen deney yöntemi kullanılmıştır[29].
Bu yöntemde normal kıvamda hazırlanan çimento hamurlarının vicat aleti yardımıyla priz süreleri tespit edilebilmektedir. Normal kıvam vicat aletinin sondasının serbest bırakıldığı andan itibaren yarım dakika içinde çimento hamuru içine, cam levhaya 5-7 mm mesafe uzaklık kalıncaya kadar batabilmesini sağlayan kıvam olarak tarif edilmektedir.
Deney şu şekilde yapılmıştır. 0,1 gr hassasiyetli bir terazide tartılan 300 gr çimento bir kaba konuldu ve çimento kütlesinin %25–30 kadar su ilave edilerek yoğrulmaya başlandı. Hamurun yoğrulmasına çimentoya su katılmasından itibaren 3 dakika devam edildi. Bundan sonra en çok 1 dakika içerisinde hamur vicat halkası içine yerleştirildi.
Vicat halkası içine yerleştirilen hamurun yüzeyi ıspatula ile düzeltilerek, halkanın üst kenarı seviyesinde bırakıldı. Vicat sondasının ucu, hazırlanmış olan vicat halkasının tam ortasında hamur üst yüzeyine dokunacak kadar indirildi ve serbestçe bırakıldı. Kendi ağırlığı ile hamurun içine giren sondanın batma miktarı vicat aleti üzerinden okunarak hamurun kıvamı anlaşıldı. Bu işlem normal kıvamda hamur elde edene kadar tekrarlanarak çimento için gerekli su miktarı tayin edildi.
Yukarıda anlatıldığı şekilde elde edilen normal kıvamdaki çimento hamuru vicat halkası içine yerleştirilerek vicat iğnesi yardımıyla priz sürelerinin tespiti deneyine başlandı. Vicat iğnesi hamur yüzeyine dokunacak seviyeye kadar indirildi ve yan taraftaki vida yardımıyla sıkıştırıldı. Vida gevşetildiğinde iğne hamurun içine serbest olarak girmesi sağlandı. Priz süresi teSAiti için her 5 dakikada bir iğne hamur içine batırıldı.
Çimento hamurunun içine batırılan iğne cam levhaya 3-5 mm uzaklıkta kaldığı an, priz başlamış kabul edilir. Çimentonun suyla karıştırıldığı andan prizin başladığı ana kadar geçen zaman priz başlangıç süresini verir.
Priz sona erme süresinin tespiti için, prizin başlamasından sonra iğne her 15 dakikada bir batırılmalıdır. İğnenin, hamura en çok 1 mm girebildiği an ise priz sona ermiş kabul edilir.
3.3.1.2 Hacim Genleşmesi Deneyi (Le Chatelier)
Çimento hamurunda, TS 196–3 Standardına göre Le Chatelier halkaları kullanılarak genleşme deneyi yapılmıştır[29].
Le Chatelier Halkası: Pirinçten yapılmış 3 cm çapında ve 3 cm yüksekliğinde bir yanı yarık olan ve yarığın her iki yanında 15 cm ‟lik iğneler bulunan halka Le Chatelier halkası olarak tanımlanır. Deney sırasında her halkanın altı ve üstünü kapatmak için cam levhalar kullanılır. Üst camın ağırlığı 75 gramdan az ise ilave ağırlık konulur.
Her seri için ikişer adet numune alınmıştır. Çimento pastası normal kıvamda hazırlanmıştır. Le Chatelier halkası ve camlar az miktarda yağlandıktan hemen sonra hamur doldurma işlemine geçilmiştir. Doldurma sırasında sarma ya da vibrasyon yapılmamaya dikkat edilmiştir. Sadece elle doldurma işlemi yapılmıştır. Ani açılmalar oluşturulmamaya da dikkat edilerek doldurma işlemi tamamlanmıştır. Doldurma işleminin ardından az miktarda yağlanmış üst kapak(cam) kapatıldı ve 24 saat boyunca 20 ±1 derecede ve su içinde saklandı. 24 saat sonunda ilk ölçüm ilk ölçüm alındı(A).İğnelerin ucundan alınacak ölçümler 0,5 mm hassasiyette olmalıdır. Daha sonra numuneler 305 dk içinde kaynamaya geçebilecek şekilde suyun içinde ısıtıldı ve numuneler 3sa. 5dk kaynatılmaya devam edildi. Kaynama işlemi sonunda 2. ölçüm alındı(B).Bundan sonra numuneler 20oC„ye kadar soğumaya bırakıldı ve 3.
ölçüm alındı(C).
Deneyden elde edilen sonuçlarla C – A farkı hesaplanır. TS EN 197–1 „e göre hacim genişlemesi 10 mm olmalıdır[30].Deney sonuçlarında elde edilen değerler bu değerlerin çok altında kalmıştır.
3.3.2 Harç Deneyleri
3.3.2.1 Harçta Kılcallık Deneyi
TS-EN 480-5‟e göre şahit ve katkılı harç numuneler üzerinde kılcal su emme tayini yapılmıştır[31]. Her bir karışımdan sabit kıvamda üretilen harçlar 6 adet 4x4x16 cm‟lik kalıplara doldurulmuştur. 24 saat sonra kalıptan çıkarılan numuneler deneylerin yapılacağı, 7. ve 90. günlere kadar laboratuar ortamında saklanmıştır. Deney sonuçlarından birim alandan emilen su ( CA, g/mm2) kılcallık katsayısı olarak
belirlenmiştir.
Standarda göre katkılı karışım, şahit karışımla aynı kıvamda ya da aynı su/çimento oranında olmalıdır. Katkı maddesinin su muhtevası, deney karışımı için gerekli su muhtevasının hesaplanmasında dikkate alınır. Kıvam, EN 413–2 göre işlenebilme aleti kullanılarak ayarlanır[28]. Deneylerimizde sabit kıvamda değişken su / çimento oranı kullanılmıştır.
Deneyde sabit kıvamda hazırlanan numuneler 24 saat sonra kalıptan alındı.6 numunenin 3„ü, 7.güne diğer 3 numune 90 güne kadar 202 oC sıcaklık ve % 655 bağıl nemde kapalı ortamda bekletildi. Kılcallık deneyi için 7. ve 90. günler sonunda ilk tartımlar alındı (Mo) ve numuneler suya 31 mm derinliğinde batırılacak şekilde
numuneler için 1. ve 7. günler sonunda(Mj), 90 günlük numuneler içinse 1. 7. ve 28.
günler sonunda(Mj) alındı.
Hesapların Gösterilmesi: Sonuçta her harç türü için yapılan üç deneyden elde edilen değerlerin ortalaması olarak ifade edilir. Sonuçlar Şekil 4.13 ve Tablo 4.7‟de verilmiştir.
İstenen süredeki kılcal su emme(CA) g/mm2 cinsinden şu formülle elde edildi.
CA=( Mj - Mo)/1600
3.3.2.2 Sülfat Etkisi Deneyi
Bu test metoduyla, sülfat çözeltisi içine batırılmış harç prizmaların boy değişimlerinin ölçülmesi amaçlanmıştır. Kaynak olarak ASTM C 1019 numaralı, “Sülfat etkisi altındaki harç prizmaların boy değişimi” [32] isimli deney metodu alınmıştır. Harç tanımını yapan ASTM C 109 test metodu uygulanarak üretilen prizmalar, aynı karışım ile üretilen küp numunelerinin basınç dayanımları 201MPa‟ya ulaşana kadar küre tabi tutulmuştur.
Çözeltinin Hazırlanması:
Her çözelti hazırlanmadan önce Na2SO4 tuzunda su kaybı ve su içeriği belirlenmiştir.
Sodyum Sülfat Çözeltisinin her litresi 900 gr su içinde çözülmüş 50 gr (352 mol) Na2SO4 içermektedir.1 litre çözelti elde etmek için saf veya damıtılmış su ilave
edilmiştir. Çözelti hazırlandıktan sonra kullanılana kadar kapalı bir kapta ve 231,7oC sabit sıcaklıkta saklanmıştır. Çözeltinin PH ‟ı tespit edilmiş ve 6,0~8,0 değerleri dışında ise çözelti kullanılmamıştır. Deneyde kullanılacak numunelerin 1 hacmi için 40,5 hacim çözelti hazırlanmıştır.
Harcın Hazırlanması:
Harç karışımları, hava sürüklemeyen Portland çimentoları için; Çimento: Kum: Su; 1: 2,75: 0,485 oranlarıyla hazırlanmıştır. Kullanılan kumun tane boyut dağılımı ASTM C 778‟de [33] verilen sınırlara göre ayarlanmıştır. Tablo 3.5.‟de kullanılan kumun elek analizi sonucu verilmiştir.
Tablo 3.5. ASTM C 778‟de verilen Özel Kum Tane Boyut Dağılımı Elek Boyutu Yığışımlı % Kalan
No.16 (1,18mm) - No. 30 (600μm) 22 No. 40 (425μm) 305 No. 50 (300μm) 755 No. 100 (150μm) 982 Harç üretimi ve kürü
1. Kalıp ve İlk kür: Bir çimento testi için numuneler 6 adet prizma ve 21 adete kadar küp numuneden oluşmuştur. Harç kalıba alındıktan hemen sonra kalıpların üstü mümkün olduğunca su sızdırmayacak şekilde cam çelik ya da plastik bir plakayla kapatıldı. 35 2 oC suda ve 23,5 saat 30 dk boyunca kür tankında küre (ilk kür) tabi tutuldu. Bu süre sonunda numuneler tanktan alındı ve kalıptan çıkartıldı.
2. İkinci kür ve deneye hazırlık: Kalıptan alınan numuneler, kırılacak 2 küp numune hariç, kirece doygun 231,7 oC su içine konularak küre bırakılır. Basınç altında kırılacak iki numune kırılmadan önce ıslak bezler üstüne konularak ortam sıcaklığına getirildi. Bu numunelerin basınç dayanımları 20 MPa nın üstünde ise hemen deneye başlanır. Eğer basınç dayanımları 20 MPa ya ulaşmamışsa, numunelerin bu dayanıma ulaşması beklendi. Numuneler bu dayanıma ulaşınca deneye başlanır. Deneylerimizde numunelerin tamamı 2. güne kadar istenen dayanıma ulaşmıştır. 3. Boy ölçümleri: Ölçümler, numuneler çözelti içine konulduktan sonra 1. 2. 3. 4. 8. 13. 15. haftalarda alınmıştır. Ölçümler özel harç rötre aletinde yapıldı. Alınan bu değerler arasında küçük kademeli ve doğrusal bir artış var olduğu için 4,6,9 ve 12. aylarda ölçümler alınmaya devam edilmiştir. Deneyde her ölçüm aralığında uzamalar ani değişiyorsa, devamında alınacak okumalar için aralıklar doğru sonuçların alınabileceği yeterli kısalıkta olmalıdır.
3.3.2.3 ASR Deneyi
Bu test metodu ile Katkıların Alkali Silika Reaktivitesi üzerine etkilerini tespit etmek amaçlanmıştır.
Deneyde, agrega olarak aktif silis içeren Pyrex cam, çimento olarak ise yüksek alkali içeren çimento kullanılmıştır. Pyrex tane boyut dağılımı Tablo 3.6. da verilmiştir. Numune Koşulları;
Her karışım için boyutları 25x25x285 mm olan 2 adet harç prizma numune üretilmiştir. Harç karışım oranları: Çimento:1, agrega:2,25, Su/Çimento oranı ise 0,47 olarak alınmıştır.
Saklama Kabı;
Saklama kabı 80oC sıcaklığa ve NaOH çözeltisine dayanıklı malzemeden imal
edilmiş olmalıdır. Deney sırasında nem kaybı ya da akışı olmamalıdır. Numuneler bütünüyle çözeltiye batabilmeli, numuneler birbirine ya da saklama kabına değmemelidir. Numune kabı hazırlanırken bu koşullar ve içine girecek numunelerin ve çözeltinin hacmi göz önüne alınmıştır.
Tablo 3.6. Pyrex Gradasyonu;
Elek Boyutu Oran(%)
Geçen Kalan 4,75 mm(no. 4) 2,36 mm(no. 8) 10 2,36 mm(no. 8) 1,18 mm(no.16) 25 1,18 mm(no.16) 600 m(no. 30) 25 600 m(no.30) 300 m(no. 50) 25 300 m(no.50) 150 m(no.100) 15 Çözelti;
NaOH çözeltisi,40 gr NaOH ile 900 gr su karıştırılarak hazırlanmış ve saf su ilave edilerek 1 litre çözelti elde edilmiştir.
Sıcaklık ve Nem Koşulları;
Deney sırasında, kullanılan malzemelerin ve kalıp odası sıcaklığının 20 27oC arasında, karışım suyu sıcaklığının 23 1,7 oC, ölçümlerin alındığı ortam sıcaklığının 23 2oC, etüv sıcaklığının 80 2oC olması koşuluna uyulmaya çalışılmıştır. Deneyler sırasında ortamın nemi kontrol edilmiş % 50 den az olmadığı gözlenmiştir.
Numuneler üretimden 24 2 saat sonra kalıptan alındı. İlk ölçüm kalıptan alındıktan hemen sonra yapıldı. Bunun ardından, numuneler ilk 24 saat için saklama kabına yerleştirildi ve tamamen suyla doldurularak kapatıldı ve 80 2oC de etüve konuldu. 24 saat sonra saklama kabı etüvden alındı ve numuneler sudan çıkarıldı. Yüzeyi bir havlu ile kurulanarak hemen ölçümler alındı (sıfır okuması). Bu kurulama ve ölçüm işlemi 15 5 s içinde yapılmıştır. Okuma işlemi bitene kadar numuneler bir havlunun üstüne bırakıldı. İşlemler bittikten sonra numuneler saklama kabına daha önceden ısıtılmış 80 oC deki NaOH çözeltisi içine tamamen batacak şekilde
yerleştirildi. Saklama kabı kapatıldı ve 80 oC etüve yerleştirildi.
Deneyin devamında sıfır okumasından sonra3. 7. ve 14. günlerde 3 ölçüm alınmıştır. ölçüm alınmıştır. Tüm ölçümler 0,002mm hassaslıkla yapılmıştır.
3.3.3 Beton Deneyleri
3.3.3.1 Kıvam Deneyi
Abrams konisi olarak isimlendirilen bu deneyde, ölçüleri belirli tepesi kesik koni şeklindeki metal bir kalıp içine üç eşit tabaka halinde ve her tabakası 25 kez özel bir çubukla şişlenerek standart olarak doldurulan taze betonun, ilk yüksekliği ile kap kaldırıldıktan sonraki yüksekliği arasındaki farkın ölçülmesi esas alınmıştır.
3.3.3.2 Terleme Deneyi
Taze betonda Terleme Deneyi betonun su salma yüzdesinin tayini yapılarak gerçekleştirildi. Bunun için deneyler TS 480- 4 numaralı standartta belirtilen esaslara uygun olarak, iç çapı 25 cm, yüksekliği 28 cm olan silindir şeklindeki dinlendirme kabı yardımıyla yapıldı. Deney için hazırlanan beton dinlendirme kabına yerleştirilmeden önce boş ve kuru ağırlığı tartılarak kaydedildi. Beton kalıp içerisine 3 eşit tabaka halinde yerleştirildi. Her tabaka 75 kez şişlendi. Kabın en üst kısmında terleyen suyun birikebilmesi için yaklaşık 3 cm‟ lik bir boşluk bırakıldı. En son
tabakanın yerleştirilmesinden sonra yüzey düzeltilerek kabın dolu ağırlığı tespit edildi. Kabın üzeri su kaybını önlemek için deney süresince kapalı tutuldu. Deney boyunca kalıp, rüzgâr ve güneş ışığına maruz kalmayacak şekilde uygun bir yerde sabit koşullarda yer değiştirmesizin bekletildi. Yüzeyde biriken su beton karışımına ilk su katılmasından sonraki ilk 40 dakika içinde, her 10 dakikada 4 ölçüm, daha sonra ise terleme sona erene kadar her 30 dakikada bir yüzeyden alınmıştır alınan sular silindirde toplanmıştır. Her su alma işleminden sonra toplanan su kaydedildi. Numunenin yüzeyindeki suyu kolayca alabilmek için kap hafifçe eğildi. Bunun için kalıbın bir tarafına su alınmadan 2 dakika önce en fazla 5 cm kalınlığında bir takoz konuldu. Su alma işlemi bittikten sonra takoz geri alındı, kalıp eski haline sarsılmadan geri döndürüldü. En sonunda betonun terlemesinin bittiği süre de kaydedildi. İşlem bittikten sonra standartta verilen bağıntılar kullanılarak betonun terleme yüzdesi tayin edildi.
Terleme Yüzdesi =D/C * 100 (%)
D: Deney süresince betonun salmış olduğu toplam su (gr),
C: Dinlendirme kabı içindeki beton numunesinin karışım suyu kütlesi(gr), Numune betonunun karışım suyu kütlesi C;
C= w/W * S bağıntısıyla hesaplanır.
Burada ise w karışım betonu içinde bulunan suyun kütlesi, W karışımın toplam kütlesi, S kap içine konmuş olan deney numunesinin kütlesi
3.3.3.3 Dayanım Deneyleri
Linyosülfonat esaslı katkıların betonun basınç dayanımına etkilerini karşılaştırmak amacıyla üretilen 15 cm‟ lik küp numuneler TS 3114[37] “Beton Basınç Dayanımi Tayini” deney metoduna göre yapılmıştır. Numunelerin üretimi ve bakımı için ilgili standartlar dikkate alınmış ve beton numuneleri 1, 28, 90, 180 günleri doldurduklarında basınç deneylerine tabi tutulmuştur.
Kalıptan çıkarılan numunelerden, 1 günlükler hemen kırıldı. Geriye kalanlar ise istenilen yaşa ulaşana kadar sıcaklığı 20 0
C kirece doygun su içinde bekletildi. Numuneler, deney gününden önce kür havuzunda çıkarılarak kuruması beklendi.
3.3.3.4 Basınçlı Su Geçirimlilik Deneyi
Bu deney, TS EN 12390–8 [38] standardında tarif edilen deney metoduna uyularak yapılmıştır. Standartta numune boyutları için şu tarif yapılmıştır: numuneler küp silindir veya prizma şeklinde olmalı, yüksekliğin kenar uzunluğuna oranı 0,5‟e eşit veya fazla, ancak yükseklik 100mm den az olmalıdır. Deneyde 20*20*12 cm boyutlarında prizmalar kullanılmıştır. Numunenin 20*20 kare yüzeyi kalıptan alındıktan hemen sonra pürüzlendirilmiştir. Standartta beton numunelerin 28~35 günlük arasında olması istenmektedir. Bu çalışmada deney süresinin uzun olması nedeniyle geçirimlilik deneyi, 26~38 günlük numunelerde yapılmıştır.
Yeterli yaşa ulaşan numuneler deney düzeneğine yerleştirildikten sonra 722 saat süre ile 500 kPa su basıncına tabi tutulmuştur. Belirlenen süre tamamlandıktan sonra aparatlardan çıkartılan numuneler, basınç uygulanan yüzeye dik olarak kırılmış numune, kırılırken ve incelenirken basınç uygulanan yüzey yukarıda kalacak şekilde tutulmuştur. Kırılmış yüzey su işleme derinliğinin net olarak görülebilmesi için hemen kurulanmış ve numune içindeki su hareketi işaretlenmiştir. Test yüzeyindeki maksimum su işleme derinliği ölçülerek, en yakın mm ‟ye yuvarlatılarak kaydedilmiştir. Sonuçlar şekil 4.10 da verilmiştir.
3.3.3.5 Boy Değişimi(Rötre) Deneyi
Katkıların betonun boy değişimine etkileri 10*10*50 cm boyutlu prizmalar da yapılan ölçümler ile araştırılmıştır. Her katkı için 2 şer adet numune hazırlandı, prizmalara bilyalı çerçeveler takıldı. Numuneler sıcaklığı 20 0C20C, bağıl nem oranı %655 arasında değişen klimalı odada saklandı. Kalıptan sökülen numunelerin boyları ölçülüp kaydedildi(1. Günde). Ölçümlere 1 yıla kadar devam edildi.
3.3.3.6 Betonda Kılcallık Deneyi,
Betonda kılcallık deneyi 10x10x10 cm boyutlu küp numunelerde yapılmıştır. Bu Numuneler 10x10x50 cm boyutlu numunelerden kesilerek elde edilmiştir. Deneyler 28 günlük numuneler üzerinde yapılmıştır. Kılcallık deneyine başlanmadan önce numuneler 80 C sıcaklıktaki etüvde 24 saat boyunca bekletilmiş ve daha sonra oda sıcaklığına gelene kadar soğumaya bırakılmıştır. Su girişine izin verilen yüzey kesilen yüzeydir. Numuneler sadece bir yüzeyden su girişine izin verilecek şekilde hazırlanmış, bunu sağlamak içinde numunelerin su ile temas edecek yükseklikte yan yüzeyler parafinle kaplanmıştır. Deney numunelerin önce kuru ağırlıkları sonra da sırasıyla 1., 4., 9., 16., 36., 49., ve 64., dakikalardaki ağırlıkları 0,1 gr hassasiyetli terazide ölçülerek ve betonun belirtilen sürelerde kılcal yolla emdiği su miktarları
teSAit edilmiş, q2=k.t ve q2=(Q/A)2 bağıntıları yardımıyla k kılcallık katsayıları hesaplanmıştır.
Burada Q; Numunenin emdiği su(gr), A; su emdirilen yüzeyin alanını(cm2
) ifade etmektedir. q ise birim alandan emilen su miktarı(gr/cm2
4 DENEY SONUÇLARI VE İRDELENMESİ
4.1 Çimento Üzerinde Yapılan Deneyler
4.1.1 Priz Deneyleri
Akışkanlaştırıcı katkıların ana işlevi olan su azaltıcı özelliğinin yanı sıra ikinci bir etki olarak öne çıkan priz geciktiriciliği de dikkate alınması gereken önemli bir etkidir. Çalışmamızda kullanılan katkıların priz süresini ne oranda etkilediğini teSAit etmek amacıyla çimento pastası üzerinde yapılan priz deneyleri sonuçları Şekil 4.1. de gösterilmiştir.
Üretilen 7 adet numunenin sonuçlarının gösterildiği Şekil 4.1. incelendiğinde tüm katkıların priz başlangıç sürelerini, kalsiyumlu katkıların biri haricinde (BXC) katkısıza göre bir miktar geciktirdiği görülmektedir. Ayrıca tüm katkıların priz bitiş sürelerini de önemli ölçüde geciktirdikleri görülmektedir. Katkıların genelde priz sürelerini 4 saat civarında uzattıkları anlaşılmıştır. Magnezyum katkılı(VMS,LMS) hamurların ise diğer katkılara göre daha erken prizlerini tamamladıkları görülmektedir.
Literatürde, linyosülfonatların yüksek oranda şeker içermeleri sebebiyle, priz sürelerini önemli derecede uzattıkları ifade edilmektedir[19]. Modifiye edilmiş LS„ler fazla şekerden tamamen olmasa da, önemli ölçüde arındırıldığı için bu olumsuz etkilerin önüne geçilebilmiştir. Katkıların kimyasal analizlerinden elde edilen, Tablo 3.3‟de görülen şeker oranlarının, priz süreleriyle karşılaştırıldığında, sonuçların literatürde belirtilenlerle örtüşmediği görülmektedir. Yüzde 13-15 civarında şeker içeren Magnezyum LS‟lerin (MgLS), daha az şeker içeren Potasyum, Sodyum ve Kalsiyum LS‟lerden(KLS, NaLS, CaLS) daha önce prizlerini tamamladıkları görülmektedir. Bu sonuçlar gecikme etkileri üzerine farklı mekanizmaların etkisi olabileceğini göstermektedir.
Şekil 4.1. Çimento Hamurunda Yapılan Priz Deneyleri Sonuçları 4.1.2 Le Chatelier
Le chatelier açma halkaları ile yapılan hacim genleşmesi deneylerinden elde edilen sonuçlar Şekil 4.2. de görülmektedir. Çimento hamurunda Le Chatelier halkaları kullanılarak yapılan deneyle, çimento içinde bulunabilen ve su ile karşılaşınca şişerek betona zarar verebilen, serbest CaO ve MgO‟in çimento hamurunda
oluşturduğu hacim genişlemesi miktarının ölçülmesi amaçlanmaktadır. TS EN 197-1„e göre soğuk ve sıcak su içindeki toplamı/ hacim genişlemesi 10 mm
olarak sınırlandırılmıştır. Şahit ve katkılı çimento hamurlarının yaptıkları toplam hacim genleşmeleri Şekil 1‟de görüldüğü gibi bu değerin çok altındadır.
