Puzolinik malzemelerin (dip külü ve zeolit) tane boyutunun harcın alkali-silika reaksiyonuna ve basınç dayanımına etkisi

Yıl 2024, Cilt: 39 Sayı: 2, 977 - 992, 30.11.2023

Bahri Ersoy , Fahri Yentürk Zeyni Arsoy , Tayfun Uygunoğlu

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1197446

Öz

Bu çalışmada, puzolanik katkı maddelerinin (dip külü ve zeolit) tane boyutunun çimento esaslı harçlarda oluşan alkali-silika reaksiyonu (ASR) üzerine ve mekanik özeliklerden basınç dayanımına etkisi araştırılmıştır. Farklı tane boyutunda ürünler elde etmek için puzolanik katkılar bilyalı değirmende 5 ayrı sürede (0, 30, 60, 180 ve 240 dk) öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Çimento yerine ikame edilmek üzere her bir tane boyutundaki puzolanik katkıdan farklı oranlarda (%10, 20 ve 30) kullanılarak beton harçları hazırlanmıştır. Çimento esaslı harçlarda, doğal ince agrega ve CEM-I 42,5 tipinde Portland çimentosu kullanılmıştır. Elde edilen her bir harç çubuğunun TS 13517’ye göre ASR’den kaynaklı boyca genleşme miktarları ve TS EN 12390-3’e göre basınç dayanımları ölçüldü. Sonuç olarak beton harcında meydana gelen ASR’nin azaltılmasında zeolitin dip külüne göre daha etkili olduğu ve en düşük ASR genleşme değerinin de 240 dk boyunca öğütülmüş zeolitin %10 oranında çimentoyla yer değiştirilmesiyle elde edildiği belirlenmiştir. Ancak, her iki puzolanik katkının basınç dayanımına etkisi kıyaslandığında ise dip külü katkısının beton harcı basınç dayanımı üzerine önemli bir olumsuz etkisi gözükmez iken, zeolit katkısıyla basınç dayanımlarında belirli bir miktar (%10-29) azalma olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Beton harcı, ASR genleşmesi, Basınç dayanımı, Zeolit, Dip külü

Destekleyen Kurum

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ

Proje Numarası

17.FEN.BİL.53

Teşekkür

Bu çalışma 17.FEN.BİL.53 kodlu ve “Harçlarda Kullanılan Bazı Puzolanik Malzemelerin Tane Boyutunun Alkali-Silika Reaksiyonuna ve Basınç Dayanımına Etkisinin Araştırılması” başlıklı yüksek lisans tez projesi kapsamında gerçekleştirilmiş olup, katkılarından dolayı AKÜ-BAPK birimine teşekkür ederiz.

Kaynakça

• 1. Yalçın H., Gürü M., Çimento ve Beton Ders Kitabı, Palme Yayıncılık, Ankara, Türkiye, 2006.
• 2. Rajabipour F., Giannini E., Dunant C., Ideker J. H., Thomas M.D.A., Alkali–silica reaction: Current understanding of the reaction mechanisms and the knowledge gaps, Cem. Concr. Res., 76, 130–146, 2015.
• 3. Multon S., Sellier A., Multi-scale analysis of alkali–silica reaction (ASR): Impact of alkali leaching on scale effects affecting expansion tests, Cem. Concr. Res., 81, 122–133, 2016.
• 4. Shi T., Zheng L., Xu X., Evaluation of alkali reactivity of concrete Aggregates via AC impedance spectroscopy, Constr. Build. Mater., 145, 548-554, 2017.
• 5. Hench L.L., Clark D.E., Physical Chemistry of Glass Surfaces, J. Non-Cryst. Solids, 28, 83–105, 1978.
• 6. Sanchez L.F.M., Multon S., Sellier A., Cyr M., Fournier B., Jolin M., Comparative study of a chemo–mechanical modeling for alkali silica reaction (ASR) with experimental evidences, Constr. Build. Mater., 72, 301–315, 2014.
• 7. Abdelrahman, M., ElBatanouny, M.K., Ziehl, P., Fasl, J., Larosche, C.J., Fraczek, J., Classification of alkali–silica reaction damage using acoustic emission: A proof-of-concept study, Constr. Build. Mater., 95, 406–413, 2015.
• 8. Drolet C., Duchense J., Fournier B., Validation of the alkali contribution by aggregates to the concrete solution, Cem. Concr. Res., 98, 10–23, 2017.
• 9. Massazza F., Puzzolona and Puzzolonic Cements, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete Forth Edition, Editor:Peter C. Hewlett, Elsevier Ltd., Oxford, 471-631, 1998.
• 10. Thomas M., The effect of supplementary cementing materials on alkali-silica reaction: a review, Cem. Concr. Res. 41 (12), 1224–1231, 2011.
• 11. Meesaka T., Sujjavanicha S., Effectiveness of 3 different supplementary cementitious materials in mitigating alkali silica reaction, Mater. Today:. Proc., 17, 1652–1657, 2019.
• 12. Korkmaz, S., Bazı yapay puzolanların harçların basınç dayanımlarına ve alkali silika reaksiyonu üzerine etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2010.
• 13. Yıldırım, K., Betonda alkali silika reaksiyonunun azaltılmasında mineral katkı kombinasyonlarının optimizasyonu, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2013.
• 14. Nayır, S., Mineral katkıların alkali-silika reaksiyonunu iyileştirmede etkilerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2015.
• 15. Dinçdemir, İ., Alkali-Silika reaksiyonunun iyileştirilmesinde mineral ve kimyasal katkıların kullanımı, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2015.
• 16. Boddy A.M., Hooton R.D., Thomas M.D.A., The effect of product of silica fume on its ability to control alkali-silica reaction, Cem. Concr. Res., 30, 1139-1150, 2000.
• 17. Liu Y., Lei S., Lin M., Li Y., Ye Z., Fan Y., Assessment of pozzolanic activity of calcined coal-series kaolin, Appl. Clay Sci., 143, 159–167, 2017.
• 18. Yılmaz B., Uçar A., Oteyaka B., Uz V., Properties of zeolitic tuff (clinoptilolite) blended portland cement, Build. Environ. 42, 3808–3815, 2007.
• 19. Burris L.E., Juenger M.C.G., Milling as a pretreatment method for increasing the reactivity of natural zeolites for use as supplementary cementitious materials, Cem. Concr. Compos., 65, 163-170, 2016.
• 20. Florez C., Restrepo-Baena O., Tobon J.I., Effects of calcination and milling pre-treatments on natural zeolites as a supplementary cementitious material, Constr. Build. Mater., 310, 125220, 2021.
• 21. Afshinnia K., Rangaraju .PR., Efficiency of ternary blends containing fine glass powder in mitigating alkali-sislica reaction, Constr. Build. Mater., 100, 234-245, 2015.
• 22. Oruji S., Brake N.A., Guduru R.K., Nalluri L., Günaydın-Sen Ö., Kharel K., Rabbanifar S., Hosseini S., Ingram E., Mitigation of ASR expansion in concrete using ultra-fine coal bottom ash, Constr. Build. Mater., 202, 814–824, 2019.
• 23. Gooi S., Mousa A.A., Kong D., A critical review and gap analysis on the use of coal bottom ash as a substitute constituent in concrete, J. Cleaner Prod., 268, 121752, 2020.
• 24. Mladenovic, A., Suput, J.S., Ducman, V., Skapin, A.S., Alkali-Silica reactivity of some frequently used lightweight aggregates, Cem. Concr. Res., 34, 1809-1816, 2004.
• 25. Salah Abd El-Ghany Abo El-E., Essam Abd El-Aziz K., Sayieda Rawwash R. Z., Reham Abu-Elwafa M., Effect of nano-SiO2 (NS) on dolomite concrete towards alkali silica reaction, (Housing and Building National Research Center) HBRJ Journal) 14, 165-170, 2018.
• 26. Kurugöl S., Puzolanik aktivite tespit yöntemleri: Fiziksel metotlar, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi (CFD), Cilt 38, No. 1, 2017.
• 27. Sönmez G., Işık M., Environmental effects of coal combustion wastes and usage areas, Nigde Omer Halisdemir University Journal of Engineering Sciences, 9(1), 72-83, 2020.
• 28. Canpolat F., Yılmaz K., Kose M.M., Sumer M., Yurduse M.A., Use of zeolite, coal bottom ash and fly ash as replacement materials in cement production, Cem. Concr. Res., 34, 731–735, 2004.
• 29. TS 13517, Türk Standartları, Bağlayıcı Malzemeler ve Agrega Karışımlarının Potansiyel Alkali Silika Reaktivitesinin Tayini (Hızlandırılmış Harç Çubuğu Yöntemi), Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2012.
• 30. Uygunoğlu, T., Yüksek oranda silis dumanı içeren harçlarda alkali-silika reaksiyonu (ASR) gelişiminin incelenmesi, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 5, 9-16, 2009.
• 31. Ahmadi B., Shekarchi M., Use of natural zeolite as a supplementary cementitious material, Cem. Concr. Compos., 32, 134–141, 2010.
• 32. Vejmelková E., Konakova D., Kulovana T., Keppert M., Zumar J., Rovnaníková P., Kersner Z., Sedlmajer M., Robert Cerny R., Engineering properties of concrete containing natural zeolite as supplementary cementitious material: Strength, toughness, durability, and hygrothermal performance. Cem. Concr. Compos., 55, 259–267, 2015.