T.C.
İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
PİROFİLLİT AGREGA KULLANILARAK ÜRETİLEN YÜKSEK DAYANIMLI BETONLARIN YANGIN DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI
ABDULTAHA DEMEZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
TEMMUZ 2017
Tezin Başlığı: Pirofillit Agrega Kullanılarak Üretilen Yüksek Dayanımlı Betonların Yangın Dayanımının Araştırılması.
Tezi Hazırlayan: Abdultaha DEMEZ
Sınav Tarihi: 14.07.2017
Yukarıda adı geçen tez jürimizce değerlendirilerek İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir.
Sınav Jürisi Üyeleri
Tez Danışmanı: Doç. Dr. M. Burhan KARAKOÇ ...
İnönü Üniversitesi
Prof. Dr. İbrahim TÜRKMEN ...
İnönü Üniversitesi
Yrd. Doç. Dr. Ahmet BENLİ ...
Bingöl Üniversitesi
Prof. Dr. Halil İbrahim ADIGÜZEL Enstitü Müdürü
i
ONUR SÖZÜ
Yüksek Lisans Tezi olarak sunduğum “Pirofillit Agrega Kullanılarak Üretilen Yüksek Dayanımlı Betonların Yangın Dayanımının Araştırılması” başlıklı bu çalışmanın bilimsel ahlak ve geleneklere aykırı düşecek bir yardıma başvurmaksızın tarafımdan yazıldığını ve yararlandığım bütün kaynakların, hem metin içinde hem de kaynakçada yöntemine uygun biçimde gösterilenlerden oluştuğunu belirtir, bunu onurumla doğrularım.
Abdultaha DEMEZ
ii
ÖZET Yüksek Lisans Tezi
PİROFİLLİT AGREGA KULLANILARAK ÜRETİLEN YÜKSEK DAYANIMLI BETONLARIN YANGIN DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI
Abdultaha DEMEZ İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
84 + x sayfa 2017
Danışman: Doç. Dr. M. Burhan KARAKOÇ
Durabilite konularının başında gelen yangın dayanımı etkisinin yüksek dayanımlı betonlarda daha etkili olduğu bilinmektedir. Yangına dayanıklı olduğu bilinen pirofillit agregasının yüksek dayanımlı betonlarda kullanılarak bu beton türünün yangın dayanımının iyileştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla beton içerisindeki agrega %25, %50, %75 ve %100 oranlarında pirofillit agrega ile ikame edilmiştir. Çalışmada incelenen sıcaklık değerleri 150oC, 300oC, 450oC, 600oC ve 750oC olarak seçilmiştir. Üretilen yüksek dayanımlı betonların basınç mukavemetleri, ultrason hızı değerleri üzerinde yüksek sıcaklıkların etkileri araştırılmıştır. Çalışmada soğutma işlemi havada ve suda olmak üzere iki grupta gerçekleştirilmiştir. Yangın etkisine maruz kalan yüksek dayanımlı betonlar üzerinde yapılan deneylerle, betonun basınç dayanımı, ultrason hızı, ağırlık kaybı ve soğutma şekli etkisi belirlenmiştir.
Beton özelliklerinde 150oC sıcaklıkta belirgin bir kayıp olmadığı, 300oC ve üstü sıcaklıklarda ise beton özelliklerinin düşüş gösterdiği görülmüştür. 750oC sıcaklığa maruz kalan kontrol numuneleri ile %100 pirofillit agregalı numuneler karşılaştırıldığında pirofillit agregalı betonun basınç kaybının daha az olduğu görülmüştür. % 100 pirofillit agregalı yüksek dayanımlı betonların sıcaklığa bağlı ağırlık kaybının en az olduğu görülmüştür. Deneyler sonucu elde edilen basınç dayanımı ve ultrason hızı değerleri arasında üstel fonksiyon şeklinde bir ilişki tespit edilmiştir.
ANAHTAR KELİMELER: Yüksek dayanımlı beton, pirofillit agrega, yangın dayanımı, basınç dayanımı, UPV, ağırlık kaybı.
iii
ABSTRACT Master of Science Thesis
RESEARCH OF FIRE RESISTANCE OF THE HIGH STRENGTH CONCRETE PRODUCED WITH PYROPHYLLITE AGGREGATE
Abdultaha DEMEZ
İnönü University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering
85 + x pages 2017
Supervisor: Assoc.Prof. Dr. M. Burhan KARAKOÇ
It is known that fire resistance effect one of the most important durability issues is more effective at the high strength concrete. It is aimed to improve fire resistance of this concrete type by using pyrophyllite aggregate which is known to be resistant to fire. For this purpose, the aggregate in the concrete was substituted with 25%, 50%, 75% and 100% of pyrophyllite aggregate. The temperature values investigated in the study were selected as 150oC, 300oC, 450oC, 600oC and 750oC.The effects of high temperatures on compression strength and UPV values of the produced high strength concrete specimens were investigated. In this study cooling process applied as air and water in two groups. The compression strength, UPV, weight loss and cooling regime effects on the concrete were determined with the tests made on the high strength concrete exposed to the fire effect.
Compared to control samples and 100% pyrophyllite aggregated samples at 750oC temperature, pressure loss of pyrophyllite aggregated concrete was found to be less. It has been found that the weight loss due to temperature of the high strength concrete with 100% pyrophyllite aggregate is the least. The correlation between the compressive strength and UPV values obtained as a result of the tests was found to be an exponential function.
KEYWORDS: High strength concrete, pyrophyllite aggregate, compression strength, UPV, weight loss.
iv
TEŞEKKÜR
Bu tez çalışma konusunun belirlenmesinde ve çalışmanın her aşamasında her türlü desteklerini esirgemeyen danışman hocam Doç. Dr. M. Burhan KARAKOÇ’a;
Yüksek lisans eğitimim süresince bana emeği geçen ve bu eğitimin sonucu olarak tez çalışmam boyunca bana desteklerini sunan İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü’nde görev yapan değerli hocalarıma;
Çalışmalarımıza 2015/74 numaralı proje ile maddi destek sağlayan İnönü Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi'ne,
Deney çalışmalarında kullandığımız malzemelerin temininde bizlere destek olan Buray Mühendislik, Kavuklar Beton, İM madencilik ve Elazığ Çimento Fabrikası yetkililerine;
Laboratuvar çalışmalarım boyunca yardımlarını esirgemeyen İnşaat Mühendisliği Bölümü İnşaat Teknisyeni İlhami BAYSAL’a;
Yüksek lisans eğitimine başlamam konusunda beni teşvik eden ve sonrasında her türlü yardımı esirgemeyen Jeoloji Yüksek Mühendisi Selim Serkan ÖZTÜRK ve İnşaat Mühendisi Zeyid ASLAN’a;
Yüksek lisans eğitimine beraber başladığımız ve yardımlarını esirgemeyen İnşaat Mühendisi Caner ÖZER ve İnşaat Mühendisi Yaşar KALKAN’a;
Ayrıca yüksek lisans eğitimim boyunca bana destek olan eşime, anne ve babama
teşekkür ederim.
v
İÇİNDEKİLER
ÖZET ... iii
ABSTRACT ... iv
TEŞEKKÜR ... v
İÇİNDEKİLER ... vi
ŞEKİLLER DİZİNİ ... viii
ÇİZELGELER DİZİNİ ... ix
SİMGELER VE KISALTMALAR ... x
1.GİRİŞ ... 1
2. KAYNAK ÖZETLERİ ... 6
3. KURAMSAL TEMELLER ... 29
3.1. Yangının Betonarme Elemanlara Etkileri ... 29
3.1.1. Yangın Etkisi ... 29
3.1.2. Yangının betona etkisi ... 30
3.1.2.1. Yangının çimento harcına etkisi ... 32
3.1.2.2. Yangının agregalara etkileri ... 33
3.1.3. Yangının betonun fiziksel ve termomekaniksel özelliklerine etkileri ... 34
3.1.3.1. Birim hacim ağırlıkta meydana gelen değişimler ... 34
3.1.3.2. Porozitede meydana gelen değişimler ... 35
3.1.3.3. Özgül ısıda meydana gelen değişimler ... 35
3.1.3.4. Isıl iletkenlikte meydana gelen değişimler ... 36
3.1.3.5. Renkte meydana gelen değişimler ... 37
3.1.3.6. Isıl genleşmede meydana gelen değişimler ... 38
3.1.4 Yangının betonun mekaniksel özelliklerine etkileri ... 39
3.1.4.1 Yangının basınç dayanımına etkisi ... 39
3.1.4.2. Yangının elastisite modülüne etkisi ... 41
3.2 Yüksek Dayanımlı Beton ... 41
3.3. Pirofillit ... 43
3.3.1 Pirofillitin mineralojik özellikleri ... 43
3.3.2 Pirofillitin fiziksel özellikleri ... 44
3.3.3 Pirofillitin kimyasal özellikleri ... 44
3.3.4. Pirofillitin genel kullanım alanları ... 45
3.3.5. Pirofillitin diğer kullanım alanları ... 45
4. MATERYAL VE YÖNTEM ... 47
4.1. Materyal ... 47 vi
4.1.1. Pirofillit ... 47
4.1.2 Çimento ... 47
4.1.3. Agrega ... 48
4.1.4. Karma suyu ... 49
4.1.5. Süper akışkanlaştırıcı ... 49
4.1.6. Diğer malzemeler ... 49
4.2. Yöntem ... 50
4.2.1. Agrega deneylerinde uygulanan yöntemler ... 50
4.2.2. Karışım oranı ve hesabı... 50
4.2.3. Hazırlanan Numune Tipleri ve Kür ... 51
4.2.4. Taze beton özellikleri ... 52
4.2.5. Sertleşmiş beton deneylerinde uygulanan yöntemler ... 52
4.2.5.1. Basınç dayanımı deneyi ... 52
4.2.5.2. Ultrason hızı deneyi ... 53
4.2.5.3. Yüksek sıcaklık deneyleri ... 55
5. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ... 57
5.1. Agrega Deneyleri ile İlgili Bulgular ve Tartışma ... 57
5.2. Taze Beton Deneyleri ile ilgili Bulgular ve Tartışma ... 57
5.3. Sertleşmiş Beton Deneyleri ile İlgili Bulgular ve Tartışma ... 57
5.3.1. Basınç Dayanımı ile ilgili bulgular ... 58
5.3.2. Ultrason hızı ile ilgili bulgular ... 59
5.3.3. Beton numunelerin yangın sonrası basınç dayanımı ... 61
5.3.4. Beton numunelerin yangın sonrası ultrason hızı... 66
5.3.5. Yangın sonrası dinamik elastisite modülü değeri ... 69
5.3.6. Basınç dayanımı ile ultrason hızı arasındaki ilişki ... 71
5.3.7. Yangın sonrası ağırlık kaybı ... 73
6.SONUÇ VE ÖNERİLER ... 75
7. KAYNAKLAR ... 77
vii
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 4. 1. Pirofillit ... 47
Şekil 4. 2. Basınç deneyinin yapıldığı pres. ... 53
Şekil 4. 3. Yüksek sıcaklık fırını ... 56
Şekil 5. 1. Kür sürelerine göre basınç dayanım değerlerindeki değişim ... 58
Şekil 5. 2. Kür süresine göre ultrason hızı değerlerindeki değişim ... 60
Şekil 5. 3. Havada soğutulan numunelerin sıcaklık basınç dayanımı ilişkisi ... 62
Şekil 5. 4. Suda soğutulmuş numunelerin sıcaklık basınç dayanımı ilişkisi ... 65
Şekil 5. 5. Havada soğutulmuş numunelerin sıcaklık ultrason hızı ilişkisi ... 67
Şekil 5. 6. Suda soğutulmuş numunelerin sıcaklık ultrason hızı ilişkisi ... 69
Şekil 5. 7. Dinamik elastisite modülü ... 70
Şekil 5. 8. Havada soğutulan numunelerin ultrason hızı basınç dayanımı ilişkisi ... 71
Şekil 5. 9. Suda soğutulan numunelerin ultrason hızı basınç dayanımı ilişkisi ... 72
Şekil 5. 10. Sıcaklığın ağırlık kaybına etkisi ... 73
viii
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 3. 1. Agrega türüne göre ısı iletim katsayısı ... 37
Çizelge 3. 2. Değişik tür agregalarla yapılmış betonların ısıl genleşmesi ... 39
Çizelge 3. 3. Pirofillitin kimyasal bileşimi... 45
Çizelge 3. 4. Pirofillitin tipik kimyasal analizi ... 45
Çizelge 4. 1. Karışımda kullanılan çimento ve pirofillit agregasının kimyasal bileşimi ... 48
Çizgelge 4. 2 Karışımda kullanılan çimentonun özellikleri ... 48
Çizgelge 4. 3. Karışımda kullanılan süper akışkanlaştırıcının teknik özellikleri ... 49
Çizelge 5. 1. Özgül ağırlık ve su emme oranı tayin deney sonuçları ... 57
Çizelge 5. 2. Karışımların çökme değeri ... 57
Çizelge 5. 3. Kür sürelerine göre basınç dayanım değerleri ... 58
Çizelge 5. 4. Kür sürelerine göre ultrason hızı değerleri ... 59
Çizelge 5. 5. Havada soğutulan numunelerin basınç dayanımları ... 61
Çizelge 5. 6. Suda soğutulan numunelerin basınç dayanımları ... 64
Çizelge 5. 7. Havada soğutulan numunelerin ultrason hızı değerleri ... 66
Çizelge 5. 8. Suda soğutulan numunelerin ultrason hızı değerleri ... 68
Çizelge 5. 9. Dinamik elastisite modülü değerleri ... 70
Çizelge 5. 10 Sıcaklığa bağlı ağırlık kayıpları ... 73
ix
SİMGELER VE KISALTMALAR
Al2O3 Alüminyum oksit
Ca(OH)2 Kalsiyum
CaO Kalsiyum oksit, sönmemiş kireç
CO2 Karbon dioksit
Cr2O3 Kromyum oksit
C-S-H Kalsiyum silikat hidrat DDT Dikloro difenil trikloroethan Fe2O3 Demir oksit
H2O Su
MgO Magnezyum oksit
Mn2O3 Manganez oksit
Na2O Sodyum oksit
PA Pirofillit agregası
PÇ Portland çimentosu
pH Hidrojenin gücü
SiO2 Silikon dioksit
TiO2 Titanyum dioksit
UPV Ultrason hızı
XRD X ışını kırınımı yöntemi
x
1.GİRİŞ
Beton; agrega, su, çimentonun ve gerektiğinde çeşitli katkı malzemeleri kullanılarak oluşturulan başlangıçta plastik bir kıvama sahip olan ancak zamanla çimentonun hidratasyonuyla sertleşen kompozit bir yapı malzemesidir. Beton en çok kullanılan yapı malzemelerinden biridir. Betonla istinat duvarları, su depoları, yollar, tüneller, santraller, barajlar havaalanları, limanlar vb. birçok yapı yapılmaktadır.
Dünyada her yıl yaklaşık 5,5 milyar ton beton üretilmektedir. Bu oran kişi başına 1000 kg beton üretildiğini ortaya çıkarmaktadır (Akçaözoğlu, 2001). Betonun diğer yapı malzemelerine göre en önemli bazı avantajları sıralandığında istenilen şekil ve boyutlarda üretilebilmesi, yüksek basınç dayanımına sahip olması, çelik donatı ile iyi aderansa sahip olması, diğer taşıyıcı malzemelere kıyasla yüksek sıcaklık ve yangın etkisine daha dayanıklı bir malzeme olması gibi özellikleri söylenebilir. Beton yanmayan madde oluşu, belirli bir süre için önemli bir zarar görmemesi ve zehirli gaz çıkarmaması ile yangın direnci yüksek bir malzemedir (Kızılkanat, 2010).
Yapı elemanları çeşitli çevresel etkilere karşı bazı kullanım ve güvenlik limitleri olacak şekilde tasarlanırlar. Yangın etkisi en şiddetli dış etkilerden biridir ve bu etkiye karşı yapı elemanlarının gereken şekilde güvenli olması gerekmektedir (Kodur and Phan, 2007). Yangın esnasında meydana gelen yüksek sıcaklık etkisinin yapı davranışını nasıl etkileyeceğini anlayabilmek için o yapıyı oluşturan malzemelerin tek tek yüksek sıcaklıklarda ki davranışlarını bilmek gerekmektedir.
Bilindiği gibi normal sıcaklıkta ki tasarımlar oda sıcaklığına göre yapılmaktadır.
Sıcaklık arttıkça yapı malzemelerinin davranışları değişmektedir (Burnaz, 2010).
Birçok ülkenin yangına karşı korunma yönetmelikleri bulunmaktadır. Bu yönetmeliklere göre bir binada bulunan bütün yapısal elemanların taşıyıcı olup olmadığı dikkate alınmaksızın belli bir süre yangına karşı dirençli olması gerekmektedir. Binalarda oluşan yangınlar esnasında 1200 ºC’ye ulaşan sıcaklık değerleri ölçülmüştür. Bu sıcaklık değerlerinde çeliğin yumuşayarak dayanım kaybettiği, ahşabın tamamen yandığı beton ve taşların ise parçalanıp döküldüğü görülmüştür. Ancak beton diğer yapı malzemelerine nazaran yangın dayanımı daha yüksek bir malzemedir (Gülce, 2009). Beton yapıların yangın etkisine maruz kaldığında belli bir süre dayanması can ve mal kaybının önlenebilmesi için gereklidir
1
(Seçer, 2008). Bu nedenle yangın için alınan diğer tedbirler başarısız olduğunda yapısal bütünlük son defans hattını oluşturmaktadır (Kodur and Phan, 2007).
Konut, okul, fabrika, işyeri gibi binalar, tünel, köprü ve petrol platformu gibi yapılar işlevleri gereği veya yangın nedeni ile yüksek sıcaklık etkisinde kalabilirler (Kızılkanat, 2010). Betonun yangına karşı direnci yangın süresine ve ulaşılan sıcaklık değerine bağlıdır. Ayrıca ısının betonun ne kadar içine işlediği de çok önemli bir parametredir. Yüksek sıcaklık altında betonun kimyasal yapısı, fiziksel yapısı ve nem muhtevası değişime uğrar. Bu değişimler ilk olarak harçta görülür sonrasında agregada da oluşmaya başlar. Yüksek sıcaklıklara ısınma sertleşmiş harçta dehidratasyonlara neden olur ve kalsiyum hidroksit kalsiyum oksite dönüşerek kimyasal bağ suları serbest su durumuna geçer. Ayrıca agregalar buharlaşabilen sularını kaybeder, hidrate agregalar dehidratasyona uğrarlar ve büyük hacimsel genişlemelere neden olan kristal yapı değişimleri meydana gelir (Kızılkanat et al, 2013). Bu durumda betonda ilk sıcaklık durumuna göre termal uyumsuzluklar oluşur.
Bu durumda betonun dayanımında önemli düşüşler olur ve Fransa’da İngiliz Tüneli (1996 ve 2008), Mont Blanc (1999), Frejus (2005); Danimarka’da Storebealt (1994);
Avusturya’da Tauern (1999) ; İsviçre’de Gotthard Tüneli (2001) örneklerinde olduğu gibi yapıda güvenlik problemleri oluşur (Xing et al, 2015).
Önceki çalışmalar gösteriyor ki beton yapılar 300°C üzerindeki sıcaklıklarda dayanımlarını hızla kaybetmeye başlarlar. Betonun yüksek sıcaklığa bağlı olarak mukavemetinde ki azalma yapısal suyun kaybedilmesi ve kalsiyum hidroksit ve etrenjit gibi hidratların dehidrasyonundan sonra kalsiyum silikat hidrat (C-S-H) yapısının bozulmasıyla meydana gelir. Bu dehidratasyonlar özellikle yüksek yoğunluklu ve düşük poroziteli betonlarda iç termal stresin oluşmasına neden olurlar.
Sıcaklık arttıkça beton içindeki buhar basıncının artmasıyla buhar betonun porozite yapısı nedeniyle kaçacak yer bulamaz. Bunun sonucu olarak betonda çatlamalar ve agrega ile harç arasında termal uyumsuzluklar oluşmaya başlar ve betonda parçalanmalar olur (Khalaf and Huang, 2016).
Yüksek dayanımlı beton normal betonda dayanım ve durabilite özelliklerini iyileştirmek için dizayn edilen özel bir beton türüdür. Amerikan Beton Enstitüsü (ACI 363R)’ne göre yüksek dayanımlı beton, 28 günlük dayanımı en az 41 MPa olan
2
farklılıklar sıcaklık etkisinde betonun termal iletkenliğini, termal genleşme katsayısını ve performansını önemli oranda etkiler (Güler, 2010). Betonu oluşturan agrega ve çimento sıcaklığa bağlı olarak farklı hacim artışları gösterir. Oluşan bu farklı hacim artışları betonda çatlamalara neden olur. Böylece betonun durabilitesinde azalmalar görülür (Yoon et al., 2015). Bu nedenle betonda doğru agrega seçimi çok önemlidir.
Pirofillit Al2Si4O10(OH)2 teorik formülüne sahip hidrate bir alümina silikattır.
Pirofillit birçok fiziksel özelliği bakımından talka benzemektedir ancak talktan daha serttir ve yüksek sıcaklıklarda akışkan bir hal almaz. Pirofillit oldukça yumuşak silikat tabakaları şeklinde meydana gelmiş bir malzemedir. Sertliği mohs sertlik skalasına göre 5 civarındadır. Özgül kütlesi 2,8-2,9 arasındadır. Şeffaftan opağa kadar değişen görünümleri bulunmaktadır (Yılmaz, 2007; Anonim, 2001).
Bu çalışmanın amacı yangına dayanıklı olduğu bilinen pirofilliti agrega olarak kullanarak yüksek dayanımlı beton üretmek ve bu betonun basınç dayanımı, ultrason hızı ve yangın sonrası, basınç dayanımı, ultrason hızı, kütle kaybı, elastisite modülü ve soğutma şekli gibi özelliklerini incelemektir. Deneysel çalışmada dozaj ve su/bağlayıcı oranı sabit tutulmuş olup, sırasıyla 400 kg/m3 ve 0,35’dir. Yapılan çalışmada hem kaba, hem ince agrega olarak kireç taşı yerine sırasıyla %0, %25,
%50, %75 ve %100 oranlarında pirofillit agregası kullanılmıştır. Ayrıca karışımlarda pirofillit agregası artışına paralel olarak sırasıyla %1, %1,25, %1,5, %1,75 ve %2 şeklinde artan oranlarda süper akışkanlaştırıcı kimyasal kullanılmıştır. 5 adet karışım grubu hazırlanmış olup, bu karışımların her biri için 39 adet silindir numune dökülmüştür. Numuneler 10x20 cm boyutlarındadır. Hazırlanan numuneler 1 gün oda sıcaklığında bekletildikten sonra kür havuzuna yerleştirilmiştir. Numuneler 7, 28 ve 90 günlük periyotlarda kürde bekletilmiştir. Sonrasında kürden çıkarılan numuneler 23, 150, 300, 450, 600 ve 750°C sıcaklıklara maruz bırakılmış ve bu numunelerden bir kısmı havada soğumaya bırakılırken, bir kısmı suda soğutulup yangın ve soğutma şeklinin etkisi incelenmiştir.
Bir sonraki bölümde daha önceden yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Üçüncü bölümde yangının betonarme elemanlara etkileri, yüksek dayanımlı beton ve pirofillit hakkında bilgiler verilmiştir. Dördüncü bölüm materyal ve yöntem
4
kısımlarından oluşmaktadır. Materyal kısmında çalışmada kullanılan malzemelerin özellikleri, yöntem kısmında ise karışım oranları ve hesabı ile üretilen yüksek dayanımlı betonlar üzerinde yapılan deney metotları anlatılmaktadır. Beşinci bölüm araştırma bulguları tartışma bölümüdür. Bu bölümde elde edilen deney sonuçları ve bu sonuçların tartışmaları yer almaktadır. Çalışmanın bütününden çıkarılan sonuçlar ve öneriler altıncı bölümde bulunmaktadır. Yedinci ve son bölüm kaynaklar listesinin yer aldığı kaynaklar bölümüdür.
5
2. KAYNAK ÖZETLERİ
Chan et al. (1999) yüksek dayanımlı betonların ve normal dayanımlı betonların yüksek sıcaklık sonrası kalan dayanımlarını ve gözenek yapılarını incelemişlerdir. Bu amaçla yüksek dayanımlı ve normal dayanımlı beton numuneler hazırlamışlardır. Numunelerin hazırlanmasında normal Portland çimentosu, kırma granit, kum ve süper akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Tüm numuneler 400, 600, 800, 1000 ve 1200°C sıcaklığa kadar ısıtılmıştır. Hedeflenen sıcaklık değerinde numuneler bir saat tutulmuş sonrasında numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılmıştır. Gözenek yapısı yayılımının tespiti için cıva porozimetresi kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde 400°C’ye kadar dayanımda küçük oranlarda azalma olduğu görülmüştür. Bu sıcaklık değerine kadar yüksek dayanımlı betondaki dayanım kaybı %1-10 arasında normal dayanımlı betonda ise %15 oranında bir dayanım kaybı meydana gelmiştir. En şiddetli dayanım kayıpları 400- 600°C arasında meydana gelmiştir. Bunun nedeni olarak ise C-S-H jellerinin bu sıcaklık değerleri arasında dehidratasyona uğraması olarak düşünülmüştür. Bu sıcaklık değerleri arasında da yüksek dayanımlı betonun kalan dayanım yüzdesi normal dayanımlı betondan daha yüksektir. 800°C’nin üstündeki sıcaklıklarda ilk dayanımın %9-20’si kalabilmiştir. Bu sıcaklıklarda hem normal dayanımlı beton numunelerde hem yüksek dayanımlı beton numunelerde yapısal hasarlar oluşmuştur.
Yarmada çekme dayanımının yüksek sıcaklığa bağlı olarak hem normal dayanımlı beton numunelerde hem de yüksek dayanımlı beton numunelerde hızlı bir düşüş gösterdiği görülmüştür. Bunun nedeni ise sıcaklığa bağlı olarak oluşan çatlakların olduğu bildirilmiştir. Bu çatlakların çekme dayanımını basınç dayanımından daha fazla etkilediği belirtilmiştir.
Chan et al. (2000) yüksek performanslı betonla normal dayanımlı betonun farklı yüksek sıcaklıklarda ve farklı soğutma metotlarında davranışlarını incelemişlerdir. Yapılan çalışmada normal Portland çimentosu ve kırma granit taşı, silis dumanı, uçucu kül, naftalin sülfonat bazlı süper akışkanlaştırıcı ve propolipilen ile çelik lif kullanılmıştır. Hazırlanan numuneler yüksek sıcaklığa maruz bırakılmak için dakikada 5-7°C yükselen elektrik fırına koyulmuşlardır. Numuneler hedeflenen sıcaklık değerine ulaştığında bu değerde bir saat bekletilmiştir. Numuneleri soğutmak için iki farklı metot kullanılmıştır. Bunlardan ilkinde numuneler fırın
6
içerisinde soğumaya bırakılmış diğerinde ise numuneler su dolu bir tanka koyulmuştur. Yapılan deneyler sonucunda 800°C sıcaklığa maruz bırakılıp yavaş soğumaya bırakılan yüksek performanslı betonların kalan basınç dayanımları %26- 34 oranındadır. Çabuk soğutulan yüksek performanslı beton numunelerde bu oran
%22-28’dir. 1100°C sıcaklıkta yüksek performanslı betonun yavaş soğutulan numunelerinde kalan dayanım %8-12 iken çabuk soğutulan numunelerinde kalan dayanım %8-10 civarında olmuştur. Çelik lif ve polipropilen lif kullanımının yüksek sıcaklıkta betonda meydana gelen hasarı azalttığı görülmüştür. Polipropilen lif kullanımının parçalanma etkisini azalttığı tespit edilmiştir. Çabuk soğutma etkisinin termal şoka neden olduğu bununda beton dayanımın azalmasında etkili olduğu görülmüştür. Ancak çabuk soğumanın betonun parçalanmasına bir etkisinin olduğu görülmemiştir. Aynı sıcaklık değerinde yüksek performanslı betonun gözeneklerinde ki artış oranının normal dayanımlı betonun gözeneklerinde ki artışa göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir.
Khan (2002) yaptığı çalışmada harcın, betonun ve agregaların ısıl iletkenliğini ve bu duruma nem içeriğinin etkisini araştırmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde agregaların ve harcın nem muhtevası arttıkça ısıl iletkenliğin arttığı tespit edilmiştir. Kullanılan agrega tipinin hem harçta hem betonda ısıl iletkenliğe önemli derecede etki ettiği belirtilmiştir.
Handoo et al. (2002) yaptıkları çalışmada 1000°C’ye kadar çeşitli yüksek sıcaklık değerlerine maruz bırakılmış beton numunelerde meydana gelen fizikokimyasal, mineralojik ve morfolojik değişimleri incelemişlerdir. Numunelerde standart Portland çimentosu ve silisli agregalar kullanılmıştır. Yapılan deneylerde ultrason hızı değerlerinde en hızlı düşüşlerin 300 ve 700°C arasında olduğu görülmüştür. Bu sıcaklık aralığında ultrason hızı 3,57 km/s’den 0,33 km/s’ye kadar düşmüştür. Basınç dayanımındaki düşüş 500°C’den sonra çok hızlı olmuştur.
Portlandit 700°C’nin üzerinde tamamen bozulmuş 900°C’nin üstünde ise iç taraflarda da tamamen bozulma meydana gelmiştir. Morfolojik çalışmalar neticesinde 600°C’nin üstü sıcaklıklarda kalsiyum hidroksit kristallerinde ve C-S-H jelinde büyük bozulmalar meydana geldiği görülmüştür.
7
Kodur and Sultan (2003) yılında yaptıkları çalışmayla yüksek sıcaklığın yüksek dayanımlı betonun termal özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Bu amaçla karbonat ve silikat esaslı agrega içeren numuneler ve çelik lif içeren ve içermeyen numuneler üretmişlerdir. Tüm numuneler de standart çimento ve silis esaslı kum kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda sıcaklık değerinin yükselmesiyle hem karbonat esaslı agrega içeren numunelerde hem de silikat esaslı agrega içeren numunelerde ısıl iletkenliğin azaldığı görüldüğü belirtilmiştir. 200- 800°C arasında silikat esaslı agrega içeren numunelerin ısıl iletkenliğinin karbonat esaslı agrega içeren numunelere göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Öz ısı değerinin silikat esaslı agrega içeren numunelerde 150-400°C aralığında zirveye ulaştığı, karbonat esaslı agrega içeren numunelerde ise 500°C’de en yüksek değere geldiği görülmüştür. Silis esaslı agrega ile üretilen betonlarda termal genleşmenin karbonat esaslı agrega ile üretilen betonlardan fazla olduğu tespit edilmiştir. Sıcaklık artışına bağlı kütle kaybının büyük ölçüde kullanılan agrega tipine bağlı olduğu ifade edilmiş ve karbonat esaslı agrega ile üretilen numunelerde ki kütle kaybının silis esaslı agrega ile üretilen numunelerden daha fazla olduğu bildirilmiştir.
Hernandez-Olivares and Barluenga (2004) yaptıkları çalışmayla geri dönüşüm araç lastiklerinden elde edilen liflerin kullanımının yüksek dayanımlı betonların yangın performansına etkilerini araştırmışlardır. Numunelerde %0, %3,
%5 ve %8 oranında lif kullanılmıştır. Ayrıca kaba ve ince agrega olarak silisli agregalar, süper akışkanlaştırıcı ve silis dumanı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda kauçuk katkı kullanımının yüksek dayanımlı betonun basınç dayanımını ve rijitliğini azalttığı görülmüştür. Kauçuk lif kullanımın betonda parça atma riskini azalttığını ayrıca sıcaklığın beton elamanın daha derin kısmına zarar vermesini engellediği tespit edilmiştir.
Yüzer et al. (2004) yaptıkları çalışmada yüksek sıcaklık ve soğuma etkisinin normal ve silis dumanı kullanılmış harçların üzerindeki etkilerini araştırmışlardır.
Hazırlanan numuneler 100, 200, 300, 600, 900, 1200°C’ye kadar ısıtılmıştır.
Soğutma işlemi hızlı soğutma ve yavaş soğutma olarak iki şekilde gerçekleştirilmiştir. Çabuk soğutmada fırından çıkarılan numuneler içi oda sıcaklığında su ile dolu olan test tüplerine yerleştirilmiştir. Su ısındıkça numune başka bir test tüpüne koyulmuş numune oda sıcaklığına gelinceye kadar bu işleme
8
devam edilmiştir. Yavaş soğutmada ise fırından çıkarılan numuneler çubukların üzerine yerleştirilmiş böylece numunelerin her yerinin havayla temas etmesi sağlanarak soğumaya bırakılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde harç için kritik sıcaklık eşiği 300°C olarak belirtilmiştir. Bu sıcaklık değerinden sonra numunelerde daha hızlı bir şekilde dayanım kaybı olduğu görülmüştür. 600°C’nin üzerinde silis dumanlı harçlarda ki basınç dayanım kaybı normal harçlardaki basınç dayanım kaybından fazla olduğu görülmüştür. Suda soğumanın havaya soğumaya nazaran daha tehlikeli bir etkisi olduğu belirlenmiştir.
Li et al. (2004) yaptıkları çalışmada yüksek sıcaklığa maruz bırakılmış yüksek dayanımlı betonun ve normal dayanımlı betonun basınç dayanımlarını, yarmada çekme dayanımlarını ve eğilme dayanımlarını incelemişlerdir. Yapılan çalışmada 42,5 Portland çimentosu, dere kumu, kırma bazalt taşı, uçucu kül ve su azaltıcı katkı malzemesi kullanılmıştır. Yapılan deneyler neticesinde C70 beton sınıfında olan numunelerin 200, 400, 600 ve 1000°C sıcaklık değerlerinden sonra sırasıyla sahip oldukları basınç dayanımların %82, %63, %58 ve %27’sini koruyabildiği görülmüştür. Bu numuneler yarmada çekme dayanımlarının sırasıyla
%86, %82, %52 ve %16’sını eğilme dayanımlarının ise sırasıyla %85, %44, %16 ve
%7’sini koruyabilmişlerdir. Numune boyutlarının büyümesiyle birlikte yangın dayanımının da arttığı görülmüştür.
Chan and Liu (2004) yüksek dayanımlı beton ve hibrit lifli donatılı yüksek dayanımlı betonun yüksek sıcaklık etkisinden sonraki kalan dayanımlarını incelemişlerdir. Bu çalışmada standart Portland çimentosu, dere kumu, kırma kireç taşı, silis dumanı, uçucu kül ve süper akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Ayrıca karışımlarda karbon, çelik ve polipropilen olmak üzere üç çeşit lif kullanılmıştır.
Numuneler dakikada 10°C sıcaklık artışıyla 200, 400, 600 ve 800°C olmak üzere 4 farklı sıcaklık değerine kadar ısıtılmıştır. Hedeflenen sıcaklık değerine ulaştığında numuneler bu sıcaklık değerinde 3 saat bekletilmiştir. Sonrasında numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde sıcaklık değeri yükseldikçe yüksek dayanımlı betonun parçalanma olasılığının arttığı görülmüştür.
Karbon ve çelik lif kullanımının bu parçalanma durumunu geciktirdiği tespit edilmiştir. Polipropilen lif kullanımının ise parçalanmayı tamamen önleyebileceği
9
ortaya çıkarılmıştır. Lif kullanımının yüksek sıcaklık etkisi sonrasında mekanik özelliklerde daha iyi sonuç verdiği belirlenmiştir.
Savva et al. (2005) %10-30 arasında puzolanik malzeme içeren betonlara yüksek sıcaklık etkisini hasarsız muayene yöntemleriyle anlamaya çalışmışlardır. Bu çalışma için iki numune serisi hazırlanmıştır. Birinci serideki numuneler kırma kireç taşı ile hazırlanırken ikinci seride ki numuneler silikatlı agregalarla hazırlanmıştır.
Su/bağlayıcı oranı 0,6 olarak belirlenmiştir. Çalışmada bağlayıcı malzeme olarak CEM I 42,5 N çimento ve bu çimento yerine çeşitli oranlarda katılan üç farklı tür puzolan malzeme kullanılmıştır. Numuneler 100, 300, 600 ve 750°C olmak üzere 4 farklı sıcaklık değerine getirilmiştir. Numuneler hedeflenen sıcaklık değerine ulaştığında bu sıcaklık değerinde 2 saat bekletilmiş sonrasında ise fırının kapağı açılarak numunelerin soğuması beklenmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde 100°C sıcaklığa kadar ısıtma işleminde numunelerin ilk dayanımlarında bağlayıcı tipine bağlı olarak çok az miktarda değiştiği görülmüştür. Numunelerin bu sıcaklık değerine kadar ilk basınç dayanımlarına göre dayanımları kırma kireç taşlı numunelerde - %9 ile + %8 arasında değişirken silis agregalı numunelerde bu değerler - %3 ile + %24 arasında olmuştur. 300°C sıcaklık değerinde kırma kireç taşlı numunelerdeki basınç dayanımı - %8 ile + %14 arasında değişirken silis agregalı numunelerde basınç dayanımı %5 ile %39 arasında değişmiştir. Puzolanik malzeme içeren ve silis agregalı numuneler için en iyi sıcaklık değerinin 300°C olduğu tespit edilmiştir. 300°C üstü sıcaklıklarda dayanım kayıplarının daha belirgin olduğu görülmüştür. 600°C sıcaklıkta kırma kireç taşlı numunelerde basınç dayanımlarında ki kayıp %47 ile %60 arasında olmuştur. Silisli agrega içeren numunelerde ise bu sıcaklık değerindeki basınç dayanım kaybı %51 ile %68 arasındadır. 600°C üstü sıcaklıklarda numunelerde büyük oranda bozulma meydana gelmiştir ve kalan basınç dayanımları %7 ile %25 arasında olmuştur. 300°C sıcaklığa kadar ultrason hızı değerlerine, kullanılan puzolan tipi ve oranı ile kullanılan agrega tipinin çok fazla etkisi olmadığı görülmüştür. Yükselen sıcaklık değerlerinde silis agregalı numunelerin ultrason hızı değerlerinde ki düşüşün kırma kireç taşlı numunelere göre daha fazla olduğu belirtilmiştir.
Georgali and Tsakiridis (2005) yangın etkisinde kalmış bir betonun ince bir tabakasını mikroskopla inceleyerek agregalarda, harçta, gözeneklerde meydana gelen
10
değişimleri ve beton-harç ayrışması ile oluşan çatlakları değerlendirmeye çalışmışlardır. Bu amaçla yangına maruz kalmış 15 yaşındaki bir binanın birinci katından karot numuneler alınmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde mikroskobik gözlemlerde merkeze doğru paralel birçok çatlaklar görülmüştür. Bu çatlakların sebebi yangın söndürülmesi sırasında oluşan çabuk soğuma nedeniyle iç kısımlarda oluşan çatlamalar olduğu bildirilmiştir. Parçalanmalar ve patlamalar ateşin temas ettiği yüzeyde 575°C sıcaklıkta görülmüştür. Donatıya ulaşabilen derin çatlakların ise 790°C sıcaklıkta meydana geldiği tespit edilmiştir. 800°C ulaşıldığında betonun renginin griye döndüğüne inanılmaktadır. Alınan karotlarda yapılan basınç dayanımı deneyinde numunelerin sahip olduğu ilk dayanıma göre %70 basınç dayanım kaybı yaşadıkları görülmüştür. Buna göre sıcaklığın 700°C’yi geçtiği düşünülebilir.
Yapılan çatlak yoğunluğu testlerine göre betonun donatıya yakın kısımlarının sıcaklığı 800°C’yi geçmezken yüzeyde oluşan sıcaklığın 950-1000°C olduğu belirtilmiştir.
Husem (2006) çeşitli sıcaklık değerlerine maruz bırakılan yüksek dayanımlı betonun ve normal dayanımlı betonun suda ve havada soğutulmasından sonraki özelliklerini incelemiştir. Normal dayanımlı beton ve yüksek dayanımlı beton için kırma kireç taşı kullanılmıştır. Yüksek dayanımlı beton için PC 42,5 çimento normal dayanımlı beton için PC 32,5 çimento kullanılmıştır. Ayrıca yüksek dayanımlı beton üretimi için silis dumanı ve süper akışkanlaştırıcı kimyasal kullanılmıştır. Yüksek dayanımlı betonda su/çimento oranı 0,30 normal dayanımlı betonda ise 0,50 olarak belirlenmiştir. Elde edilen numuneler 200, 400, 600, 800 ve 1000°C’ye kadar ısıtılmıştır. Isıtılan bu numunelerin bir kısmı havada soğumaya bırakılırken diğer bir kısmı suda soğutulmuştur. Yapılan çalışmalar neticesinde normal dayanımlı betonun farklı sıcaklıklarda kontrol numunesine göre eğilme dayanımı 200°C’de %21, 400°C’de %33, 600°C’de %58 ve 800°C’de %63 azalmıştır. Suda soğutulan normal betonun farklı sıcaklık değerlerindeki basınç dayanımı kontrol numunesine göre 200°C’de %22, 400°C’de %36, 600°C’de %68 ve 800°C’de %84 azalmıştır. Havada soğutulmuş normal dayanımlı betonun farklı sıcaklıklarda ki basınç dayanımı kontrol numunesine göre 200°C’de %7, 400°C’de %12, 600 °C’de %27 ve 800°C’de %47 azalmıştır. Suda soğutulan normal betonun farklı sıcaklık değerleri için basınç dayanım değerleri kontrol numunesinin basınç dayanımına göre 200°C’de %27, 400°C’de %29, 600°C’de %44 azalmıştır. 800°C ve 1000°C sıcaklık değerlerinde
11
ölçüm yapılamamıştır. Havada soğutulmuş yüksek dayanımlı betonun farklı sıcaklıklarda ki basınç dayanımı kontrol numunesine göre 200°C’de %32, 400°C’de
%23, 600°C’de %26, 800°C’de %51 ve 1000°C’de %75 azaldığı belirlenmiştir. Suda soğutulan yüksek dayanımlı beton numunelerin farklı sıcaklıklardaki basınç dayanım değerleri kontrol numunesinin basınç dayanımına göre 200°C’de %33, 400°C’de
%29, 600°C’de %34 ve 800°C’de %56 azaldığı belirlenmiştir. 1000°C’de suda soğutulan yüksek dayanımlı beton dağıldığı için sonuç alınamamıştır.
Karanfil (2007) yaptığı çalışmada paspayı kalınlığının etkisini araştırmak için 20, 30, 40 ve 50 mm paspaylarına sahip dört farklı beton karışımı hazırlayarak bu numuneleri 100, 200, 300, 400, 500 ve 800°C sıcaklıklara maruz bırakmıştır. Bu karışımlardan bir grup kontrol grubu olmak üzere diğer gruplarda sırasıyla %10, %20 ve %30 oranlarında çimento yerine pişmiş kil kullanılmıştır. Karışımlarda agrega olarak pişmiş tuğla tozu ve kırma taş agrega kullanılmıştır. 30-40 mm arasında paspayının, donatıları yüksek sıcaklık etkisinden koruyarak akma ve çekme dayanım kayıplarını azalttığı görülmüştür. Paspayı olan numunelerdeki donatıların çekme dayanımlarının paspayı olmayan numunelere göre % 15 oranında daha fazla olduğu tespit edilmiştir. 500°C sıcaklığa kadar beton içindeki donatıların dayanımlarının yaklaşık aynı olduğu ancak bu sıcaklık değeri geçildikten sonra donatılarda %60’a varan dayanım kayıplarının meydana geldiği tespit edilmiştir.
Arıöz (2007) yaptığı çalışmada dere agregası ve kırma kireç taşı ile farklı karışım oranlarında hazırlanmış betonların yüksek sıcaklık etkisi altında fiziksel ve mekaniksel davranışını araştırmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde beton yüzeylerinde 400°C’ye kadar gözle görülür bir değişim fark edilmemiştir. Beton yüzeyinde ki çatlaklar 600°C sıcaklıktan itibaren başlamıştır. Bu çatlaklar 800°C’de iyice belirginleşmiş, 1000°C sıcaklıkta ise aşırı biçimde artmıştır. 1200°C sıcaklıkta ise tüm numuneler tamamen dağılmıştır. Sıcaklık etkisinin artmasına paralel olarak numunelerde kütle azalışı meydana gelmiştir. 800°C sıcaklığa kadar kütlede meydana gelen azalış düzenli bir seyir izlerken 800°C’den sonra kütle kaybında ani bir artış meydana gelmiştir. Kullanılan agrega tipinin ve su/çimento oranının kütle kaybında önemli bir rolü olmadığı görülmüştür. 600°C sıcaklığa kadar kırma kireç taşı ile üretilen numunelerin dayanımında düzenli bir azalış meydana gelmiş, fakat bu sıcaklıktan sonra dayanım kaybında ani artış görülmüştür. Silikatlı dere agregası
12
ile imal edilen numunelerde yüksek sıcaklık etkisi daha fazla olmuştur. 600°C’de kalan dayanım kireç taşlı numunelerde %90 iken silikatlı dere agregası ile yapılan numunelerde %50 olmuştur.
Seçer (2008) polipropilen lif uzunluğunun, hava sürükleyici katkıyla beton içine sürüklenmiş hava oranının ve genleştirilmiş perlit agregası kullanımının yüksek performanslı betonların yangın dayanımını nasıl etkilediğini ve yangın etkisine maruz kalmış bu beton elemanların cam fiber takviyeli polimer ile sarmanın basınç dayanımı üzerindeki etkilerini araştırmıştır. Çalışmada agrega olarak doğal dere agregası ve bu doğal agrega yerine sırasıyla %35, %70 ve %100 oranında genleştirilmiş perlit agregası kullanılmıştır. Ayrıca mineral katkı malzemesi olarak çimento dozajının %7’si oranında silis dumanı, süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkı, hava sürükleyici kimyasal katkı ve cam fiber lif karışımlara eklenmiştir. Su/çimento oranı 0,30 çimento dozajı 500 kg/m3 olarak belirlenmiştir. Hazırlanan tüm gruplar 300, 500 ve 700°C sıcaklık değerlerine ısıtılmışlardır. Sıcaklık etkisi sonrasında dayanımı en yüksek çıkan grubun polipropilen lif kullanılmış gruplar olduğu görülmüştür. Betonda genleştirilmiş perlit agregası kullanımının beton dayanımını azalttığı tespit edilmiş, ancak sıcaklığın artmasına bağlı basınç dayanım kaybının perlit agregalı numunelerde daha az olduğu belirlenmiştir. Hava sürükleyici katkı malzemesi kullanımının yüksek sıcaklık etkisi sonrası basınç dayanım kayıplarını azalttığı görülmüştür. Yüksek sıcaklık etkisine maruz kalan numunelerin cam fiber takviyeli polimer malzeme ile sarılmasıyla basınç dayanımlarında önemli ölçüde iyileşmeler olduğu tespit edilmiştir.
Gülce (2009) yaptığı çalışmada farklı çimento türleri ile hazırlanan harçların yüksek sıcaklık etkisi karşısında gösterdikleri davranışları incelemiştir. Numune üretiminde CEM I 42,5 R, CEM II/A-M (P-L) 42,5 R, CEM III/A 32,5 N, CEM IV/B (P- V) 32,5 R olmak üzere dört farklı tip çimento kullanılmıştır. Hazırlanan harçlar 150, 300, 450, 600 ve 900ºC sıcaklık değerlerinde değerlendirilmiştir. Farklı çimento türleriyle hazırlanan harçlarda 300ºC’ye kadar önemli bir basınç dayanım kaybı olmadığı görülmüştür. 150 ve 300ºC sıcaklıklara maruz kalan CEM I 42,5 R ile hazırlanan suda soğutulan numunelerin, CEM II/A-M (P-L) 42,5 R ile hazırlanan havada soğutulan numunelerin ve CEM III/A 32,5 N ile hazırlanıp suda soğutulan numunelerin basınç dayanımlarının arttığı tespit edilmiştir. Ancak sıcaklık 450ºC’ye ulaştığında CEM I 42,5
13
R ile hazırlanıp suda soğutulan ve CEM III/A 32,5 N ile hazırlanıp suda soğutulan numune grubu hariç diğer grupların basınç dayanımlarında %30 oranında dayanım kaybı olmuştur.
Tanaçan et al. (2009) hava sürüklenmiş betona yüksek sıcaklık etkisinin ve yüksek sıcaklık etkisi sonrası soğutma şeklinin etkilerini araştırmışlardır. Bu amaçla hazırlanan hava sürüklenmiş betonlar 100, 200, 400, 600, 800 ve 965°C sıcaklık değerlerine kadar ısıtılmıştır. Sonrasında numunelerin bir kısmı havada kendi halinde soğumaya bırakılırken diğer grup su içinde soğumaya bırakılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde numunelerin 200°C’ye kadar ısıtılmasında dayanımda artış gözlemlenmiştir. 400°C’de kimyasal ayrışmaların başlamasıyla beraber kılcal mikro çatlakların oluşmaya başladığı bildirilmiştir. 600°C’ye kadar numunelerin dayanımını koruduğu ancak 600 ile 800°C arasında dayanımda kademeli olarak azalma olduğu belirtilmiştir. 800°C’den sonra ise sinterleme reaksiyonları sonucunda dayanımda ani düşüşlerin olduğu görülmüştür. Hava sürüklenmiş betonda en yüksek basınç dayanımının 200 ile 600°C arasında olduğu belirtilmiştir. Suda soğutma işleminin basınç dayanımında azalmaya neden olduğu gözlemlenmiştir. Ancak suda soğutma işleminin hemen sonrasındaki basınç dayanımı betonun kurumasından sonraki basınç dayanımından daha düşük olduğu görülmüştür.
Liu and Huang (2009) yaptıkları çalışmada yüksek akışkanlıklı reaktif pudra betonunun yangın performansını incelemişlerdir. Karışımlarda kuvars kumu, kuvars tozu, silis dumanı ve süper akışkanlaştırıcı kimyasal kullanılmıştır. Ayrıca reaktif pudra betonun davranışını karşılaştırmak için normal dayanımlı ve yüksek dayanımlı beton grupları hazırlanmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde yüksek sıcaklık etkisine bağlı olarak hem reaktif pudra betonunun, hem yüksek dayanımlı betonun, hem de normal dayanımlı betonun dayanımının azaldığı bu azalımın yangın süresine bağlı olarak değiştiği tespit edilmiştir. Yangın sonrası kalan dayanımlarda reaktif pudra betonunun kalan dayanımının normal dayanımlı beton ve yüksek dayanımlı betona göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir.
Yang et al. (2009) yaptıkları çalışmada yüksek sıcaklığa maruz kalmış betonların kalan basınç dayanımlarını ultrason hızı metoduyla anlamaya
14
çalışmışlardır. İnce agrega olarak dere kumu kaba agrega olarak kırma taş kullanılmıştır. Ayrıca karışıma süper akışkanlaştırıcı kimyasal katılmıştır. Elde edilen numuneler 90 gün kürde bekletilmiş kür süresinin sonunda numuneler elektrikli fırında 400, 500, 550 ve 600°C’ye kadar ısıtılmıştır. Numuneler belirlenen sıcaklık değerinde 0, 1 ve 2 saat bekletilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde yüksek sıcaklık sonrası kalan dayanımda ulaşılan en yüksek sıcaklık değerinin çok önemli olduğu, ancak bu sıcaklığa maruz kalma süresinin ise kalan dayanım değerine daha az etkisi olduğu belirlenmiştir.
Chen et al. (2009) yaptıkları çalışmada farklı kür süreleri uygulanmış beton numunelerin farklı sıcaklık değerlerinde ki basınç ve eğilme dayanımlarını araştırmışlardır. Bunun için 28 günlük basınç dayanımı 57,5 MPa olan Portland çimentosu ve ayrıca C sınıfı uçucu kül kullanılmıştır. İnce agrega olarak silisli dere kumu kaba agrega olarak ise kırma granit taşı kullanılmıştır. Numuneler 1, 3, 7, 14 ve 28 günlük olarak üretilmiştir. Elde edilen numuneler 200, 400, 600, 800 ve 1000°C sıcaklıklara maruz bırakılmıştır. İstenilen sıcaklık değerine ulaşıldığında numuneler bu sıcaklık değerinde 3 saat bekletilmiştir. Sonrasında çıkarılan numunelerin bir kısmı laboratuvar ortamında yavaş soğumaya bırakılırken diğer kısmı su ile çabuk soğutulmuştur. Soğutulan numuneler tekrar kür ortamına alınmış ve kürde 28 gün bekletilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde erken dönem betonlarda 800°C’ye kadar maruz kalınan sıcaklıklarda numunelerin kalan dayanımlarının %80-90 arasında olduğu görülmüştür. 200 ve 400°C sıcaklıklara maruz bırakılmış erken dönem betonların kür sonrası dayanımlarının kontrol numunesinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. 800°C’den düşük sıcaklıklara maruz bırakılmış erken dönem betonların içerisinde basınç dayanımı en iyi çıkan 3 günlük beton serisi olmuştur. Yüksek sıcaklığa maruz kalan numunelerin kür sonrası basınç değerleri 3 günlük > 7 günlük > 14 günlük > 28 günlük olarak tespit edilmiştir. Numuneler 1000°C sıcaklığa maruz bırakıldığında kür sonrası herhangi bir iyileşme olmamış ve basınç dayanımları kontrol numunesinden düşük çıkmıştır.
28 günlük seri dışındaki tüm numunelerde 800°C sıcaklığa kadar su ile soğutulan numunelerin dayanımının havada soğutulanlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür ancak 28 günlük seride durum bunun tam tersi olmuştur. 1000°C sıcaklığa maruz kalan numunelerde ise tüm serilerde havada soğutulan numunelerin dayanımları daha yüksek çıkmıştır.
15
Noumowe et al. (2009) kireç taşı ile yapılan betonun yüksek sıcaklığa maruz kalmasının etkisini inceleyerek nükleer uygulamalar için uygunluğunu anlamaya çalışmışlardır. Kaba agrega ve ince agrega olarak kırma kireç taşı kullanılmıştır.
Su/çimento oranı 0,43 kaba agrega/ince agrega oranı 1,1 olarak belirlenmiştir. Beton 28 günlük basınç dayanımı 40 MPa olacak şekilde dizayn edilmiştir. Numuneler dakikada 0,1°C yükselecek şekilde 110, 210 ve 310°C’ye kadar ısıtılmıştır.
Numuneler belirlenen sıcaklık değerinde 30 dakika bekletilmiştir. Daha sonra numuneler dakikada 1°C düşecek şekilde soğutulmuştur. Yapılan çalışmalar neticesinde kütle kaybının sıcaklık değeri arttıkça, arttığı görülmüştür. 110, 210 ve 310°C’de kütle kayıplarının sırasıyla %2,53, %5,8 ve %6,33 olduğu görülmüştür.
Sıcaklık yükseldikçe basınç dayanımında azalma olduğu tespit edilmiştir. Fakat 20- 110°C arasında bu azalmanın çok sınırlı olduğu belirtilmiştir. 210°C sıcaklıkta basınç dayanım kaybı %8 gibi önemli bir oranda olduğu görülmüştür. 310°C’de basınç dayanım kaybı ise %36 olmuştur.
Güler (2010) CEM I 42,5 R çimentosuna farklı mineral katkı malzemeleri katarak üretilen harç numunelerin yüksek sıcaklık sonrası meydana gelen mekanik özelliklerindeki değişimleri incelemiştir. CEM I 42,5 R çimento içerisine borlu çimento ve mineral katkı olarak da uçucu kül ve yüksek fırın cürufu ilave edilmiştir.
Yüksek sıcaklık etkisi 20, 200, 400 ve 600ºC sıcaklıklarda değerlendirilmiştir.
Yapılan çalışmalar neticesinde farklı mineral malzemeler kullanılarak üretilen harç numunelerinde basınç dayanımının genel olarak sıcaklık artışı ile azaldığı görülmüştür. Kür süresinin artmasının basınç dayanımında artışa neden olduğu görülmüştür. Sıcaklık 200ºC’ye ulaştığında %20 borlu çimento ve %10 yüksek fırın cürufu içeren numuneler de basınç dayanımında artış olmuştur. Fakat sıcaklık 600ºC’ye geldiğinde yüksek fırın cürufu içeren numuneler hariç tüm numunelerin basınç dayanımlarının %30’unu kaybetmiştir. Yüksek fırın cürufu içeren numuneler ise 600ºC’de dahi basınç dayanımlarının %80’inden fazlasını korumuştur. Ani basınç dayanım düşüşlerinin görüldüğü sıcaklık aralığı 400ºC ile 600ºC arası olduğu tespit edilmiştir. 600ºC’de en büyük dayanım kaybı %45 kayıpla %30 borlu çimento içeren numunelerde olmuştur.
Kızılkanat (2010) silis ve kalker esaslı agrega ve farklı puzolan türleri kullanarak ürettiği ve yüksek sıcaklık etkisine bıraktığı beton numunelerin
16
termofiziksel, fiziksel ve mekanik özelliklerinde meydana gelen değişimleri, sıcaklık ve rengin derinliğe bağlı değişimini ve basınç dayanımı-renk değişimi ile sıcaklık- renk değişimi arasındaki ilişkileri incelemiştir. Karışımlarda silis dumanı, uçucu kül, cüruf ve maksimum dane çapı 16 ve 22 mm olan silis ve kalker esaslı agrega kullanılmıştır. Kullanılan agrega türü, mineral katkı oranı ve maruz bırakılan sıcaklık süresine göre numuneler üç farklı gruba ayrılmıştır. I. grupta ince agrega olarak silis esaslı kum ile kalker esaslı kırma kum ve iri agrega olarak kalker esaslı kırma taş birlikte kullanılmış ve karışıma silis dumanı, uçucu kül ve cüruf katılmıştır. II. ve III.
gruptaki numuneler ise sadece silis ve sadece kalker esaslı agregalarla üretilmiş ve bazı karışımlara %10 puzolan katkısı yapılmıştır. Karışımlarda 350 kg/m3 bağlayıcı malzeme kullanılmış ve su/çimento oranı 0,5 olarak belirlenmiştir. Sabit çökme değerini yakalayabilmek için karışımlara değişik oranlarda süper akışkanlaştırıcı malzeme katılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde 600°C’ye kadar rengin değer bileşenlerinde önemli bir değişme olmadığı ancak 600°C ve üstü sıcaklıklarda renk değişimlerinin arttığı görülmüştür. Tüm numunelerin sıcaklık etkisine paralel olarak ultrason hızlarında düşüşler olmuştur. Betonun termofiziksel özelliklerinden ısı iletim katsayısının özellikle kullanılan agrega türüne göre farklılıklar gösterdiği ortaya konulmuştur. Basınç dayanımının artan sıcaklıkla birlikte azaldığı tespit edilmiştir. Çekme dayanımı ve basınç dayanımına sıcaklık etki süresinin önemli ölçüde etki ettiği belirtilmiştir. I. grup numunelerin 600°C’de basınç dayanımlarının yaklaşık yarısını, diğer grupların ise 600°C’de dayanımlarının %20’sini kaybettiği bildirilmiştir. Suda soğutmanın gerek çekme gerekse basınç dayanımlarına zararlı etkisi havada soğutmaya göre daha fazla olduğu belirtilmiştir.
Demirel and Keleştemur (2010) çimento yerine belli oranlarda ince öğütülmüş ponza ve silis dumanı kullanılarak yapılan betonun yüksek sıcaklık etkisi sonrasında ki mekaniksel ve fiziksel özelliklerini incelemeye çalışmışlardır. Bunun için üç set numune grubu hazırlanmıştır. Birinci grup kontrol grubudur ve hiçbir mineral katkı kullanılmamıştır. Diğer grupta ince öğütülmüş ponza, çimento yerine
%5, %10, %15 ve %20 oranlarında kullanılmıştır. En son grupta çimento yerine sabit olarak %10 silis dumanı kullanılmış ve %5, %10, %15 ve %20 oranlarında ince öğütülmüş ponza kullanılmıştır. Her grup 400, 600 ve 800°C sıcaklıklara maruz bırakılmıştır. Karışımlarda agrega olarak dere agregası kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde ince öğütülmüş ponza oranı arttıkça betonun basınç
17
dayanımının ve ultrason hızı değerinin düştüğü porozitesi ve kılcal geçirimlilik katsayısının arttığı tespit edilmiştir. Ağırlık kaybının sıcaklık değerinin artmasıyla beraber tüm numunelerde arttığı görülmüştür. En fazla ağırlık kaybı 800°C sıcaklığa maruz bırakılmış ince öğütülmüş ponza ve silis dumanının beraber kullanıldığı numunelerde olmuştur. 600°C sıcaklığın üstünde numunelerde basınç dayanım kaybının oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Ca(OH)2 ve C-S-H jelinin 800°C’de parçalanması nedeniyle betonda büyük ölçüde basınç dayanım kaybı olduğu bildirilmiştir. Ultrason hızı değerlerinde 400°C sonrasında çok hızlı düşüş olduğu tespit edilmiştir. Yapılan SEM incelemeleri neticesinde 600°C’nin üzerinde Ca(OH)2 ve C-S-H jelindeki bozulmaların iyice belirginleştiği görülmüştür. Ca(OH)2 ve C-S-H jeli normal koşullarda sahip olduklarından farklı amorf bir yapı gösterdiği tespit edilmiştir.
Pliya et al. (2011) polipropilen ve çelik lif kullanımının yüksek dayanımlı betona yüksek sıcaklıklarda ki etkisini araştırmışlardır. Bu amaçla farklı beton bileşenleri ile oluşturulan numuneler farklı ısınma soğuma döngüsüne bırakılmıştır.
Yapılan çalışmalar neticesinde 300°C’den sonra porozitede önemli oranda artış olduğu görülmüştür. Çelik lifli numunelerde porozite artışının polipropilen lifli numunelere göre daha az olduğu görülmüştür. Tüm numunelerde sıcaklık artışına bağlı kütle kayıpları olmuştur. Ancak kütle azalışının polipropilen lif içeren numunelerde daha fazla olduğu görülmüştür. En az kütle azalışı çelik lif içeren numunelerde olmuştur. Yüksek sıcaklık sonrası çelik lifli numunelerin ve polipropilen lifli numunelerin bağıl kalan dayanımları lif içermeyen beton gruplarına göre daha fazla olduğu belirtilmiştir.
Yüksel et al. (2011) yüksek fırın cürufu veya taban külünün ince agrega olarak kullanıldığı betonlarda yüksek sıcaklığın etkilerini araştırmışlardır. Çalışmada yüksek fırın cürufu ve taban külü kullanılmıştır. Kaba agrega ve ince agrega olarak kalkerli dere agregası kullanılmıştır. Ayrıca karışımlara çimento ağırlığının %10’u oranında mineral katkı malzemesi olarak uçucu kül katılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda betonda yüksek sıcaklığa bağlı oluşan kütle kaybının fırın cürufu ve taban külü kullanımından bağımsız olduğu tespit edilmiştir. Yüksek sıcaklık etkisine maruz kalan tüm numunelerin basınç dayanımı kontrol grubuna göre düşük çıkmıştır.
Ancak yüksek sıcaklıkta taban külü kullanılan numunelerin basınç dayanımları 18
yüksek sıcaklığa maruz kalmış yüksek fırın cüruflu numunelerden daha yüksek çıkmıştır. Yüksek fırın cürufu ve taban külü kullanılan betonların özelliklerinin kullanılmayan numunelere benzer özellikler gösterdiği tespit edilmiştir.
Mendes et al. (2012) yaptıkları çalışmada kalsiyum oksitin (CaO) rehidratasyonunun normal Portland çimentosu harcının dayanımının tamamını kaybetmesine yol açarken neden normal Portland çimentosu ile yapılan betonda sadece %65’lik bir dayanım kaybına neden olduğunu araştırmışlardır. Bu çalışmada normal Portland çimentosu ve yüksek fırın cürufu bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır. Su/bağlayıcı oranı 0,5 olarak belirlenmiştir. Kaba agrega olarak kırma bazalt taşı ince agrega olarak yıkanmış kum kullanılmıştır. Ayrıca karışımlara su azaltıcı katkıda eklenmiştir. Harç ve beton numuneler fırına koyulmuş sonrasında 750-800°C arasında numuneler 1 saat tutulmuş bu işlemden sonra numuneler 800°C sıcaklığa ulaşmış ve bu sıcaklık değerinde de 1 saat bekletilmiştir. Normal Portland çimento harcı normal Portland çimento betonuna göre daha hızlı su emdiğinden her numune için farklı bir CaOH2 kristal yapı formasyonu oluştuğu görülmüştür. Farklı kristal yapı formasyonlarının değişik oranlarda bozulmaya neden olduğu tespit edilmiştir.
Al-Sibahy and Edwards (2012) yeni tip bir hafif betonun yüksek sıcaklık altındaki davranışını incelemişlerdir. Geri dönüşüm cam ve metakaolin belli oranlarda kum ve çimento yerine kullanılmıştır. Kaba agrega olarak ise genleştirilmiş kil kullanılmıştır. Metakaolin %5 ve %10 oranlarında geri dönüşüm cam ise %15,
%30 ve %45 oranlarında kullanılmıştır. Su/çimento oranı 0,45 olarak ayarlanmıştır.
Yapılan deneyler neticesinde geri dönüşüm camın metakaolin ile birlikte kullanımının tatmin edici dayanım sağladığı görülmüştür. Hem kontrol numunesi hem de metakaolin ve geri dönüşüm cam ile yapılan numunelerin sıcaklık artışına bağlı kütle kayıpları paralellik göstermiştir. 800°C’de bu kayıp %20 oranında olmuştur. Metakaolin kullanımının yüksek sıcaklıklarda beton durabilitesini arttırdığı görülmüştür. En çok artış %10 metakaolin kullanılan grupta olmuştur. Yüksek oranda geri dönüşüm cam kullanımının yüksek sıcaklıklarda betonun dağılmasını arttırdığı belirlenmiştir. Ancak az oranda kullanıldığında yangın dayanımına katkıda bulunduğu belirtilmiştir.
19
Uçarkoşar (2013) yüksek sıcaklık etkisine maruz kalan polipropilen lif ve pirinç kabuğu katkılı yüksek dayanımlı betonun fiziksel, termofiziksel ve mekaniksel özelliklerinde meydana gelen değişimleri incelemiştir. Karışımlarda kalker esaslı agrega, silis esaslı kum, silis dumanı ve cüruf kullanılmıştır. Betonun boşluk yapısı hakkında dolaylı yoldan fikir sahibi olabilmek için numuneler ultrases testi uygulanmış sıcaklığın artmasıyla tüm serilerde boşluk oranının arttığı tespit edilmiştir. Tüm serilerde boşluk miktarının artmasıyla birlikte birim ağırlıklarında azalma olmuştur ve su emme oranlarında artış olmuştur. Sıcaklığın artmasıyla tüm numunelerin basınç dayanımlarında düşüş olduğu tespit edilmiştir. Lif katkı oranı arttıkça betonda boşluk oranı da arttığından lif oranı yüksek numunelerde basınç dayanımı düşmüştür. Yüksek sıcaklık etkisinde numuneler 600°C’de basınç dayanımlarının yaklaşık %40’ını, 900°C’de ise ancak %10’unu koruyabilmişlerdir.
Elastisite modülü sonuçları da basınç dayanımı ile paralellik göstermiştir.
Bodnarova et al. (2013) yüksek sıcaklık etkisine dayanıklı bir karışım hesabı yapmaya çalışmışlardır. Bu amaçla hazırlanan numuneler 200°C, 400°C, 600°C ve 900°C’ye kadar ısıtılmıştır. Oluşan çatlaklar, kütle değişimleri ve basınç dayanımları incelenmiştir. Kontrol numunesi için 0-4 mm kuvars kumu, 4-8 mm gri kumtaşı ve 8- 16 mm gri kum taşı kullanılmıştır. Diğer numuneler için bazalt agregası kullanılmıştır. Ayrıca bu karışımlara polipropilen lif ve doğal selüloz liflerde katılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde bazalt agregası ve polipropilen lif içeren numuneler yüksek sıcaklığa en dirençli grup olduğu görülmüştür. Polipropilen lif kullanımının betonda parça atmayı azalttığı tespit edilmiştir.
Netinger et al. (2013) çelik cürufun yapısal elemanlarda yangına karşı dayanıklı agrega olarak kullanılabilirliğini araştırmışlardır. Çalışmada kontrol grubunda 0-4 mm, 4-8 mm ve 8-16 mm dolomit agrega olarak kullanılmıştır. Diğer iki karışım grubunda 4-8 mm ve 8-16 mm agrega olarak çelik cürufu kullanılmıştır, 0-4 mm agrega olarak yine bu gruplarda da dolomit kullanılmıştır. Su/çimento oranı 0,43 olarak belirlenmiştir. Süper akışkanlaştırıcı olarak polikarboksilik esaslı eter polimer kullanılmıştır. Numuneler 56 günlükken fırına atılmıştır. Numuneler 100, 200, 400, 600 ve 800°C sıcaklıklara maruz bırakılmışlardır. İstenilen sıcaklık değerine ulaşıldığında bu sıcaklıkta numuneler 1 saat bekletilmiştir. Isıtma işlemi tamamlandıktan sonra fırının kapağı açılarak numuneler yavaş soğumaya
20
bırakılmıştır. Yapılan çalışmalarda çelik cürufunun agrega olarak yangın dayanımının iyi olduğu görülmüştür. Ancak Portland çimentosu ile birleştirilip beton oluşturulduğunda elde edilen betonun yangın dayanımının iyi olmadığı tespit edilmiştir. Bunun nedeni olarak ise çelik cürufun ısıl genleşme katsayısının yüksek olmasına bağlı olarak yüksek sıcaklıklarda harç ile agrega arasında termal uyumsuzluğun artmasına ve çimento-agrega arası yüzeyin hızlıca bozulmasına bağlanmıştır.
Xiao et al. (2013) geri dönüşüm kil kiremit agregası ile yapılmış beton bölme duvarların yüksek sıcaklık davranışlarını incelemişlerdir. Çalışmada geri dönüşüm beton agregası, kırma kil kiremit agregası ve dere kumu kullanılmıştır. Hazırlanan numuneler 300, 500 ve 800°C’ye dakikada 2,5°C yükselecek şekilde ısıtılmışlardır.
Hedeflenen sıcaklık değerinde numuneler 4 saat bekletilmişlerdir. Sonrasında numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılmışlardır. Yapılan çalışmalar sonucunda sıcaklığa bağlı kütle kaybı en çok geri dönüşüm kil kiremit agregası kullanılan numunelerde olmuştur. Bunun sebebi olarak, kilin çok fazla su emmesi sonrasında ise sıcaklığa bağlı olarak bu suyu kaybetmesi olduğu bildirilmiştir. 300°C sıcaklıkta bu durum daha belirgin olduğu görülmüştür. Çünkü bu sıcaklıkta kütle kaybının nedeni serbest su kaybı olduğu belirtilmiştir. 300°C sıcaklıktan sonra kullanılan agrega tipinin kütle kaybında çok önemli bir etki oluşturmadığı tespit edilmiştir. Oda sıcaklığında geri dönüşüm beton agregası ile hazırlanan numunelerin dayanımlarının geri dönüşüm kil kiremit agregası ile hazırlanan numunelere göre daha iyi olduğu belirtilmiştir. Ancak yüksek sıcaklıklarda kalan dayanım olarak benzerlik gösterdikleri görülmüştür.
Ergün et al. (2013) yaptıkları çalışmada yüksek sıcaklığa maruz kalmış betonda çimento dozajının mekaniksel özelliklere etkilerini araştırmışlardır. Bu çalışmada iki set beton grubu oluşturulmuştur. İlk grubun çimento dozajı 250 kg/m3, ikinci grubunki ise 350 kg/m3 olarak belirlenmiştir. Her grup 100, 200, 400, 600 ve 800°C sıcaklıklara maruz bırakılmışlardır. Çalışmada agrega olarak kırma kireç taşı ve dere agregası kullanılmıştır. Su/bağlayıcı oranı 0,5 olarak belirlenmiştir.
Numuneler dakikada 2°C yükselecek şekilde ısıtılmıştır. Hedeflenen sıcaklık değerine ulaşıldığında numuneler bu sıcaklıkta 45 dakika bekletilmiştir. Isıtma işlemi tamamlandıktan sonra dakikada 1°C azalacak şekilde numuneler soğumaya
21
bırakılmıştır. Yapılan çalışmalar sonrasında her iki dozajda hazırlanan numunelerin yüksek sıcaklığa bağlı dayanım kayıplarının neredeyse aynı olduğu görülmüştür.
Çimento dozajının kalan dayanım üzerindeki etkisinin ihmal edilebilecek düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Numuneler 100, 200, 400, 600 ve 800°C’ye ısıtıldığında meydana gelen dayanım kayıpları sırasıyla %9, %17 %33, %48 ve %70 civarındadır.
Eğilme dayanımında da her iki grup benzer özellikler göstermiştir. Her iki grupta da meydana gelen dayanım kayıp oranı hemen hemen aynı olmuştur. Ayrıca ultrasonik ses dalga hızlarında her iki dozajla hazırlanan numunelerde benzerlik gösterdiği görülmüştür.
Zhao et al. (2014) yaptıkları çalışmayla yüksek sıcaklık etkisine maruz kalmış yüksek performanslı betonun parça atma mekanizmasını incelemek için kenar uzunluğu 100 mm olan küp numunelerle deneyler yapmışlardır. Yapılan çalışmalar neticesinde sıcaklık artışına bağlı olarak meydana gelen termal stresin parça atma üzerinde baskın bir rolü olduğu tespit edilmiştir. Yalnızca buhar basıncı nedeniyle meydana gelen hasar biçimiyle yalnızca termal stres nedeniyle meydana gelen hasar şekilleri birbirlerinden farklı olduğu belirtilmiştir. Öncelikle buhar basıncının oluştuğu bölgede hasar oluştuğu sonrasında ısıl genleşme katsayısı düşünce oluşan bu hasarların toplanıp iç bölgelere doğru yayılmaya başladığı tespit edilmiştir.
Nuruddin et al. (2014) yaptıkları çalışmayla uçucu kül ve pirinç kabuğu külü kullanılarak yapılan sünek kendinden yerleşen betonun yangın alevi etkisi altındaki davranışını incelemeye çalışmışlardır. Kendinden yerleşen betonu sünek yapabilmek için çelik lifler kullanılmıştır. Hazırlanan numunelerde normal Portland çimentosu yerine %20 oranında pirinç kabuğu külü ve uçucu kül kullanılmıştır. Numuneler 200, 400, 600, 800, 1000 ve 1200°C sıcaklık değerlerine kadar ısıtılmıştır. Ayrıca numunelerin bir kısmı hızlı soğutma işlemine maruz bırakılırken diğer grup kademeli olarak soğumaya bırakılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde parçalanma etkisinin yapıdaki serbest suyla alakalı olduğu ve pirinç kabuğu külü ile uçucu kül kullanımının parçalanma etkisini azalttığı belirtilmiştir. Sıcaklık değerlerinin artmasıyla birlikte tüm numunelerde basınç dayanımının azaldığı ve kütle kaybının arttığı görülmüştür. Uçucu kül ve pirinç kabuğu külü kullanılan numunelerde kullanılmayanlara göre sıcaklık etkisinde daha az kütle kaybı olduğu belirtilmiştir.
22
