yuksek-firin-curufu

Okuma Süresi 2dk 15sn.

Paylaş:

Yüksek Fırın Cürufu Özelliklerinin Beton Dayanımına Etkisi Nasıl Olur?

Çok ince öğütülmüş yüksek fırın cürufu ile yapılan betonun/harcın basınç dayanımı, normal incelikteki yüksek fırın cürufu ile yapılanlara göre daha yüksek olur. Çok ince öğütmenin erken yaşlardaki dayanım üzerinde de olumlu etkisi bulunur. Yüksek fırın cürufların inceliğinin artması durumunda, hem betonun/harcın basınç dayanımında hem de cüruf aktive indeksinde bir artış oluşur. Bu yazımızda, yüksek fırın cürufunun aktivite indeksi ve blaine değerleri ile beton basınç dayanımı arasındaki bağıntılara değineceğiz.

Betonda Yüksek Fırın Cürufu Neye Yarar?

Yüksek fırın cürufu katkılı betonların özellikleri üzerinde bir çalışma yapan Yeau ve Kim (2005), 28.günde cüruf içeren betonların performanslarının, kontrol betonunun performansına benzer olduğunu tespit etmiştir. Bununla birlikte, 56. günde cüruf katkılı betonların, normal Portland çimentolu betona göre oldukça üstün performansa sahip olduğunu bildirmişlerdir.

Araştırmacılara göre, %55 ikame oranına kadar tüm cüruf katkılı betonlar, 7 günden önce kontrol betonundan daha düşük basınç dayanımı sergilemiştir.

Test sonuçları, yüksek fırın cürufunun gizli bağlayıcılık özelliğinin, artan cüruf ikame oranıyla birlikte erken yaşlardaki basınç mukavemeti gelişimini yavaşlattığını göstermiştir.

Öte yandan, 28, 56 ve 91 gün gibi sonraki yaşlarda yüksek fırın cüruflu betonların basınç dayanımlarının, hiç cüruf katkısı içermeyen normal Portland çimentolu kontrol betonlarınınkine benzer ya da daha fazla olduğunu göstermiştir.

Daha detaylı içeriği Yüksek Fırın Cürufu Nedir? Betonda Yüksek Fırın Cürufu Neye Yarar? yazımızda inceleyebilirsiniz. 300, 400, 500 ve 600 m2/kg gibi farklı incelik değerlerine sahip yüksek fırın cürufları, %50’den %80’e kadar değişen ikame oranlarında 300 m2/kg incelikli çimento içerisinde kullanmak suretiyle ürettikleri cüruf katkılı betonların özellikleri üzerinde bir çalışma yapan Sakai ve ark. (1992), elde ettikleri deney sonuçlarına göre, artan cüruf inceliği ile birlikte basınç dayanımının da artışını bildirmişlerdir.

Deneysel Çalışma

Bu yazımızda değineceğimiz çalışmada, çimento yerine farklı aktivite indeksi ve blaine değerlerine sahip yüksek fırın cürufu yerleştirerek çeşitli karışımlar elde edilmiş ve 28, 56 ve 90-Günlük beton basınç dayanımı değerleri ölçülmüştür.

Çalışmanın amacı, yüksek fırın cürufunun değişkenlik gösteren aktivite indeksi ve blaine değerleri ile beton basınç dayanımı arasında bağıntılar bulunması ve bu bağıntıların formülize edilmesidir.

Aktivite indeksi ve blaine değeri parametrelerine bağlı olarak basınç dayanımı matematiksel olarak modellenmiştir.

Beton basınç dayanımı özelliği üzerinde etkin olan yüksek fırın cürufu parametrelerinin bulunmasında regresyon analizi yaklaşımı kullanılmıştır.

Elde edilen analiz sonuçlarına göre yüksek fırın cürufu özelliklerinin, 28, 56 ve 90-Günlük ileriki yaş beton mukavemetlerine olan etkisi yorumlanmıştır.

Beton karışımlarının hazırlanmasında, İsdemir’den alınıp Çimsa Mersin Çimento Fabrikası’nda öğütülen, TS EN 15167-1’e uygun yüksek fırın cürufu kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan yüksek fırın cüruflarının kimyasal özellikleri Tablo 1’de verilmiştir. Yüksek fırın cürufunun ana bileşeni SiO2’tir ve ağırlıkça SiO2/Al2O3 oranı 3,88’dir. Yüksek fırın cürufunun kimyasal özelliklerinin (CaO+MgO)/SiO2>1,00 olduğundan puzolanik özelliğinin olumlu olduğu tespit edilmiştir (Erdoğan, 2003).

yuksek-firin-curufu-nedir

Tablo 1. YFC’lerin Kimyasal Özellikleri

Deneysel çalışmada, hazırlanan beton karışım oranları Tablo 2’de verilmiştir. Kontrol karışımında bağlayıcı olarak, 320 kg/m3 CEM I 42.5 R kullanılmıştır. S1 kodlu karışım, çimento yerine %25 oranında yüksek fırın cürufu ve S2 kodlu karışım, çimento yerine %50 oranında yüksek fırın cürufu içeren 320 kg/m3 toplam bağlayıcı ile hazırlanmıştır. S1 ve S2 kodlu karışımlardan, 28 farklı üretim gününe ait yüksek fırın cürufu kullanılarak, 28 adet hazırlanmıştır.

yuksek-firin-curufu-neye-yarar

Tablo 2. Beton Karışım Oranları (1m3)

Yüksek Fırın Cürufu Aktivite İndeksi ve Blaine Değerinin Betona Etkisi Nasıl Olur?

Mineral katkı içermeyen kontrol karışımının 7, 28, 56, 90-Günlük basınç dayanım sonuçları Tablo 3’de verilmektedir.

yuksek-firin-curufu-nerede-kullanilir

Tablo 3. Kontrol Karışımı Basınç Dayanımı ve Dayanım Oranları

Deneylerde kullanılan 28 farklı üretim gününe ait yüksek fırın cüruflarının aktivite indeksi ve incelik (Blaine) değerleri, Tablo 4’de verilmektedir.

YFC içeren beton karışımları tasarımında, YFC üretiminde oluşan standart sapma değerleri dikkate alınmalıdır. Bu çalışmada, YFC incelik ve aktivite indeksi standart sapma değerleri sırasıyla 288,20 cm2/gr ve % 2,40 olarak ölçülmüştür.

Tablo 4. Yüksek Fırın Cüruflarının Fiziksel Özellikleri, %25 ve %50 Yüksek Fırın Cürufu İçeren Karışımların Basınç Dayanımı

Yüksek Fırın Cürufu Deney No 7-G 28-G 56-G 90-G Deney No 7-G 28-G 56-G 90-G
Blaine Değeri (cm2/gr) 28 Günlük Aktivite İndeksi (%) Beton Basınç Dayanımı (MPa) Beton Basınç Dayanımı (MPa)
4400 78 S1-1 36 46 46 50 S2-1 29 44 45 50
4560 81 S1-2 37 47 49 51 S2-2 28 48 48 51
4500 75 S1-3 37 43 48 50 S2-3 29 44 48 50
4650 78 S1-4 37 44 48 50 S2-4 29 44 47 49
4020 76 S1-5 38 43 46 48 S2-5 31 45 47 48
4700 80 S1-6 37 46 51 53 S2-6 29 45 48 51
3990 74 S1-7 37 42 46 48 S2-7 31 41 47 49
4610 80 S1-8 38 48 49 50 S2-8 30 46 47 49
4150 76 S1-9 32 42 45 48 S2-9 30 42 44 48
4660 79 S1-10 36 48 48 50 S2-10 29 46 45 49
3890 72 S1-11 38 43 45 47 S2-11 28 40 44 46
3760 74 S1-12 32 46 46 47 S2-12 28 41 44 46
4030 75 S1-13 31 47 48 48 S2-13 24 41 46 47
4010 76 S1-14 31 42 45 49 S2-14 23 38 44 46
4400 78 S1-15 32 47 49 50 S2-15 23 41 44 47
4020 74 S1-16 31 43 45 48 S2-16 24 39 44 45
3960 77 S1-17 32 47 48 50 S2-17 24 40 47 49
4210 76 S1-18 36 48 49 50 S2-18 29 44 47 49
4170 77 S1-19 31 42 46 49 S2-19 23 41 46 49
4140 74 S1-20 30 43 46 48 S2-20 23 42 46 48
4530 77 S1-21 32 45 49 50 S2-21 23 45 49 50
4360 77 S1-22 31 44 49 50 S2-22 24 43 47 49
4120 77 S1-23 31 46 49 49 S2-23 24 46 47 49
3950 74 S1-24 36 46 48 48 S2-24 26 44 47 46
3870 75 S1-25 31 46 49 48 S2-25 23 44 47 47
4100 74 S1-26 31 43 45 47 S2-26 23 43 45 47
3910 74 S1-27 31 43 48 48 S2-27 22 41 45 46
3780 71 S1-28 31 42 44 47 S2-28 24 41 43 44
4195 76 Ort. 34 45 47 49 Ort. 26 43 46 48
3760 71 Min. 30 42 44 47 Min. 22 38 43 44
4700 81 Max. 38 48 51 53 Max. 31 48 49 51
288,20 2,40 σ 2,9 2,09 1,82 1,49 σ 3 2,34 1,69 1,73


28 farklı üretim gününe ait YFC ile hazırlanan %25 YFC içeren S1 kodlu ve %50 YFC içeren S2 kodlu karışımların 7, 28, 56, 90-Günlük basınç dayanım sonuçları Tablo 4’de verilmektedir (Tablo 4).

YFC kullanımı ile hazırlanan betonlarda YFC kullanım oranı, beton performansı açısından önemlidir. Mineral katkı içermeyen kontrol karışımında 7/28 günlük dayanım oranı 0,86 iken, çimento yerine %25 YFC kullanılan S1 karışımlarında ortalama 0,75, çimento yerine %50 YFC kullanılan S2 karışımlarında ise ortalama 0,61 olarak gerçekleşmiştir.

YFC, Portland çimentosuna göre daha yavaş hidrate olduğundan, cüruflu betonların erken yaşlardaki dayanım gelişim oranları daha düşük ölçülmüştür.

YFC kullanımında, YFC üretiminde oluşan standart sapma mutlaka dikkate alınarak beton tasarımları belirlenmelidir. %25 YFC katkılı karışımlarda YFC dışında diğer beton bileşenleri sabit iken 28-Günlük dayanımlarda standart sapma 2,09, %50 YFC katkılı karışımda ise 2,34 olarak hesaplanmıştır. YFC kullanımından ötürü oluşan bu standart sapma değerinin ileriki dayanımlarda giderek azaldığı tespit edilmiştir (Tablo-4).

YFC incelik değerinin endüstriyel üretimdeki değişimi Şekil 1’de verilmektedir.

yuksek-firin-curufu-kullanimi

Şekil 1. YFC Blaine Değerinin Endüstriyel Üretimdeki Değişimi.

YFC kullanımının erken dayanımı düşürdüğü (Şekil 2) ancak, 28, 56 ve 90-Günlük dayanımlar incelendiğinde mineral katkısız kontrol karışımına göre YFC içeren karışımların daha yüksek dayanım verdiği görülmüştür (Şekil 3, Şekil 4, Şekil 5).

yuksek-firin-curufu-neden-kullanilir

Şekil 2. Beton Karışımlarının 7-Günlük Basınç Dayanımları.

yuksek-firin-curufu-ozellikleri

Şekil 3. Beton Karışımlarının 28-Günlük Basınç Dayanımları.

yuksek-firin-curufu-deneyleri

Şekil 4. Beton Karışımlarının 56-Günlük Basınç Dayanımları.

yuksek-firin-curufu-deney-sonuclari

Şekil 5. Beton Karışımlarının 90-Günlük Basınç Dayanımları.

Şekil 6 ve Şekil 7’de Minitap programı ile hazırlanan YFC içeren karışımlardaki dayanım gelişimi incelenmiştir. YFC içeren betonlardaki daha yüksek ileriki yaş beton dayanımı, cürufun daha yavaş hidratasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak meydana gelen daha yoğun hidrate olmuş mikro yapıdan ileri gelmektedir.

yuksek-firin-curufu-sonuclari

Şekil 6. Çimento Yerine %25 YFC Yerleştirilen Karışımların Basınç Dayanımı Gelişimi.

yuksek-firin-curufu-etkisi

Şekil 7. Çimento Yerine %50 YFC Yerleştirilen Karışımların Basınç Dayanımı Gelişimi.

YFC’ye ait blaine değerlerinin, YFC’nin 28-Günlük aktivite indeksi değerlerine etkisi olduğu ve bu etkinin değerinin R2=%67,2 olduğu tespit edilmiştir. YFC’lerin inceliğinin artması ile cürufun aktive indeksinde artış olduğu görülmüştür (Şekil 8).

yuksek-firin-curufu-beton-dayanimi

Şekil 8. YFC Blaine Değeri ile YFC Aktivite İndeksi Arasındaki İlişki

Sonuçlar: Yüksek Fırın Cürufu Kullanmanın Önemi Nedir?

YFC’nin 28 günlük aktivite indeksi, blaine değerleri ve 7 günlük ve 28 günlük beton dayanım sonuçlarına göre, 90 günlük beton dayanım değerini hesaplayabileceğimiz modelleme yapılmıştır. YFC kullanımının %25 olduğu beton karışımlarında R2=%84,1, YFC kullanımının %50 olduğu beton karışımlarında R2=% 69,1 olarak tespit edilmiştir.

%25 YFC içeren karışımların regresyon denklemi:

90 Günlük Dayanım = 13,9 + 0,00219 × YFC Blaine + 0,331 × YFC 28 Akt. İndk. – 0,0238 × 7 Günlük + 0,0333 × 28 Günlük

(1) R2 = %84,1                      R2 (adj) = %81,3

%50 YFC içeren karışımların regresyon denklemi:

90 Günlük Dayanım = 15,0 + 0,00197 × YFC Blaine + 0,184 × YFC 28 Akt. İndk. + 0,0790 × 7 Günlük + 0,203 × 28 Günlük

(2) R2 = %69,1                    R2 (adj) = %63,8

Regresyon denklemlerinden görüldüğü üzere, YFC’lerin inceliğinin ve aktivite indeksinin artması durumunda, ileriki yaş beton basınç dayanımı artmaktadır.

Kullanılan Kaynaklar

Hazır Beton Bölümünden Seçtiklerimiz

Su / Çimento Oranı: Fazla Suyun Betona Zararı Nedir?

Su/çimento oranı beton dayanımını etkileyen en önemli etkenlerden biridir. Pek çok pratik durumda, dayanıklılık ve geçirgenlik g...

Özel beton nedir? Su Altında Beton Döküm Teknikleri Nelerdir?

Özel betonlar, kullanım yerlerine göre normal beton özelliklerinden farklı beklentileri karşılamak amacıyla üretilen betonlardır...