Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri

... konulu sunumlar: "Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri"— Sunum transkripti:

1 Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri
Doç. Dr. Halit YAZICI Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

2 KATKI MADDELERİ KİMYASAL KATKILAR MİNERAL KATKILAR SU AZALTICI
PRİZ GECİKTİRİCİ PRİZ HIZLANDIRICI HAVA SÜRÜKLEYİCİ KOROZYON ÖNLEYİCİ GEÇİRİMSİZLİK RENKLENDİRİCİ VB. DOĞAL PUZOLANLAR YAPAY PUZOLANLAR TRAS VOLKANİK TÜF VOLKANİK CAM VB. UÇUCU KÜL SİLİKA TOZU YÜKSEK FIRIN CURUFU PİŞMİŞ KİL VB.

3 KİMYASAL KATKILAR GENELLİKLE SU İÇİNDE ÇÖZÜLEBİLEN KİMYASAL MADDELERDİR ÇİMENTO AĞIRLIĞINA ORANLA DÜŞÜK MİKTARLARDA KULLANILIRLAR (Örneğin %1-3 ) AŞIRI DOZDA KULLANILDIKLARINDA YAN ETKİLERİ SÖZ KONUSUDUR (priz geciktirme veya hızlandırma, dayanım kaybı vb.) DENEME KARIŞIMI İLE OPTİMUM DOZAJ BELİRLENMELİ BİRDEN ÇOK KATKI BİRARADA KULLANILDIĞINDA UYUMLARI MUTLAKA ARAŞTIRILMALI !!

4 KATKI MADDELERİ İLAÇ DEĞİLDİR
KÖTÜ DİZAYN EDİLMİŞ BETONU İYİLEŞTİRMEZ BİLİNÇ KULLANIMLARI ÇOK OLUMSUZ SONUÇLAR DOĞURABİLİR

5 SU AZALTICI KİMYASAL KATKILAR
NORMAL AKIŞKANLAŞTIRICILAR (%5  SU KESME < %12) LİGNOSÜLFONAT TÜREVLERİ ve HİDROKSİL KARBOKSİLİK ASİT Dozaj: < %1 Çimento ağırlığınca SÜPER AKIŞKANLAŞTIRICILAR (%12  SU KESME  30) NAFTALİN ve MELAMİN SÜLFONA FORMALDEHİT MODİFİYE LİGNOSÜLFONAT Dozaj: % 1-3 Çimento ağırlığınca HİPER AKIŞKANLAŞTIRICILAR (SU KESME > %30) POLİKARBOKSİLİK ASİT Dozaj: % 1-3 Çimento ağırlığınca

6 AKIŞKANLAŞTIRICILAR - KULLANIM AMAÇLARI
1 SU/ÇİMENTO ORANINI AZALTARAK MUKAVEMET ARTIŞI SAĞLAMAK 2 BETON KARIŞIM ORANLARINI DEĞİŞTİRMEDEN İŞLENEBİLİRLİĞİ ARTTIRMAK 3 SU/ÇİMENTO ORANINI SABİT TUTARAK; SU ve ÇİMENTO MİKTARLARINI AZALTARAK EKONOMİ SAĞLAMAK

7 DÜŞÜK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI İŞLENEBİLİRLİKTE ARTIŞ
Katkısız Katkılı DÜŞÜK S/Ç ORANI YÜKSEK DAYANIM & DAYANIKLILIK YÜKSEK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI Dayanım arttırma amaçlı (+çimento) DÜŞÜK S/Ç ORANI YÜKSEK DAYANIM & DAYANIKLILIK Dayanım arttırma amaçlı (-su) DAYANIM, DAYANIKLILIK & İŞLENEBİLİRLİK AYNI DÜŞÜK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI KONTROL BETONU Çimento tasarrufu amaçlı (-çimento, -su) İşlenebilirliği arttırma amaçlı (+çimento, +su) İşlenebilirliği arttırma amaçlı (karışım oranlarında değişiklik yok) DAYANIM* & DAYANIKLILIK AYNI İŞLENEBİLİRLİKTE ARTIŞ AYNI DAYANIMDA & İŞLENEBİLİRLİKTE ARTIŞ YÜKSEK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI * Erken yaşlarda dayanımda bir miktar düşüş, ileriki yaşlarda bir miktar artış beklenebilir. Priz hızlandırıcı özelliği olan bir kimyasal katkı kullanılması durumunda hem erken hem de nihai dayanım artışı beklenir.

8 AKIŞKANLAŞTIRICILAR AKTİF YÜZEYLİ MOLEKÜLLERDİR (SURFAKTAN)
SUYUN YÜZEY GERİLİMİNİ DÜŞÜREREK ISLATMA GÜCÜNÜ ARTTIRLAR ÇİMENTO PARTİKÜLLERİNİ HİDROFİL HALE DÖNÜŞTÜRÜRLER ÇİMENTO PARTİKÜLLERİNİN TOPAKLAŞMASINI (FLOKÜLLEŞMESİNİ) ENGELLİYEREK HOMOJEN BİR DAĞILIM (DİSPERİYON) SAĞLARLAR

9

10

11 AKIŞKANLAŞTIRICILAR ÇEŞİTLİ YAN ETKİLERİ SÖZ KONUSUDUR
AŞIRI DOZDA KULLANIMLARI TERLEME-KUSMAYA YOL AÇABİLİR HIZLI ÇÖKME KAYBI GÖRÜLEBİLİR PRİZ GECİKTİRME, PRİZ ALMAMA veya PRİZ HIZLANDIRMA GÖRÜLEBİLİR

12 PRIZ HIZLANDIRICILAR SUDA ÇÖZÜLEBİLEN ORGANİK veya İNORGANİK TUZLARDIR
KALSİYUM FORMAT, KALSİYUM ASETAT, NİTRATLAR, LAKTİK ASİT, FORMALDEHİD, KLORÜRLER vb. SOĞUK HAVADA BETON DÖKÜMÜNDE (perdah işlemine çabuk geçmek, koruma süresini kısaltmak, kalıp alma süresini kısaltmak) PÜSKÜRTME BETON UYGULAMALARINDA (Alüminatlar, PRİZ BAŞLANGIÇ 1-2 dakika) TAMİR - ONARIM İŞLERİNDE SU KAÇAKLARININ TIKANMASINDA PREFABRİK ÜRETİMLERDE

13 PRIZ GECİKTİRİCİLER LİNYOSÜLFONİK ASİT, HİDROKSİL-KARBOKSİLİK ASİT, ŞEKER, FOSFAT, BORAT, ÇİNKO vb. SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE BÜYÜK HACİMLİ İŞLERDE SOĞUK DERZ OLUŞMAMASI İÇİN UZUN TAŞIMA MESAFELERİNDE KALIP DEFORMASYONLARINDAN KAYNAKLANAN ÇATLAKLARIN ÖNLENMESİ İÇİN

14 HAVA SÜRÜKLEYİCİ VİNSOL REÇİNESİ, SENTETİK DETERJANLAR, LİNYOSÜLFONATLAR vb. BETONDA ÇOK KÜÇÜK ÇAPLI (50m) ve ARALIKLI ( m) HAVA KABARCIKLARI OLUŞTURMAK İÇİN KULLANILIR SERTLEŞMİŞ BETONUN DONMA-ÇÖZÜLME DAYANIKLILIĞINI ARTTIRIR

15 DİĞER KİMYASAL KATKILAR
KOROZYON ÖNLEYİCİ (İNHİBİTÖR) POTASYUM KROMAT, SODYUM NİTRİT, KALSİYUM NİTRİT vb. ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU (ASR) ÖNLEYİCİ LİTYUM TUZLARI KOROZYON ÖNLEYİCİ (İNHİBİTÖR) POTASYUM KROMAT, SODYUM NİTRİT, KALSİYUM NİTRİT vb. SU İTİCİ KATKILAR KÖPÜKLER, PETROKİMYA ÜRÜNLERİ, MİNERAL YAĞLAR, ASFALT EMİSYONLARI vb. GEÇİRİMSİZLİK SAĞLAYAN KATKILAR SU AZALTICILAR (AKIŞKANLAŞTIRICILAR ve MİNERAL TOZLAR (UÇUCU KÜL, SİLİKA TOZU vb.) RENKLENDİRİCİLER (METAL OKSİTLER, KARBON vb.)

16 MİNERAL KATKILAR DOĞAL veya YAPAY PUZOLANİK MADDELERDİR
ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KULLANILABİLDİKLERİ GİBİ, DOĞRUDAN BETON ÜRETİMİNDE DE KULLANILABİLİRLER

17 TAZE BETONUN İŞLENEBİLİRLİĞİNDE ARTIŞ
SU KUSMADA(TERLEME) AZALMA SEGREGASYONDA AZALMA (KOHEZYONDA ARTIŞ) ÇİMENTO MİKTARINDAN TASARRUF (ENERJİ TASARRUFU, CO2 MİKTARININ AZALMASI İLE ÇEVRESEL FAYDA) ATIK MADDE KULLANIMI HALİNDE ÇEVRESEL FAYDA HİDRATASYON ISISINDA AZALMA BETON DAYANIMININ YAVAŞ AMA UZUN SÜRELİ ARTMASI

18 SU ve KLORÜR GEÇİRİMLİLİĞİNDE AZALMA
KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLILIKTA ARTIŞ BAĞLAYICI MATRİS-AGREGA BAĞININ KUVVETLENMESİ KURUMA BÜZÜLMESİNDE ve TERMİK BÜZÜLMEDE AZALIŞ 7 gün 28 gün Zaman Basınç Dayanımı Katkılı Katkısız

19 Islak Kür İhtiyacı PÇ’ye kıyasla daha fazla
ERKEN DAYANIMLARDA DÜŞME, PRİZ SÜRESİNDE ARTIŞ KÜR HASSASİYETİNİN ARTMASI DOĞAL PUZOLANLAR CURUF UÇUCU KÜL Vb. KATKILI ÇİMENTOLAR Portland Çimentosu Yüksek Katkılı Çimento Islak Kür İhtiyacı PÇ’ye kıyasla daha fazla YAVAŞ HİDRATASYON Katkı Oranı Permeabilite Kötü kür İyi kür

20 UÇUCU KÜL (UK) TERMİK SANTRAL ATIĞI, KÖMÜR YANMA ÜRÜNLERİNİN EN İNCESİ, ELEKTRO-FİLTRELERDE TUTULUR PUZOLANİK ÖZELLİĞİ NEDENİYLE ÇİMENTO ve BETONDA MİNERAL KATKI OLARAK KULLANIMI OLDUKÇA YAYGINDIR. DÜNYADA AÇIĞA ÇIKAN UK 450 MİLYON TON/YIL  % 6’sı ÇİMENTO ve BETON ÜRETİMİNDE KULLANILMAKTA ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UK 15 MİLYON TON/YIL

21 UÇUCU KÜL (UK) UK TANE BOYUTU m, KÜRESEL ŞEKİLLİ TAŞ KÖMÜRÜ F SINIFI UK, SİLİSSİ UK (CaO < %10) S + A + F  %70 LİNYİT KÖMÜRÜ S + A + F  %50 C SINIFI UK, KALKERSİ UK (CaO > %10) ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UÇUCU KÜLLLERİN ÇOK BÜYÜK BÖLÜMÜ C SINIFIDIR C SINIFI UÇUCU KÜLLERİN YÜKSEK ORANDA KULLANIMI BETONUN HACİM SABİTLİĞİNİ BOZABİLİR !!

22 PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G  % 75
UÇUCU KÜL (UK) BİLEŞEN CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O C (%) 11,5 - 29,0 23,1 - 50,5 13,3 - 21,3 3,7 - 22,5 1,5 - 7,5 0,4 - 1,9 F (%) 0,7 - 6,7 43,6 - 64,4 19,6 - 30,1 3,8 - 23,9 0,9 - 1,7 0 - 2,8 ASTM C 618 45 m ÜZERİ  % 34 SO3  5.0 PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G  % 75 SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE BETONUN DAYANIKLILIĞINI SAĞLAMADA (SÜLFAT, DENİZ SUYU, ASR vb.) KÜTLE BETONLARINDA (BARAJ vb.)

23 PÇ 42.5 çimentosu ile üretilmiş, değişik oranlarda UK içeren
harç örneklerinin basınç dayanımı-zaman ilişkisi (suda kür) S/B: 0,48

24 DEĞİŞİK ORANLARDA UK İÇEREN BETONLARIN BASINÇ DAYANIMI-ZAMAN İLİŞKİSİ (S/B ORANI: 0,4)

25 SİLİKA TOZU (SİLİS DUMANI)
SİLİKONLU METAL ALAŞIMLARININ ÜRETİM ATIĞI % ÇOK İNCE ( ,2 m) AMORF SiO2 İÇERDİĞİ İÇİN MÜKEMMEL PUZOLANİK ÖZELLİK GÖSTERİR ÇİMENTODAN YAKLAŞIK 100 KAT DAHA İNCEDİR DİĞER PUZOLANLARDAN FARKLI OLARAK : ERKEN DAYANIMI DA ARTTIRMAKTA ÇOK İNCE OLDUĞU İÇİN SU İHTİYACINI ARTTIRMAKTA HİDRATASYON ISISINI ARTTIRMAKTA 45 m ÜZERİ  % 10 PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G  % 110 SU İHTİYACINDAKİ ARTIŞ  % 34

26 DEĞİŞİK ORANLARDA SİLİS DUMANI İÇEREN HARÇ ÖRNEKLERİNİN 28 GÜNLÜK BASINÇ DAYANIMLARI

27 SİLİKA TOZU ve UÇUCU KÜLÜN ASR’YE ETKİSİ
Tehlikeli Genleşme Sınırı

28 YÜKSEK FIRIN CURUFU (YFC)
DEMİR-ÇELİK ÜRETİMİ ARTIĞIDIR. CURUF SU İLE HIZLI SOĞUTULURSA AMORF YAPI KAZANIR, ÖĞÜTÜLEREK KULLANILDIĞINDA PUZOLANİK REAKSİYON GÖSTERİR CURUFLU ÇİMENTO ÜRETİMİNDE YAYGIN OLARAK KULLANILIR Bileşen CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO S % 34-41 34-36 13-19 0,3-0,5 3,5 1-2 ASTM C 989 45 m ÜZERİ  % 20 SO3  4.5 PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G  %

29 PÇ 42,5 içeren harçların basınç dayanımı-yüksek fırın curufu içeriği-zaman ilişkisi (S/B : 0.48)

30 S/Ç oranı 0.53 olan karışımların 28, 90 günlük ve deniz suyu
ıslanma-kuruma çevrimleri etkisi sonrası basınç dayanımları

31 Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri
Doç. Dr. Halit YAZICI Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü