Sepiyolit içeren çimento esaslı bağlayıcılarla üretilen harçların işlenebilirlik, dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin araştırılması
Research of the workability, strength and durability properties of mortars produced by cement based binders containing sepiolite
Yazar: MAHMUT AYTEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HADAAN PEHLİVAN
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Basınç dayanımı = Compressive strength ; Donatı korozyonu = Reinforcement corrosion ; Eğilme dayanımı = Bending strength ; Fiziksel dayanıklılık = Physical endurance ; Portland çimentosu = Portland cement ; Suya dayanıklılık = Water endurance ; Tuza dayanıklılık = Salt resistance

Özet:
Bu çalışmada kullanılacak olan Eskişehir ili sepiyolit kilinin kimyasal, fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Sepiyolit kilinin fiziksel özelliklerini belirlemek için incelik, özgül ağırlık deneyleri, mineralojik özelliğini belirlemek için ise X-ışını kırınım (XRD) ve X-ışını floresans (XRF) analizleri yapılmıştır. Çalışmada kullanılacak olan sepiyolit kili, CEM I 42.5 R çimentosuyla ağırlıkça %0, %2.5, %5, %7.5, %10, %12.5 ve %15 oranlarında yer değiştirilerek çimento hamurları ile donatılı ve donatısız harç numuneleri üretilmiştir. Bu numuneler sırasıyla S0, S2.5, S5, S7.5, S10, S12.5 ve S15 olarak adlandırılmıştır. Hazırlanan çimento hamurları üzerinde kıvam, priz süreleri ve hacim genleşmesi deneyleri yapılmıştır. Çimento harçlarının fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek için 40×40×160mm prizmatik numuneler üretilmiştir. Çimento harç numunelerine su emme, birim ağırlık, bulk (yığınsal) yoğunluk, doygun kuru yüzey yoğunluk (dky), porozite, kompasite, kılcal su emme ve eğilme ve basınç dayanımı tayini deneyleri yapılmıştır. Ø10 betonarme çeliği kullanılarak hazırlanan Ø50 x100 mm'lik silindir çimento harç korozyon numuneleri %3.5 NaCl içeren çözelti içerisinde 145 gün bekletilmiştir. Bu süre içerisinde 1., 3., 10., 20., 30., 50., 90. günlerde elektrokimyasal korozyon ölçümleri üç elektrotlu ölçüm yöntemi kullanılarak alınmıştır. Donatılı çimento harç numunelerinin korozyon davranışını çevresel etki değişiminde inceleyebilmek için 130-145. günler arasında numuneler 3 gün açık havada sonrasında 3 gün tuzlu suda bırakılarak ıslanma-kuruma ortamı oluşturulmuştur. Bu şekilde 130., 133., 136., 139., 142. ve 145. günlerde tekrar elektrokimyasal korozyon ölçümleri alınmıştır.
Yapılan deneyler sonucunda, tüm çimento hamurları içinde S5 çimento hamurlarının priz başlangıç ve bitiş süresinin en kısa olduğu görülmüştür. Çimento harç numunelerinde ise sepiyolit ikamesinin artmasıyla genel olarak numunelerin su emme miktarlarının arttığı, bulk ve dky yoğunluklarının azaldığı, porozitenin arttığı belirlenmiştir. Çimento harç numunelerinin mekanik özellikleri incelendiğinde, eğilme ve basınç dayanımlarında en yüksek değerleri S0 numunesi verirken, en düşük değerleri S15 numunesi vermiştir. S0 ve S2.5 numunelerinin mekanik özelliklerinin birbirine benzer olduğu görülmüştür. Donatılı harç numuneleri kulometrik yöntem ile açık devre potansiyelinde korozyon yükleri (QADP) incelendiğinde, tüm numunelerde farklı büyüklüklerde katodik korozyon aktiviteleri olduğu ve bu aktivitenin S2.5 numunesinde kontrol numunesine benzer özellikte olmasına rağmen en küçük değerler aldığı tespit edilmiştir. Donatılı harç numunelerinin lineer polarizasyon direnci yöntemine göre elde edilen korozyon potansiyelleri (ECOR) ve yarı hücre potansiyel yöntemi ile ölçülen açık devre potansiyellerinin (EADP) birlikte verildiği grafikler incelendiğinde, S0 ve S2.5 numunelerinin benzer karakter gösterdiği, korozif ortamda bekleme süresi arttıkça potansiyellerin daha pozitif değerler aldığı, EADP ve ECOR grafiklerinin çakıştığı, diğer numunelerde bu durumun sağlanmadığı görülmüştür. Sonuç olarak çimentolu sistemde %2.5 sepiyolit katkısının donatı korozyonuna karşı en iyi koruma sağladığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the sepiolite clay of Eskişehir will be used and the chemical, physical and mechanical properties of sepiolite were investigated. In order to determine the physical properties of sepiolite clay, fineness, specific gravity experiments were performed and X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) analyzes were performed to determine the mineralogical property. The sepiolite clay to be used in the operation, was  replaced with Portland Cement (CEM I) in ratio of %0, %2.5, %5, %7.5, %10, %12.5 and %15 by weight and were produce reinforced and unreinforced cement mortar and cement paste samples. The consistency, initial setting times and volume expansion experiments of the prepared cement paste were carried out. 40 × 40 × 160 mm prismatic samples were produced to determine the physical and mechanical properties of the cement mortars. Cement mortar samples were subjected to water absorption, unit weight, bulk density, saturated dry surface density, porosity, capacity and capillary water absorption and bending and compressive strength tests Ø50 x100 mm cylinder cement mortar corrosion specimens prepared using Ø10 reinforcement were stored in a solution containing 3.5% NaCl for 145 days. During this period, electrochemical corrosion measurements were taken using the three-electrode measurement method on days 1., 3., 10., 20., 30., 50., 90. To investigate the corrosion behavior of reinforced cement mortar samples in the context of environmental impacts 130-145. The samples were left in salty water for 3 days after open air for 3 days and wetting-drying environment was established.
As a result of the experiments, it was seen that the cement paste with 5% sepiolite supplementation shortened the start and finish times of the initial setting with respect to the other samples. In the mortar samples, the increase in the amount of water absorption of the samples increased the bulk and saturated dry surface density and the porosity increased. When the mechanical properties of the cement mortar samples were examined, the highest values of bending and compressive strength were S0 and the lowest values were S15. The mechanical properties of samples S0 and S2.5 were similar. When the corrosion loads (QADP) of the open circuit potentials were examined by coulometric method, it was found that all samples had different sizes of cathodic corrosion activities and that this activity had the smallest values even though it is similar to the control sample at S2.5. When the graphs showing the corrosion potentials (ECOR) and the open circuit potentials (EADP) measured by the semi-cell potential method of the reinforced mortar samples according to the linear polarization resistance method are examined, it can be seen that S0 and S2.5 specimens show similar characteristics, positive values, EADP and ECOR charts overlap, and other samples did not provide this situation. As a result, %2.5 sepiolite contribution in the cementitious system has been found to provide the best protection against reinforcement corrosion.