Birden fazla mineral katkı içeren, kendiliğinden yerleşen harcın dayanım, dayanıklılık ve viskozite özelliklerinin incelenmesi
Analysis of strength,  durability,  and viscosity properties of self-compacting mortars which have multi-mineral additives
Yazar: FETHİ İŞSEVER
Danışman: PROF. DR. ZÜLFÜ ÇINAR ULUCAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Beton yüzyılı aşkın süredir tüm dünyada yapı malzemesi olarak kullanılmakta ve her geçen gün kullanım alanları artmakta ve yaygınlaşmaktadır. Bununla birlikte betondan kullanım alanı veya kullanılan yapıya göre farklı performanslar beklenmektedir. Bu beklentilerin bir kısmı ancak özel betonlarla karşılanabilmektedir. Günümüzde en çok kullanılan özel beton çeşitlerinden biri kendiliğinden yerleşen betondur. Kendiliğinden yerleşen betonun davranış özelliklerini bilmek için öncelikle kendiliğinden yerleşen harcın (KYH) yapısının iyi analiz edilmesi gerekir. Bu nedenle de KYH?nın fiziksel ve kimyasal yapısının, onu oluşturan yapı malzemelerinin ve bu malzemelerin birbirleriyle uyumlu çalışmalarının bilinmesi gerekir.
Bu tezde, süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkı ilavesiyle elde edilen harcın, EFNARC standartlarına uygun reolojik, TS-EN standartlarına uygun dayanım ve dayanıklılık özellikleri araştırılmıştır. Deneylerde CEM I 42.5 çimento, uçucu kül ve kireçtaşı tozunun bağlayıcı olarak kullanıldığı karışımlar elde edilmiştir. Bu bağlayıcılar karışımlarda ikili ve üçlü şekilde kullanılmıştır. Bağlayıcı malzemeler olarak ağırlıkça değişen oranlarda %20-%100 arası çimento, %10-%40 arası uçucu kül ve %30-%60 arası kireçtaşı tozu kullanılmıştır.
Sertleşmiş harcın dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin iyi olabilmesinin temel koşulu taze harç özelliklerinin iyi olmasıdır. Bunu sağlayabilmek için çökme-yayılma, V-hunisi akma süresi, viskozite ve taze birim hacim ağırlığı özellikleri incelenmiştir. Bu özelliklerin geçerli olan standartlara uygun olmasına dikkat edilmiştir. 
Dayanım özelliklerinden basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı, rölatif ultrases geçiş hızı ve dinamik elastisite modülü, dayanıklılık özelliklerinden ise toplam su emme kapasitesi, kapiler su emme hızı, özgül ağırlık ölçümleri, görünür boşluk oranı tespiti, ağırlık kaybı ve ortalama boy kısalmasına göre Böhme aşınma miktarı ile beton-donatı aderansı özellikleri incelenmiş daha sonra tüm bu özellikler arasındaki korelasyonlar analiz edilmiştir. Sertleşmiş harç incelenirken kullanılan bağlayıcı malzeme türü ve karışım oranları aynı seçilmiştir. Buradaki amaç incelenen bütün harç özellikleri arasındaki korelasyonları başka değişkenlerin etkilemesine engel olmaktır. 
Basınç dayanımı ve eğilmede çekme dayanımı için 4x4x16 cm dikdörtgen prizma numuneler, su emme, yoğunluk ve rölatif ultrases geçiş hızı deneyleri için 10x10x10 cm küp numuneler, aderans deneyleri için 15x15x15 cm küp numuneler, Böhme aşınma deneyleri için 7.1x7.1x7.1 cm küp numuneler kullanılmıştır. Numuneler her bir deney için 28 gün boyunca 23±2 0C standart kür ortamında bekletilmiştir. Basınç dayanımı ve eğilmede çekme dayanımı için 28 güne ek olarak 7 ve 90 gün kür uygulanan numuneler de kullanılmıştır.
Yapılan deneyler sonucunda uçucu külün kireçtaşı tozuna göre harcın bütün özelliklerinde daha etkili olduğu görülmüştür. Bununla birlikte belirli dozajlarda kullanılan uçucu kül+kireçtaşı tozu bileşiminin mineral bağlayıcıların ayrı ayrı kullanımına göre daha iyi davranış gösterdiği belirlenmiştir. Çalışmalardan çıkarılan sonuçlara göre maliyetleri de düşürmek amacıyla çimento için en az %50, uçucu kül için yaklaşık %20, Kireçtaşı tozu için yaklaşık %30 karışım oranlarının uygun bağlayıcı dozajları olduğu anlaşılmıştır. Bu dozajlarda üçlü bağlayıcı kullanılmasının, hem taze ve hem de sertleşmiş harç özelliklerinde oldukça iyi sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Belirtilen dozajların üstünde mineral katkı kullanımı ve %50?nin altında çimento kullanımı özellikle sertleşmiş harç deneylerinde iyi sonuç vermemiştir.

Abstract:
More than a century, concrete has been used as a construction material all over the world, and its application areas have increased and become widespread each day. Moreover, concrete is expected to have distinct performances according to application areas or the construction used. These expectations could be met only by special concretes. Today, one of the most special concrete types used is self-compacting concrete (SCC), In order to know well of SCC, at first the structure of SCM has to been examined very well. It is important to be known that the physical and chemical structure of SCM and that building materials comply with each other.
In this thesis, strength and durability properties of the mortar obtained by chemical additive, superplasticers, have been increased according to appropriate rheogical, TS-EN and EFNARC standards. The mixtures in which PC 42.5 cement, fly ash, and limestone powder have been used as binders have been attained. These binders are used in the mixtures as binary and ternary binders. The weight rate of cement is between 20%-100%, the weight rate of fly ash is10%-40% and the weight rate of limestone powder is 30%-60%.
For the good strength and durability features, main requirement is that fresh mortar has qualified properties. For this reason, spread, flow time of V-funnel, viscosity, and unit volume weight of fresh mortar have been analysed. Besides it has been considered that these features are according to the current standards.
Of strength features; compressive strength, flexural-tensile strength, relative ultrasonic velocity, dynamic modulus of elasticity, and of durability features; total water absorption capacity, capillary water absorption rate, measurement of the specific gravity, determination of the ratio of visible vacancy rate,  Bohme abrasion (weight loss, length reduction), adhesion between mortar and reinforcement have been researched. Thereafter the correlations all of these feature have been analysed. Thus, with the non-destructive experiments methods, the control of the systems of static and reinforced concrete will be able to be done. Besides, by the correlations put forward, the learning of such construction features as durability, which these take a long time, is going to be possible with 90 % accuracy for less time. While the hardened mortar has been examined, the rate and the type of binder materials have been chosen similarly. The aim of this study is to keep the correlation among all features of mortar from the effects of other parameters.
The test samples used in this study; 4x4x16 cm3, which is for compressive strength and flexural tensile strength; 10x10x10 cm cube, which is for relative ultrasonic velocity; 15x15x15 cm cube, which is for adhesion; 7.1x7.1x7.1 cm cube, which is for experiments of Bohme abrasion. During 28 days and at 23±2 oC, the tests samples have been held in the water cure. In addition, other tests samples which have been held in water cure additional 7 and 90 days have been used for compressive strength and flexural tensile strength.
In the consequence of experiments, the fly ash has been more effective on the all features of the mortar than limestone powder. On the other hand, the specific rates of the combination fly ash and limestone powder have more succeeded than the use of these minerals separately. According to results, for the purpose of bringing down the costs, the use of at least 50% for cement, about 20% for fly ash, about 30% for limestone powder, have been proved to be suitable for binder rates. As a result, in the same time, the use of ternary binders above has given more successive outputs on both fresh and hardened mortar features. The use of more minerals than being specified the rates above and the use of cement 50% have not given good results, especially in the hardened mortar experiments.