Genleştirilmiş perlit agregası, nano ve mikro boyutta CaO ve MgO ve kil in yüksek mukavemetli betonların otojen rötreleri üzerindeki etkisi
The effect of expanded perlite aggregate, nano and micro size CaO and MgO and clay on the autogenous shrinkage of high strength concrete
Yazar: RIZA POLAT
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN DEMİRBOĞA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yüksek dayanımlı betonlarda (YDB), çimento içeriğinin fazla, su/bağlayıcı oranının düşük olması ve silis dumanı içerdiklerinden dolayı hacim değişikliği ve nihayetinde çatlaklar meydana gelmektedir. Bu hacim değişikliklerinin en önemli nedenlerinden birisi otojen rötredir. Normal betonlar için uygulanan dışarıdan kür yöntemleri YDB?ın yoğun içyapısından dolayı otojen rötreyi azaltmada yeterli olmamaktadır ve içsel kür uygulanması gerekmektedir. Bu amaçla YDB?nin otojen rötrelerinin azaltılmasında beton içerisine yerleştirilen su rezervuarları ve genleşen katkılar kullanılabilir. Bu çalışmada, genleştirilmiş perlit agregası (GPA) ve kilin suya doygun halde beton içerisinde kullanımının ve genleşen ürünler olarak CaO ve MgO katkılarının mikro ve nano boyutta kullanımının YDB?nin otojen rötrelerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, beton ve harç karışımlarında ince agreganın 0-2 mm?lik kısmının yerine, toplam agrega hacminin %10, %20 ve %30 oranlarında GPA, beton, harç ve hamur karışımlarda çimento yerine toplam bağlayıcı ağırlığının %1,5, %3,0 ve %4,5 oranlarında doygun kil ve %2,5, %5,0 ve %7,5 oranlarında mikro boyutta CaO ve MgO kullanılmıştır. Ayrıca harç ve hamur karışımlarda toplam bağlayıcı ağırlığının %2,5, %5,0 ve %7,5 oranlarında Nano-CaO ve Nano-MgO katkıları kullanılmıştır. Üretilen hamur numunelerin priz süresi ve hacimsel otojen rötresi ve harç numunelerin 7 ve 28 günlük basınç dayanımı ve ultrasonik hız (UPV) değerleri, lineer otojen rötre değerleri ve hidratasyon ısıları incelenmiştir. GPA, kil, CaO ve MgO ile üretilen beton numunelerin ise 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları ve UPV değerleri, lineer otojen rötre ve kısıtlanmış rötreleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, GPA ve genleşen ürünlerin tüm kullanım oranlarında otojen rötrenin azaldığı gözlenmiştir. GPA ve MgO?in basınç dayanımını ve UPV değerlerini azalttığı, CaO?in kontrol numunelerine kıyasla pek etkilemediği hatta azda olsa artırdığı belirlenmiştir. Nano-CaO ve Nano-MgO?in basınç dayanımını mikro boyuta göre daha da artırdığı ve otojen rötreyi azalttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Due to high content of cement, low water/binder ratio and using of silica fume, in high strength concretes (HSCs), volume changes and eventually cracks forming occur. The main reason for volume changes is autogenous shrinkage. Outside curing methods applied to the conventional concretes aren?t enough due to dense internal structure of HSCs in the reducing autogenous shrinkage and internal curing should be applied. For this purpose, in order to mitigate autogenous deformation of HSCs, water reservoirs and expansive additives can be used. In this study, the effect of water-saturated expanded perlite aggregate and clay and CaO and MgO based expansive materials in micro and nano sizes in autogenous shrinkage in HSCs were investigated. For this aim, 10%, 20% and 30% expanded perlite aggregate was used instead of traditional fine aggregate in concrete and mortar mixtures. 1,5%, 3,0% and 4,5% clay, 2,5%, 5,0% and 7,5% CaO and MgO by weight of binder were used in concrete, mortar and paste mixtures. In addition, 2,5%, 5,0% and 7,5% Nano-CaO and Nano-MgO by weight of binder were used in mortar and paste mixtures. In paste mixture, the setting time and volumetric autogenous shrinkage, in mortar mixtures, 7 and 28 days compressive strength, hydration heat, ultrasonic pulse velocity and linear autogenous shrinkage and in concrete mixtures, 7, 28 and 90 days compressive strength, ultrasonic pulse velocity, linear autogenous shrinkage and restrained shrinkage tests were determined. As a result, the reducing of autogenous shrinkage by using of expanded perlite aggregate and expansive additives was observed. The use of expanded perlite aggregate and MgO decreased UPV and compressive strength in comparison with control samples but CaO based samples results for UPV and compressive strength increased slightly. And Nano-CaO and Nano-MgO increased compressive strength and decreased autogenous shrinkage in comparison with micron size CaO and MgO.