Farklı mineral katkıların kendiliğinden yerleşen beton özelliklerine etkileri
Effects of different mineral additives on self-compacting concrete properties
Yazar: HAYTHAM H. A ALHANGHARI
Danışman: PROF. DR. HASBİ YAPRAK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kendinden yerleşen beton (KYB), yüksek akıcı kıvam özelliğinden dolayı, inşaat sektöründe yaygın kullanım alanı bulan özel bir beton türüdür. KYB,  kendiliğinden yerleşebilme özelliği sayesinde sık donatılı yapı elemanlarında, herhangi bir vibrasyona ihtiyaç duymadan kalıbı boşluksuz olarak doldurma ve vibrasyonun oluşturduğu gürültü kirliliğini azaltma kabiliyetine sahiptir. KYB üretimi, gelişmiş özellikleri ve uygulama açısından sağlamış olduğu avantajları nedeniyle de kullanımı hızla artmaktadır. Bununla birlikte, KYB üretiminde kullanılan malzemeler ile ilgili olarak sürdürülebilirlik çerçevesinde sorunlar yaşanmakta, beton endüstrisinin neden olduğu çevresel etkiler son yıllarda büyük bir endişe oluşturmaktadır. Ayrıca, KYB'nin önemli bir bileşeni olan Portland çimentosu (PÇ) üretimi, dünya endüstriyel enerjisinin yaklaşık %13'ünün tüketiminden ve küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %7'sinin sorumluluğunu üstlenmektedir. KYB'de, PÇ'nin yerine uçucu kül (UK),  granüle yüksek fırın cürufu (GYFC), silis dumanı (SD) vb. puzolanik katkı maddelerinin kullanımı yalnızca KYB'nin toplam malzeme maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda sürdürülebilir bir gelişime ve çevresel etkilerin azaltılmasına da önemli katkılar sağlar. UK, YFC mineral katkıların KYB'de kullanımı hem taze, hem de serleşmiş betonun fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerinin iyileştirilmesine önemli bir katkı sağlar. Bu çalışmada, YFC, UK ve perlit tozu (PT) çimento ikamesi olarak kullanılarak, farklı mineral katkıların, KYB'nin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. GYFC  %35, %45 ve %55, UK %10, %20, %30, PT %5 ve %10 oranlarında çimento yerine ikame edilmiştir. Kür koşullarının KYB'nin performansı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla da KYB numuneleri; standart normal su kürü (SK) (23±2 °C) ve sıcak hava ve yüksek nem koşullarını simüle etmek için de sıcaklık ve nem kontrollü (32±2 °C ve %70 bağıl nem) ortamda (LK) olgunlaştırılmıştır. KYB numunelerinin 3, 7, 28 ve 90 günlük sürelerin sonunda basınç dayanımları belirlenmiş. 28 günlük numunelere ASTM C 666'ya uygun donma-çözülme ve ultrases geçiş hızı testleri uygulanmıştır. Özellikle, 3 ve 7 günlük basınç dayanımları üzerinde LK'nin etkili olduğu, Referans (REF) numunenin erken yaşlarda daha yüksek basınç dayanımları gösterdiği,  90 günlük numunelerde %30 UK, %35 GYFC ve %5 PT katkılı numunelerde elde edildiği belirlenmiştir.

Abstract:
Self-compacting concrete (SCC) is a special type of concrete that has become widespread in the construction sector due to its high fluidity. SCC has the ability to fill the frame works without any need for vibration and that reduce the noise pollution generated by vibration in frequently equipped building elements. SCC production is increasing rapidly due to its advanced features and advantages in terms of application. However, there were problems with sustainability in relation to materials used in SCC production, and the environmental impacts caused by the concrete industry have been a major concern in recent years. In addition, Portland cement (PC) production, an important component of SCC, is responsible for the consumption of approximately 13% of the world's industrial energy and approximately 7% of global CO2 emissions. In SCC, PC is replaced by fly ash (FA), ground granulated blast furnace slag (GGBFS), silica fume (SF) etc. The use of puzolanic additives not only reduces the total material cost of SCC, but also makes significant contributions to sustainable development and reducing environmental impacts. The utilizing of FA and GGBFS as minerals admixtures in SCC improves the physical, mechanical and durability of concrete in fresh and hardened situations. The aim of this study was the investigation the effect of different mineral admixtures on physical and mechanical properties of SCC by using ground granulated blast furnace slag (GGBFS), fly ash (FA) and perlite powder (PP) as cement substitution. Cement substitutions percentages were 35%,45% and 55% for GGBFS, 10%, 20% and 30% for FA and 0%, 5% and 10% for PP. In order to investigate the effect of curing conditions on SCC performance, SCC samples were cured in a standard normal water cure (NC) (23.5 ±2 °C) and controlled temperature and humidity (32±2 °C and 70% relative humidity) environment (LC) to simulate hot air and high humidity conditions. The compressive strength was determined in 3, 7, 28 and 90 days. Freeze – thaw according to ASTM C666 and ultrasound velocity pulse tests in were applied to 28-day samples. The results showed that LC curing method was effective on the compressive strength in 3 and 7 age of concrete. Reference mix showed the highest compressive strength in early age. however, the mix with 30% of FA, 35% of GGBFS and 5% of PP showed the highest results of compressive strength in 90 days.