Farklı mineral katkı içeren harç numunelerinin dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the strength and durability characteristics of mortar samples by using different mineral additives
Yazar: ARDA IŞIK
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Beton = Concrete ; Beton kalitesi = Concrete quality ; Beton katkı maddeleri = Concrete additives ; Beton kirişler = Concrete beams ; Betonarme = Reinforced concrete ; Bor atığı = Boron waste ; Cüruf = Slag ; Kilnoptilolit = Natural zeolite ; Çimento = Cement

Özet:
Türkiye, yılda 120 milyon metreküpe yaklaşan beton üretimi ile Avrupa'da en çok beton üretimi yapan birinci, dünyada ise üçüncü ülke konumundadır. En önemli yapı malzemelerinin başında gelen betonun servis ömrü boyunca işlevini yerine getirebilmesine durabilite, dayanıklılık veya kalıcılık adı verilmektedir. Ülkemizde özellikle son yıllarda gelişen beton üretim teknolojileri ile birlikte üretilen betonun basınç dayanımının (yük taşıma kapasitesi) yanında durabilitesi (kalıcılık, dayanıklılık) de büyük önem kazanmıştır. Betonun günümüzde yapı elemanı olarak kullanım şekli olan betonarme ise betonun demir donatı ile biraraya gelmesi sonucu oluşan kompozit bir malzemedir ve donatı, betona üstün özellikler kazandırmaktadır. Betonun basınç dayanımındaki artış betonun birçok özelliği gibi durabilitesini de olumu olarak etkilemektedir. Ancak yeterli basınç dayanımını sağlayan betonarme bir eleman, tasarım açısından yeterli durabilite özelliklerine sahip değil ise kısa sürede kullanılamaz hale gelebilir ya da uzun vadede ilk üretim maliyetine varan bakım ve onarım masrafları doğurabilir.  Örneğin 1999 yılında gerçekleşen Marmara depreminde yıkılan birçok binada donatı korozyonu nedeniyle donatıların neredeyse sadece izinin kaldığı gözlemlenmiştir. En az bakım ve onarım gerektirecek şekilde dizayn edilen betonarme yapılar, başlangıç gideri nispeten az olan fakat sık sık bakım gerektirecek yapılara göre çok daha ekonomiktir.  
Betonun bozulmasına yol açan etmenler fiziksel, mekanik ve kimyasal kökenli olabilmektedir. Fiziksel ve mekanik etmenlere donma-çözülme, darbe, aşınma, erozyon ve oyulma örnek olarak gösterilebilir.  Kimyasal etmenlere ise alkali-agrega reaksiyonları, donatı korozyonu, karbonatlaşma, sülfat etkisi örnek verilebilir. Doğru tasarlanmış ve geçirimsiz bir beton, içerisinde yer alan donatıyı korozyondan koruyarak yapının dayanıklılığını istenen düzeyde tutar. Ancak betonun yeterli geçirimsizliğe sahip olmamasından dolayı zararlı iyonların betonun içerisine difüzyonu ya da karbonatlaşma ile betonun zamanla alkalinitesini kaybetmesi sonucu donatı korozyonu gerçekleşmektedir. Günümüzde donatı korozyonu betonarme yapılarda servis ömrünü belirleyen en önemli faktörlerin başında kabul edilmektedir.
Bu tez çalışmasında, doğal zeolit minerali ve başka sanayi kollarının atık malzemesi konumundaki öğütülmüş yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının tek başına ve belirli karışım oranlarında kombine şekilde harç numuneleri üretiminde kullanılmasının numunelerin basınç dayanım ve durabilite özellikleri üzerindeki etkisi araştırılacaktır. 
Harç numunelerinin hazırlanması ve basınç dayanımı testleri TS EN 933-1 standardına göre gerçekleştirilecektir. Harç numunelerinin klorür iyon geçirimliliği ve karbonatlaşma direnci üzerine durabilite deneyleri yapılacaktır. Klorür iyon geçirimliliği testleri ASTM C1202-12 ve NT BUILD 492 standardlarına göre, karbonatlaşma direnci testleri ise EN 13295 standardına göre gerçekleştirilecektir. 
Çalışma sonucunda doğal zeolit mineralinin belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılmasının, özellikle dayanım ve durabilite özelliklerine kayda değer bir olumsuz etkisinin olmadığı söylenebilmektedir. Başka sanayi kollarının atık malzemesi durumundaki yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının ise durabilite özellikleri ile birlikte değerlendirildiğinde üretim amacına yönelik olarak belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılabileceği görülmüştür. Bu çalışmanın deneyleri gerçekleştirilenatık malzemelerin beton üretiminde çimento yerine ikame edilerek kullanılabilmesi yönüyle, çevre duyarlılığının büyük önem kazandığı günümüzde atık malzemelerin bertarafına katkı sağlayacağı ve üretim prosesi sırasında yüksek oranda karbondioksit emisyonuna sebebiyet veren çimentoya olan ihtiyacı azaltacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Turkey is the first concrete producer in Europe with the production of concrete approaching 120 million meters per year and the third country in the world. Concrete is one of the most important building materials and the ability of concrete to function during its service life is called durability or permanence. Durability has gained importance in addition to pressure resistance (load bearing capacity) of concrete produced in our country, especially with concrete production technologies developed in recent years. The reinforced concrete, which is used as a building element form of concrete, is a composite material which is formed as a result of coming up with the iron reinforcement of the concrete and the reinforcement gives superior properties to the concrete. The increase in the compressive strength of concrete also affects the durability like many properties of concrete. However, if a reinforced concrete element that provides sufficient pressure resistance can not be used in a short period of time if it does not have sufficient durability characteristics in terms of design, it may result in maintenance and repair costs reaching the initial production cost in the long run. For example, in the Marmara earthquake that took place in 1999, it has been observed that in many buildings destroyed due to reinforcement corrosion, almost all of the equipment was left alone. Reinforced concrete structures designed to require minimal maintenance and repair are much more economical than structures that have relatively little initial start-up but require frequent maintenance.
The factors that lead to the deterioration of concrete can be of physical, mechanical and chemical origin. Examples of physical and mechanical factors include freeze-thaw, impact, abrasion, erosion and scraping. Chemical agents include alkali-aggregate reactions, reinforcement corrosion, carbonation, sulphate effect. A properly designed and impermeable concrete keeps the durability of the structure at the desired level by protecting the fixture contained therein from corrosion. However, since the concrete does not have sufficient impermeability, the corrosion of the concrete occurs due to the diffusion of harmful ions into the concrete or the alkalinity of the concrete with time. At present, reinforcement corrosion is accepted as one of the most important factors determining service life in reinforced concrete structures.
In this thesis study, the effects of zeolite mineral and other industrial wastes on the compression strength and buoyancy properties of pulverized blast furnace slag (GGBS) and the use of boric acid slag alone and in combination with certain mixture ratios in the production of mortar samples will be investigated.
Preparation of mortar specimens and compressive strength tests shall be carried out according to TS EN 933-1 standard. Drainage tests shall be carried out on the chloride ion permeability and carbonation resistance of the mortar samples. Chloride ion permeability tests will be performed according to ASTM C1202-12 and NT BUILD 492 standards, and carbonation resistance tests will be conducted according to EN 13295 standard.
As a result of the study, the use of natural zeolite mineral in mortar specimens at certain ratios was found to have no significant negative effect on strength and buoyancy properties. It has been observed that blast furnace slag (GGBS), which is waste material of other industries, and borjips wastes are evaluated together with their durability properties, can be used in mortar specimens for production purposes at certain rates. This work will contribute to the disposal of waste materials and reduce the need for cement which causes carbon dioxide emissions in high production during the production process, since the waste materials can be used instead of cement in the production of concrete.