Kendiliğinden yerleşen betonların radon gazı yayınımı üzerine mineral katkı türü ve oranının etkisi
Effect of mineral additive type and ratio on radon gas emanation of self-compacting concrete
Yazar: HALİT ALPEREN BULUT
Danışman: PROF. DR. REMZİ ŞAHİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışma, insan sağlığı için zararlı radon gazı yayınımının, toz malzeme miktarı geleneksel betonlara göre daha fazla olan Kendiliğinden Yerleşen Beton'larda (KYB) daha fazla gerçekleşebileceği hipotezini araştırmak amacıyla yapılmıştır. 
Yöntem: %5-%12,5-%20 uçucu kül (UK), silis dumanı (SD) ve öğütülmüş yüksek fırın cürufu (ÖYFC) oranlarına sahip KYB'lerle içerisinde mineral katkı bulunmayan kontrol betonlarının taze beton özellikleri; birim hacim ağırlık, çökme-yayılma, T500 süresi ve V-hunisi deneyleriyle belirlenmiştir. Sertleşmiş beton deneyi olarak eksenel basınç dayanımı, kılcal su emme ve hızlı klorür iyonu geçirimliliği yapılmış olup BET yöntemi ile de betonların boşluk yapıları incelenmiştir. Cam kapalı ortamlarına yerleştirilen 150x150x150 mm boyutlarındaki betonların, pasif yöntemle radon aktivite konsantrasyonları 7-14-21-28-56-90 ve 120 gün sonunda CR-39 nükleer iz dedektörleriyle ölçülmüştür. Beton bileşenleri ve betonların radyoaktivite analizleri ise gama spektrometre yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Cam kapalı ortamlarda pasif yöntemle radon gazı yayınımının ölçülmesi bu teze özgü bir yöntemdir. 
Bulgular: KYB'lerin radon aktivite konsantrasyonları, UK'nın artışıyla ciddi anlamda artmış, SD'nin artışıyla ise dramatik şekilde azalmıştır. %5 ÖYFC oranı radon gazı yayınımını azaltırken, %12,5 ve %20 oranlarında yayınım artmıştır. 120. gün itibari ile ortalama basınç dayanımı değerleri en yüksek olan betonlar, sırasıyla, SD, UK ve ÖYFC katkılı KYB'lerdir. En düşük kılcal su emme katsayısı ve klor geçirimliliği değeri, gama spektrometre analiziyle belirlenen radyoaktivite konsantrasyonlarında olduğu gibi, SD katkılı KYB'lerde görülmüştür. 
Sonuçlar: %12,5 ve %20 UK katkılı KYB'lerin ulusal ve uluslararası ölçekte belirlenmiş olan seviyelerin üzerinde radon gazı yaydığı belirlenmiştir. SD, betonların radon gazı yayınımını düşürmüştür. ÖYFC'nin betonda kullanımı radyoaktivite açısından hassasiyet gerektirmektedir. Radon gazı yayınımının betonun geçirimliliği ile ilişkili olduğu, geçirimliliği düşük betonların radon yayınımlarının da az olacağı, ancak, UK gibi radyoaktivitesi yüksek bileşen içeren betonlar için bu durumun geçerli olmayabileceği belirlenmiştir. Sonuçlar, araştırma hipotezinin mineral katkı türüne bağlı olarak doğru olduğunu göstermiştir. 
Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden yerleşen beton, radon aktivite konsantrasyonu, uçucu kül, silis dumanı, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, gama spektrometre analizi.

Abstract:
Purpose: This study was carried out in order to investigate the hypothesis that radon gas emanation, which is harmful to human health, may occur more in Self-Compacting Concrete (SCC), which has a higher amount of powder material compared to conventional concretes.
Method: The fresh concrete properties of the specimens with 5%-12.5%-20% fly ash (FA), silica fume (SD), ground granulated blast furnace slag (GGBFS) rates were determined by unit weight, slump-flow, T500 time and V-funnel tests. Uniaxial compressive strength, capillary water absorption and rapid chloride ion permeability tests were performed as hardened concrete tests, and the pore-size distrubition of the samples were examined with the BET technique. Radon activity concentrations of concretes with dimensions of 150x150x150 mm placed in closed glass moulds were measured by passive method at the end of 7-14-21-28-56-90 and 120 days using CR-39 nuclear trace detectors. Radioactivity analysis on solid concrete constituents and concretes were carried out by gamma-ray spectrometer method. Measuring radon gas emanation from concretes placed in closed glass environments by passive method is a unique method.
Findings: Radon activity concentrations of SCCs increased significantly with the increase of FA and decreased dramatically with the increase of SF. While 5% GGBFS decreased the radon gas emanation, the emanation increased by 12.5% and 20% GGBFS. The specimens with the highest average compressive strength at the end of 120th day were, respectively, SF, FA and GGBFS added SCC. The lowest capillary water absorption coefficient and chloride permeability value were observed in SF added SCCs, as well as in radioactivity concentrations determined by gamma spectrometer analysis.
 Results: It has been determined that SCCs containing 12.5% and 20% FA emit radon gas above the nationally and internationally determined levels. However, SF has reduced the radon gas emanation of the concretes. The use of GGBFS in concrete requires sensitivity in terms of radioactivity. It has been determined that radon gas emanation is related to the permeability of concrete. Concretes with low permeability will also have less radon emanation, but this result may not be valid for the concretes containing components with high radioactivity such as FA. The results showed that the research hypothesis was correct depending on type of mineral additive.
Keywords: Self-compacting concrete, radon activity concentration, fly ash, silica fume, ground granulated blast furnace slag, gamma-ray spectrometer analysis.