Pomza ve zeolit katkılı yüksek dayanımlı betonların asit ve tuz etkilerine karşı dayanıklılığının araştırılması
Investigation of the durability of pumice and zeolite added high strength concrete against acid and salt effects
Yazar: KÜRŞAT YILDIZ
Danışman: PROF. DR. ATİLA DORUM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Ponza = Pumice

Özet:
Betonun hizmet ömrünü artıran yöntem ve malzemelerin araştırılması günümüzde oldukça önem kazanmıştır. Hizmet ömrünü olumsuz yönde etkileyen zararlı su ve kimyasallar dayanıklılığı etkileyen etkenlerin başında gelmektedir. Betonun kimyasal etkiler altındaki dayanıklılığı alanında yapılan çalışmalar çoğunlukla betonarme yapı elemanı olan çeliğin dayanıklılığı üzerinde yoğunlaşırken, beton dayanıklılığı üzerinde yapılan dayanıklılık çalışmaları tam olarak netliğe kavuşmamıştır. Bu çalışmada, pomza (P) ve zeolit (Z) gibi zengin yer altı kaynaklarına sahip olduğumuz minerallerin yüksek dayanımlı beton üretiminde değerlendirilmesi ve farklı çevresel etki şartlarında betonun dayanım ve dayanıklılığı üzerindeki etkileri araştırılmıştır.Bu amaçla bağlayıcılar üzerinde kimyasal, fiziksel, mekanik, minerolojik, moleküler, elektrokinetik ve simultane termal analizler gerçekleştirilmiştir. 0P15Z (%0 pomza + %15 zeolit), 5P10Z, 10P5Z ve 15P0Z olmak üzere dört farklı türde beton üretilmiştir. Farklı oranlarda çimentoya ikame edilmek suretiyle üretilen betonlarda %1.3 oranında Glenium 51 süper akışkanlaştırıcı katkı (SAK) bağlayıcı ağırlığı cinsinden betona ilave edilmiştir. Üretilen her bir beton türü üzerinde çökme ve birim ağırlık taze beton deneyleri yapılmış, daha sonra 10x20 cm'lik silindir kalıplara yerleştirilmiştir. 24 saat kalıpta tutulduktan sonra kalıptan çıkarılarak 23±2 °C kirece doygun suda 28 gün bekletilmiştir. Daha sonra sudan çıkarılan beton numuneleri 7500 Mg/L MgSO4, %5 H2SO4, %5 NaCI çözeltilerine ve 23±2 °C kirece doygun suya alınarak deney tasarımında belirlenen esaslar çerçevesinde 28, 56 ve 90 gün çevresel etkilere tabi tutulmuştur. Bu sürelerin sonunda her bir beton türü üzerinde birtakım dayanım ve dayanıklılık özellikleri araştırılmıştır.Sonuç olarak, pomza, zeolit ve her ikisinin birlikte kullanımıyla yüksek dayanımlı beton (YDB) üretilebileceği görülmüştür. Gerek dayanım gerekse dayanıklılık parametreleri üzerinde çevresel etkilerin bozucu etkileri farklı gerçekleşmiş, en fazla bozucu etkiyi H2SO4 çözeltisi yapmıştır. NaCI ve MgSO4 çözeltilerinin bozucu etkileri ise betonun ilerleyen yaşlarında ortaya çıkmıştır. Bozucu ortamlarda dahi çok yüksek dayanım istenilen durumlarda 0P15Z ve 5P10Z beton türlerinin, yüksek dayanım istenilen durumlarda ise 10P5Z ve 15P0Z beton türlerinin kullanılabileceği görülmüştür. Ayrıca pomza ve zeolit'tin yüksek dayanımlı beton üretiminde sıkça kullanılan uçucu kül, silis dumanı, yüksek fırın cürufu gibi puzolanlarada alternatif olabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
Presently, research on methods and materials that prolong the service life of concrete has gained significant importance. Harmful chemicals and water that adversely affect the service life of concrete can be counted as the primary factors which affect service life. Most of the researches on the strength of concrete against chemical effects of concrete under the effect of chemical substances have been concentrated on the effect of chemicals on the reinforcement, but not on the concrete it self of the concrete. This subject still has not been demystified. In this research utilization of minerals that are highly available in our country such as pumice (P) and zeolite (Z) in production of high performance concrete and effect of these minerals on strength and durability of concrete under different environmental factors were investigated.For this purpose chemical, physical, mechanical, mineralogical, molecular, electrokinetic?s, and simultaneous thermal analyses were performed on the binders. Four different types of concrete have been produced with the constituent combinations of: 0P15Z (0% pumice + 15% zeolite), 5P10Z, 10P5Z and 15P0Z. Glenium 51 super plasticizer was added to each produced concrete in 1,3% of total weight. Several fresh concrete tests have been performed on the produced concrete types and then fresh concrete was placed to 10x20 cm cylinder moulds. After keeping in the mould for 24 hours, the concrete samples have been taken out of the moulds and placed in lime saturated water bath for duration of 28 days under a temperature of 23±2°C. Next, the samples were put into 7500 mg/l MgSO4, 5%H2SO4, 5%NaCl solutions and 23±2°C lime saturated water bath and each sample had been subjected to environmental effects for 28, 56, and 90 days. After the end of these periods, on each of the concrete types particular characteristics of concrete strength and durability were investigated.In conclusion, results of analyses have shown that using binders like pumice, zeolite or both contributes high strength concrete could be produced. In all the mixture types high strength concrete classes have been obtained. The destructive effects of variable environmental conditions on the strength and durability parameters realized differently and the worst effect have come from H2SO4 solution. NaCl and MgSO4 solutions have shown their destructive effects on the concrete in later ages. It is anticipated that 0P15Z and 5P10Z concrete types could be used for very high strength concrete and 10P5Z and 15P0Z types could be used for high strength types. In addition, pumice and zeolite can be considered as an alternative to pozzolans such as fly ash, silica fume, ground granulated blast furnace slag, etc.