Çayırhan uçucu külünün betonun mekanik özelliklerine etkisi ve etkinlik faktörünün incelenmesi
Mechanical properties and efficiency factor of Çayırhan fly ash
Yazar: CEM SALİH TUYGUN
Danışman: PROF. DR. MEHMET UYAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton = Concrete ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Puzolan = Pozzolan ; Puzolanik kül = Pozzolanic clay ; Uçucu kül = Fly ash

Özet:
ÇAYIRHAN UÇUCU KÜLÜNÜN BETONUN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ VE ETKİNLİK FAKTÖRÜNÜN İNCELENMESİ ÖZET Uçucu küller, termik santrallarda kullanılan kömürlerin atık yan ürünleridir. Kendi başlarına bağlayıcı özellik göstermeyen uçucu küller, çimento ile birlikte beton karışımına eklendiklerinde çimentonun hidratasyonu sonucu ortaya çıkan kireci kullanarak bağlayıcı özellik kazanmaktadırlar. Mineral katkı olarak adlandırılan uçucu küllerin işlenebilirliği arttırma, çimento miktarım azaltarak maliyeti düşürme, İleriyaş mukavemetini arttırma, durabiliteyi iyileştirme, hidratasyon ısısını düşürme gibi olumlu yönleri olduğu gibi, erken yaşlardaki betonun basınç dayanımını azaltma gibi olumsuz yönleri olduğu bilinmektedir. Yapılmış olan bu tez çalışmasında uçucu küllerin betonun mekanik özelliklerine etkisi incelenmekte, basınç dayanımına bağlı olarak uçucu külün k etkinlik faktörü bulunmakta ve uçucu külün yerleştirme yüzdesine bağlı olarak k etkinlik faktörü değerleri irdelenmektedir. Çalışma sırasında Çayırhan termik santralından elde edilen ASTM C 618'e göre C sınıfı uçucu kül ve PÇ-42,5 çimento kullanılmıştır. Beton karışımından belirli oranda çıkarılan (%10, %30 ve%50) çimentonun yerine ağırlıkça aynı miktarda uçucu kül eklenerek farklı oranlarda su/bağlayıcı madde oranına sahip (0,50, 0,60, 0,70, 0,80 ve 0,90) betonlar üretilmiştir. 350kg/m3 dozlu bağlayıcı madde kullanılarak yapılmış olan çalışmada kontrol betonuda olmak üzere 4 farklı uçucu kül yerleştirme yüzdesi ve 5 farklı su/bağlayıcı madde oram kullanılarak 20 seri beton üretilmiştir. Her seride 12 tane olmak üzere 240 adet 15x15x15 boyutlarında numune üretilmiştir.Üretilmiş olan betonlar, 23±2°C su içerisinde ve 20°C ile 65±5 rutubetli ortam olmak üzere iki farklı kür koşulunda saklanmıştır. Su/bağlayıcı madde oranının ve agrega granülometrisinin sabit olduğu çalışmada maksimum dane çapı 32 mm seçilmiştir. İşlenebilirlik ise sabit değil değişkendir. Taze beton deneyleri olarak, çökme, taze birim ağırlık ve hava miktarı, sertleşmiş beton deneyleri olarak ise 7.,28. ve 90. günler sonunda su ve rutubetli ortamdaki numuneler üzerinde basınç dayanımı ve ultrases deneyleri yapılmıştır. Elde edilen basınç dayanımı değerleri kullanılarak uçucu küle ait farklı yerleştirme yüzdelerindeki k etkinlik faktörü değerleri bulunmuştur. Deneyler sonucunda, uçucu külün betondaki işlenebilirliği arttırdığı, su ihtiyacım azalttığı gözlemlenmiştir. Uçucu küllü betonların kontrol betonuna oranla erken yaşlarda düşük dayanım verdiği, rutubetli kür koşullarında etkinliğinin azaldığı görülmüştür, k etkinlik faktörünün ise uçucu küllerin yerdeğiştirme yüzdesine bağlı olduğu bulunmuştur. Böylece uçucu küller için basit bir k değil yerdeğiştirme yüzdesine bağlı olarak değişen bir k etkinlik faktörünün belirlenmesi bu çalışmadan çıkan en önemli sonuçtur. Özellikle düşük yüzdeli uçucu kül kullanımı ile betondaki28. gün ve sonrasındaki basınç dayanımı değerleri, kontrol betonununkine yalan veya üzerinde değerler almaktadır. Ultrases deneyleri sonucunda ise uçucu küllerin betondaki boşluk miktarını azalttığı ve daha dolu beton üretilmesine neden olduğu gözlemlenmiştir. %50 yüksek yüzdeli uçucu kül kullanımı ise beton üzerinde mekanik özellikler açısından olumsuz sonuçlar doğurmaktadır. H

Abstract:
MECHANICAL PROPERTIES AND EFFICENCY FACTOR OF CAYIRHAN FLY ASH SUMMARY Fly ash is a by-product of the combustion of coal in thermal power plants. It is a pozzolan that is a siliceous or siliceous and aliminious material, which itself possesses little or no cementitious value but will, in finely divided form and in the presence of moisture, chemically react with calcium hydroxide at ordinary temperatures to form compounds possesing cementious properties. The pozzolans call as mineral admixtures so fly ashes that their workability is high and they reduces the amount of cement when they are used in concrete. So fly ashes can be used as reducing the cost, having long-term strength, better durability, reducing hydratation temperature but fly ash concretes gives lower strengths in early ages. In this study the mechanical properties of fly ash is investigated and k efficiency factor İs founded for different usage percentages of fly ash by using the compressive strenghts of fly ash concretes. In the study, Çayırhan C class fly ash for ASTM C 618 and PC 42,5 cement are used. Some amount of cement (%10, %30 and %50) is taken out from the mixture and the same amount of fly ash is added to the mixture when the water/cementitious material ratio varies (0,50, 0,60, 0,70, 0,80 and 0,90). 350 kg/m3 dosage cementious material is used in the mixture. By using 4 different fly ash replacemet percentage and 5 different water/cementitious material ratio also having control concrete, 20 sries concrete had produced. There are 240 specimens in the sum as in each series have 12 15x15x15 cubes. The produced specimens are cured in 23±2°C water and 20°C with 65±5 moistured air. Maximum aggregate size is selected as 32 mm and aggregate granulometry is constant. The water/cementitious material ratio is also contant but the workability is not constant and varies. Slump, Ve-Be, fresh density and air content experiments are made on the fresh concrete. In 7., 28. and 90. days compressive strength and ultrasound velocity is measured on the hardened concrete. With using the compressive strengths k efficiency factors of the fly ash are calculated for each replacement percentages. As a result of fresh concrete experiments it is founded that fly ash improves the workability and reduces the water demend of concrete. When fly ash concretes are compared with control concretes iti founded that fly ash concretes gives lower strengths at lower term ages and the efficiency of the fly ash lowers by curing in air as a result of compressive strength experiments. It is also founded that k efficiency factor varies with fly ash replacement percentage. Especially of using low fly ash concretes 28. day and after ages' strength values reaches or passes the control concrete's values. When the ultrasound velocity values investigated it is seen that fly ash reduces the amount of space in concrete and produces more fully concrete than xuthe control concrete. Using of %50 high fly ash concrete gives worse results than control concrete for both compressive and ultrasound velocity experiments in air and water curing conditions. xui