Yüksek Performanslı betonlar

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐNDE ÖZEL KONULAR -3- Doç. Dr. Halit YAZICI Yüksek Performanslı betonlar

2 Puzolanların hidratasyon ısısına etkisi

3 Puzolanların dayanıma etkisi

4 Uçucu külün dayanıma etkisi Compressive Strength, MPa day 3 days 7 days 28 days 56 days 90 days FA, %

5 Portland çimentosu ve curuflu çimento S/Ç=0,53 BASINÇ DAYANIMI (MPa) G PÇ 90G-PÇ DS IK 90G-PÇ 28G-CÇ 32 90G-CÇ DS IK 90G-CÇ ÇİMENTO DOZAJI (kg/m 3 ) S/Ç oranı 0.53 olan karışımların 28, 90 günlük ve deniz suyu ıslanma-kuruma çevrimleri etkisi sonrası basınç dayanımları

6 0,5 0,45 0,4 Genleşme (%) 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 Genleşme Sınırı Puzolanların ASR genleşmesine etkisi 0, Zaman (gün) Kontrol ST5+UK5 ST5+UK10 ST5+UK15 ST5+UK20 ST5+UK25 ST5+UK30 ST5+UK35 ST5+UK40 ST: silika tozu UK: uçucu kül Kontrol: PÇ

7 Yüksek fırın curufunun harçların basınç dayanımına etkisi 80 1 Gün 3 Gün 7 Gün 28 Gün 56 Gün 90 Gün 180 Gün Basınç Dayanımı (MPa) YFC (%)

8 Yüksek Fırın Curufunun basınç dayanımına etkisi

9 Kür yaşının Portland çimentosu ve puzolan içeren çimentoların kalsiyum hidroksit içeriklerine etkisi

10 Kür yaşının ve Yüksek fırın curufu içeriğinin Portland çimentosu-curuf karışımı hamurlarının Kalsiyum hidroksit içeriğine etkisi

11 Farklı çimentoların Normal sıcaklıklarda basınç dayanımı gelişimi

12 Genleşen çimento : Mekanizma

13 Su/çimento oranının dayanıma etkisi

14 Su/çimento oranının genleşmeye etkisi

15 Agrega Ekonomi Rijitlik, elastisite modülü Boyutsal stabilite Aşınma dayanıklılığı

16 Hafif agregalı beton

17 Beton özelliklerini etkileyen agrega özellikleri

18

19 Boşlukların azaltılması

20 Boşlukların azaltılması

21 Kimyasal katkılar

22 Kimyasal katkılar Betonun bazı özelliklerini geliştirmek veya değiştirmek için kullanılırlar

23 Betonda buz oluşumu

24

25 Hava sürükleyici Reçine tuzları, petrol asitleri, sentetik deterjanlar

26

27 Avantajlar Donma-çözünmeye direnç Đşlenebilirlikte artış Terleme ve ayrışmada azalma eğilimi

28 Dezavantajlar Dayanımda düşüş (yaklaşık hava içeriğindeki %1 artış, %5 mukavemet kaybı) Geçirimlilikte artış aşırı dozda kullanımı prizi geciktirebilir

29 Aktif yüzeyli moleküller (sürfaktan) Uzun-zincir organik moleküller, bir ucu hidrofil (suyu çeken), diğer ucu hidrofob (suyu iten) hidrofil uç bir yada birkaç polar grup içerir örneğin, COO -, SO 3-, or NH 3+

30 Düşük oranda su azaltıcılar: en az %5 su azaltma (örnek, linyosülfanat) Tip A : normal Tip D : su azaltıcı ve priz geciktirici Type E : su azaltıcı ve hızlandırıcı Yüksek oranda su azaltıcı: En az %12 su azaltma Superakışkanlaştırıcı (sentetik polimerler: naftalin, melamin veua akrilik esaslı) Tip F : normal Tip G : su azltıcı ve priz geciktirici

31 Süperakışkanlaştırıcı Đşlenebilirliği arttırmak Mukavemeti arttırmak Çimento tasarrufu

32 Süperakışkanlaştırıcı Sabit işlenebilirlikte %25 to %30 su azaltma (normal akışkanlaştırıcı: %5 to 10 su kesme). Terleme ve kusmaya yol açmaz (normal dozajlarda) kolloidal boyutlu uzun zincir molekülleri terleme suyunun yolunu keser.

33 Fiziksel etki ve dağılma

34

35

36 Naftalin esaslı süperakışkanlaştırıcının etrenjit morfolojisine etkisi SA Yok SA Var

37 Mode of Action of Superplasticizers "Chemical" Effects: Changes in morphology

38

39

40

41 Priz kontrol katıları Taze betonda reolojik değişiklikler Katılaşma: kıvamın kaybolması Prize başlama: betonun işlenebilirliğini kaybetmesi Priz sonu: betonun tamamen katılaşması Setleşme: zamanla dayanım kazanma

42 Priz hızlandırıcı: priz süresini azaltır. geciktirici: priz süresini uzatır

43

44 Priz hızlandırıcı katyonların (kalsiyum iyonları) ve anyonların çözünürlüğünü arttırır. Priz geciktirici ise çimento katyonlarının ve anyonlarının çözülmesini engeller

45 Bazı belirli anyonlar (Cl, NO 3-, or SO4 2- ) silika ve alüminatların çözünürlüğünü azaltırken, kalsiyum iyonlarının çözünürlüğünü ise arttırırlar. Düşük konsantrasyonlarda kullanıldığında ilk etki baskındır, yüksek konsantrasyonlarda ise ikinci etki baskındır.

46 Priz hızlandırıcı Soğuk havada şu amaçlarla kullanılır Betonun perdahlama işleminin makul sürede yapılması, koruyucu önlemlerin zamanında başlatılması için Kür ve koruma işlemlerinin süresini azaltmak için Erken dayanım gelişimini arttırmak, böylece kalıp alma süresini azaltmak ve yapının servise alınma süresini kısaltmak için

47 Kalsiyum klorür geçmişte en yaygın kullanılan priz hızlandırıcıdır. Ancak donatı korozyonu riski nedeniyle günümüzde tercih edilmemektedir. Kalsiyum formate, formik asit gibi klorür içermeyen priz hızlandırıcılar mevcuttur.

48 Priz geciktirici Sıcak hava koşullarının meydana getirdiği olumsuzlukları gidermek için kullanılır Taşıma, yerleştirme, sıkıştırma ve perdah işlemlerinin düzgün yapılabilmesi, Soğuk derz oluşumunun engellenmesi, Yüksek sıcaklığın hidratasyonu hızlandırmasıyla oluşan çatlama gibi hasarları engellemek için kullanılır.

49 Tip A: su azaltıcı Type B: geciktirici Type C: hızlandırıcı Type D: su azaltıcı ve geciktirici Type E: su azaltıcı ve hızlandırıcı Type F: yüksek oranda su azaltıcı Type G: yüksek oranda su azaltıcı ve geciktirici

50 Büzülme

51 Plastik büzülme: Beton Taze haldeyken buharlaşma yoluyla kaybedilen su Otojen büzülme: Kimyasal büzülme (hidratasyon ürünlerinin su + çimento hacminden daha az yer kaplanması) + (beton gözenek suyunun hidratasyon sonucu tüketilmesi) Termal büzülme: Betonun sıcaklığının içte artması dış yüzeyde düşmesi Kuruma Büzülmesi: Sertleşmiş betonun kurumayla suyunu kaybetmesi Karbonatlaşma büzülmesi : hidratasyon ürünlerinin CO ile reaksiyonu

52 Büzülmeyi azaltmak için önlemler Akışkanlaştırıcı kullanılarak su miktarının azaltılması Mineral katkılar kullanılarak çimento miktarının azaltılması Özel çimentolar ve genleşen bileşenler kullanılması. Büzülme azaltan kimyasal katkı kullanımı

53 Büzülme azaltıcı katkılar Büzülmede %35-60 azalma rapor edilmiştir. Kısıtlanmış büzülme çatlaklarını azaltır geçirimliliği ve makro boşlukları azaltır. Akışkanlığı arttırır Basınç, çekme dayanımını ve elastisite modülünü az bir miktar azaltır

54 Gözeneklerdeki buharlaşabilen suyun yüzey enerjisini azaltır böylece kuruma sırasında oluşan kapiler gerilme azalır

55 Plastik büzülme çatlakları Plastic Shrinkage Cracking Terleme kusma ile yüzeye çıkan su buharlaşma ile kaybolan suyu dengelemezse büzülme oluşur Büzülme engellenirse çatlaklar oluşur Yüksek yüzey/hacim oranına sahip kaplamalar, köprü kirişleri, tünel kaplamaları gibi yapılar risk altındadır

56 Büzülme ve sünme

57 Taze beton - Erken yaşlar Đlk 48 saat betonun performansı için çok önemlidir. Bu periyot betonun uzun dönemli davranışını, basınç dayanımını, elastisite modülünü ve durabilitesini kontrol eder.

58 Taze beton özellikleri Đşlenebilirlik Đşlenebilirlik kaybı Ayrışma/terleme/kusma Plastik büzülme Priz Sıcaklık

59 Đşlenebilirlik: Betonun minumum enerji ile ayrışmaya yol açmadan yerleştirilebilmesi Birçok parametreye göre seçilir (ekip ve ekipman, beton türü, karışım vb.) Örneğin nispeten kuru bir karışımın işlenebilirliği pompalama açısından yetersizdir ancak aynı karışım kütle betonu üretimi için yüksek işlenebilirlikte kabul edilebilir.

60 Beton çok kuru ise şantiyede yerleştirilemez buda çok büyük boşluklar demektedir.

61 Terleme ve ayrışma Kontrol eden parametreler: Su miktarı Çimento miktarı Çimento pastasının artması agregalar arasındaki sürtünmeyi azaltır Agrega tane dağılımı önemli Đnce/kaba agrega oranı Kumun incelik modülü Gözlemsel değerlendirme

62 Admixtures Water reducing Air entraining Fly ashes, pozzolans (fine)

63 Sıcaklık ve zaman Çok uzun süre karıştırma veya taşıma >>>> yüksek hava sıcaklığı >>> su ihtiyacında artış >>>> çökme kaybı

64

65 Çökme kaybı - nedenler Ani veya yalancı priz yapan çimento Taşıma, karıştırma ve perdahın aşırı uzun süre alması Aşırı hidratasyon ısısı

66

67 Elastisite modülü

68

69 Test parametreleri Çimento matrisi Arayüzey(ITZ) Agrega Örneğin nem durumu Yükleme ile ilgili faktörler Porozite Porozite ve Arayüzeyin kompozisyonu Elastisite modülü Betondaki hacim oranı Matrisin elastisite modülü BETONUN ELASTĐSĐTE MODÜLÜ

70 Farklı dayanım sınıflarındaki betonların elastisite modüllerinin zamanla değişimi (1 yıla kadar) Elastisite modülü ileriki yaşlarda basınç dayanımından daha hızlı gelişiyor

71 Kayaç tipi Granit Bazalt Çakıl Kireçtaşı Kumtaşı Hafif agrega Porozite Düşük porozite < %1 Orta derecede porozite % 1-5 Yüksek porozite %10 E (GPa)

72 Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐNDE ÖZEL KONULAR -3- Doç. Dr. Halit YAZICI Yüksek Performanslı betonlar