Sülfat etkisine maruz farklı çimento harçlarındaki makro boşluk yapısı gelişiminin bilgisayarlı tomografi yöntmi ile incelenmesi
Investigation of macro void development of different cement mortars exposed to sulphate attack by computerized tomography
Yazar: İLKER TEKİN
Danışman: PROF. DR. H. YILMAZ ARUNTAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, sülfat etkisi altındaki çimento harçlarının gözenek yapısı gelişimi Bilgisayarlı Tomografi (BT) kullanılarak incelenmiştir. Bu amaçla çalışmada bağlayıcı malzeme olarak PÇ 42,5R (CEM I) ve SDÇ 32,5 (SRC) çimentoları kullanılmıştır. Çalışmada 40x40x160 mm ve 25x25x285 mm boyutlarında prizmatik çimento harç numuneleri hazırlanmıştır. İlk olarak çimentoların standart kıvam, priz süresi, hacim genleşmesi, yoğunluk ve özgül yüzey gibi fiziksel özellikleri deneylerle belirlenmiştir. Üretilen harç numuneleri standart kürün yanı sıra %5 magnezyum sülfat (MgSO4) çözeltisi ve %5 sodyum sülfat (Na2SO4) çözeltisi etkilerine maruz bırakılmıştır. Harç numuneleri üzerinde boy değişimi, su emme, kapiler su emme ve basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Bununla birlikte harç numunelerinin BT ile gözenek gelişimi incelenmiştir. Diğer taraftan harç numunelerinin 28, 70 ve 180 gün yaşlarında mikroskobik analizler yapılmıştır.BT görüntülerinin analizi için ?Matlab? yazılımı kullanılarak yeni bir görüntü analiz programı oluşturulmuştur. Elde edilen BT görüntüleri üzerinde geliştirilen bu yeni program yardımıyla matematiksel analizler yapılmıştır. Deney sonuçları istatistik çözümlemeler ile karşılaştırılmıştır.Çalışmada elde edilen deney sonuçlarına göre SRC çimentosu CEM I çimentosuna göre sülfata daha çok dayanıklı olduğu belirlenmiştir. Harç numunelerinde en fazla makro boşluk oranı, en çok basınç dayanımı kaybı ve en fazla boy değişimi %5 Na2SO4 çözeltisi etkisinde oluşmuştur. Diğer taraftan SRC'nin yüksek sülfat direncine sahip olduğu belirlenmiştir. Üretilen harç numuneleri arasında en çok bozulma Na2SO4 etkisine maruz CEM I numunelerinde meydana gelmiştir. SEM analizlerinden elde edilen görüntülere göre sülfat etkisine maruz harç numunelerin tamamında yoğun portlandit ve etringit oluşumlarına rastlanmıştır. Ayrıca su içinde kür edilen CEM I ve SRC harç numunelerinin boşluk oranlarında belli bir süreden sonra artış gözlenmiştir. Su emme deney sonuçları BT görüntülerinden elde edilen sonuçlara uyumluluk göstermiştir. Sonuç olarak, BT'nin sülfata maruz çimentolu harçlarda boşluk yapısı gelişiminin analizinde tahribatsız bir yöntem olarak kullanışlı ve hassas, ancak karmaşık bir yöntem olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, void structure development of different cement mortars exposed to sulfate attack was investigated by Computerized Tomography (CT). For this purpose, the types of cement to be used as cementitious materials in the study were PC 42,5 R (CEM I) and SDC 32,5 (SRC). Prismatic mortar specimens with the dimensions of 40 x 40 x 160 mm and 25 x 25 x 285 mm were produced by using these cements. Firstly, physical properties of cements were determined by standard consistency, setting time, soundness, specific gravity and specific surface tests. Produced mortar specimens were exposed to the effects of 5% concentrations of MgSO4 and Na2SO4 in addition to standard curing conditions. Length change, water absorption, capillary water absorption and compressive strength tests were performed at different ages. In addition to these tests, the void structure developments of mortar specimens were investigated by CT. Moreover, microscopic analyses of mortar specimens were carried out at the ages of 28, 70 and 180 days.A custom made image processing program was developed using Matlab software to analyze the CT images. With this developed program, quantitative analyses were performed on the obtained CT images. Utilizing the statistical analyses, several comparisons were made on the obtained experimental results.According to the obtained test results in the study, it was determined SRC more resistant to the sulfate attack than CEM I. The maximum macro void ratio, the biggest loss of compressive strength and maximum length change measurements occurred in the mortar specimens were exposed Na2SO4 solution with 5% concentration. On the other hand, it was determined SRC having high sulfate resistant. The biggest degradation among the produced specimens was occurred to expose Na2SO4 solution with 5% concentration in CEM I specimens. The images obtained from SEM exhibited that all the mortar specimens under sulfate attack experienced intensive formation of portlandite and ettringite. Void ratios for the all CEM I and SRC mortar specimens cured with water increased after a certain time. The results obtained from CT image analyses were confirmed by the results obtained from water absorption tests. As a result, CT has proven as a non-destructive testing method to be a functional and sensitive yet complex method in the investigation of macro void structure development of cement mortars exposed to sulfate attack.