Kendiliğinden yerleşen betonda obsidiyen ve çinko cüruf tozu katkıları kullanımının araştırılması
Investigation of the use of obsidian and zinc slag powder additives in self-compacting concrete
Yazar: ÖMER FURKAN ÖZBEY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKAY KOTAN
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Cüruf = Slag ; Kendiliğinden yerleşen betonlar = Self compacting concretes ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Obsidyenler = Obsidians ; Puzolanik aktivite = Pozzolanic activity ; Çinko = Zinc

Özet:
Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB); işlenebilirliği iyi, ancak fazla çimento ihtiyacı dolayısıyla maliyetli bir özel beton türüdür. KYB'lerin maliyetini azaltmak için çeşitli mineral katkıların kullanımı araştırılmaktadır. Bu çalışmada, KYB üretiminde obsidiyen ve çinko cüruf tozu katkıları kullanımının, betonun işlenebilirlik, birim ağırlık, basınç ve yarmada çekme dayanımı, ultrases geçiş hızı, beton test çekici, kapiler su emme ve aşınma direnci özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır.
Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada; çimento yerine ağırlıkça %2,5-5-7,5-10 oranlarında çinko cürufu ve %5-10-15-20-25 oranlarında obsidiyen tozu ikame edilerek üretilen harç numunelerinin 56 ve 90 günlük puzolanik aktiviteleri belirlenmiştir. İkinci aşamada ise; puzolanik aktivite sonuçlarından hareketle, çinko cürufu ve obsidiyen katkıları, seçilen oranlarda, çimento yerine ikame edilerek 577 kg/m3 sabit dozajlı KYB grupları oluşturulmuş, bu grupların araştırılan taze ve sertleşmiş beton özelliklerinin belirlenmesine yönelik deneyler yapılmıştır.
Çalışma sonucunda; puzolanik aktivite indeksleri %64-88 aralığında bulunan malzemelerin optimum ikame oranları, çinko cürufu için %5 ve obsidiyen için %15 olarak belirlenmiştir. KYB üretiminde çinko cürufu ve obsidiyen tozu katkıları kullanımının; işlenebilirliğe olumlu etkileri olduğu, mekanik performansı kısmen azalttığı, ancak 90 günlük kür sonrası aşınma direncini %49 gibi önemli bir oranda artırdığı görülmüştür. Betonun diğer mekanik özelliklerini kısmen düşürmesine karşın, bu malzemelerin ekonomik ve çevresel avantajları nedeniyle yol vb. imalatlarda kullanılan KYB'lerde tercih edilebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Self-Compacting Concrete (SCC) is a special concrete type with good workability but expensive because of more cement requirement. For decrease cost of SCC, the use of various mineral additives is being investigated. In this study, the effects of the use of obsidian and zinc slag powder additives in SCC production on the workability, unit weight, compressive and splitting tensile strength, ultrasonic pulse velocity, rebound (Schmidt), capillary water absorption and abrasion resistance properties of concrete were investigated.
This study consists of two stages. In the first stage; the pozzolanic activities of the mortar samples produced by substituting 2.5-5-7.5-10% by weight of zinc slag and 5-10-15-20-25% by weight of obsidian powder instead of cement were determined after 56 and 90 days curing periods. In the second stage; based on the pozzolanic activity results, SCC groups with constant dosage of 577 kg/m3 were formed by replacing cement with zinc slag and obsidian additives as selected ratios, and then experiments were carried out to determine the investigated fresh and hardened concrete properties of these groups.
As a result of the study, the optimum replacement ratios of the materials with pozzolanic activity indexes in the range of 64-88% were determined as 5% for zinc slag and 15% for obsidian. It has been observed that the use of zinc slag and obsidian powder additives in SCC production has positive effects on workability, partially reduces the mechanical performance, but increases the abrasion resistance by 49% after 90 days of curing. Although it partially reduces the other mechanical properties of concrete, it is thought that these materials can be preferred in SCCs used in road etc. productions due to their economic and environmental advantages.