Alkali agrega reaksiyonu performans test metotlarının geliştirilmesi
Improvement of alkali aggregate reaction performance test methods
Yazar: CİHAT YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. KAMBİZ RAMYAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Alkali agrega reaksiyonu (AAR) çimento alkalileri ile reaktif bileşenli agrega tipleri arasında meydana gelerek betonda hasara sebep olan bir reaksiyondur. Bazı durumlarda beton karışım oranlarında yapılan değişikliklerin veya farklı çevre koşullarına maruz kalmasının betonun AAR performansını kötü yönde etkilediği bilinmektedir. Bazen standart testlerde reaktif olmadığı belirlenen agregalar dahi saha betonunda tehlike yaratabilmektedir. Kaynakların etkin kullanımı için potansiyel reaktif agregaların kullanımının yasaklanmasının tek çözüm olmadığı bilinmektedir. Saha genleşmeleri betonun boşluk çözeltisinin alkalinitesi, betonun permeabilitesi, betonda kullanılan malzemelerin tip ve oranları ile çevresel faktörlerden etkilenmektedir. O halde, iyi bir performans deneyi bu faktörlerin tümünü göz önünde bulundurmalıdır. 
Bu çalışmanın kapsamında öncelikle sonuçların değişkenliğini incelemek ve laboratuvarın ölçüm güvenilirliğini belirlemek için ulusal ve uluslararası laboratuvarlar ile kontrollü deneyler gerçekleştirilmiştir. Ardından performans deney metotlarının geliştirilmesinde özel agregaların kullanımı (atık cam, hafif agrega), özel beton karışımları (kendiliğinden yerleşen beton, lifli beton) gibi durumlar incelenmiş, çoklu çevre koşulları altındaki AAR performanslarının incelenmesi amacıyla diğer dayanıklılık problemlerinin (donma-çözülme, ıslanma-kuruma gibi) etkisi göz önüne alınmıştır.
Bu çalışma sonucunda yeni geliştirilen çoklu çevre koşullarının etkilerinin incelendiği deney metotlarının, incelenen parametreleri ölçmede güvenilir olduğu ve araştırmalar için umut verici olduğu belirlenmiştir. Ayrıca dünyada mevcut deney yöntemleri arasında performans deney metodu olmaya en büyük aday olan beton prizma deneylerinin metinlerinin sadece normal betonları kapsadığı, özel betonlar için geliştirilebilecek bazı modifikasyonlarla önemli aşama kaydedileceği düşünülmektedir. Betondaki alkalilerin kaynağının, seviyesinin ve deneyler sırasında dışarıya sızma sıkıntısının sonuç genleşmelere etkisi olduğundan alkali sızıntısı ölçümlerinin deneyler prosedürüne eklenmesi önerilmektedir. Son olarak parlak kesitlerde çatlakların belirli sınıflara ayrılarak sayıldığı DRI (hasar derece indeksi) metodunun ve işbirliği yapılan Delft Teknik Üniversitesi'nde geliştirilen Delft Lattice programı aracılığıyla yapılan hasar modellemesinin, karışımların reaktivite seviyeleri ile uyum gösterdiği sonucuna varılmıştır. Tez kapsamında kurulan, beton maruziyet sahasından uzun yıllar boyunca veri toplanarak gerçek saha performansı ve hızlandırılmış deney sonuçları arasındaki ilişki tespit edilecektir.

Abstract:
Alkali aggregate reaction (AAR) is a reaction between cement alkalis and certain aggregate types with reactive constituents, resulting in concrete damage. It is known that, alteration in concrete mixture proportions or exposure to different environmental actions may adversely affect the AAR performance of concrete. Even some aggregates classified as innocuous by standard test methods may be dangerous in field concrete. For the efficient use of available sources, banning the utilization of reactive aggregates is not a solution. AAR expansion in field concrete is affected by various parameters such as concrete pore solution alkalinity, concrete permeability, type and amount of concrete ingredients, and other environmental factors. Thus, a reliable performance test method should consider all these parameters. 
In the scope of this study, comparative tests were applied with different national and international laboratories to measure variability and confirm the measurement reliability of our laboratory. Subsequently, some performance test parameters such as the utilization of special aggregates (waste glass, lightweight aggregate), designing particular concrete types (self-consolidating concrete, fiber-reinforced concrete) were evaluated. Besides, other durability problems (freezing-thawing and wetting-drying) were considered for AAR performance tests to assess the effect of multiple environmental conditions.
As a result of this study, the newly developed performance test methods for evaluating the effect of multiple environmental test conditions were convenient for measuring these parameters and promising for future studies. In addition, among the various test methods available for measuring the AAR expansions, concrete prism tests, as the most promising candidate for performance tests, may also be modified to evaluate the performance of special concrete types.  It was determined that the source of concrete alkalis, the alkalinity of concrete, and alkali leaching during the test period significantly impact resultant expansions; therefore, alkali leaching measurement is suggested to be included in the test procedures. Finally, it was shown that damage rating index (DRI) method for determining the crack damage as an input for Delft Lattice model (developed in collaborator Delft University of Technology) and the resultant model solution was found to be consistent with the measured expansions in this study. The field exposure site founded during this thesis will continue to supply data for years to come to correlate performance test results with field expansions.