DOKTORA TEZİ Kubilay AKÇAÖZOĞLU SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI ...

162 Pages·2007·1.11 MB·Turkish

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

DOKTORA TEZİ

Kubilay AKÇAÖZOĞLU

SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI HARÇLARDA
NUMUNE BOY DEĞİŞİMİNİN BASINÇ DAYANIMI VE
BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ADANA, 2007
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI HARÇLARDA

NUMUNE BOY DEĞİŞİMİN İN BASINÇ DAYANIMI VE

BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Kubilay AKÇAÖZOĞLU

DOKTORA TEZİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Bu tez / /2007 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği /
Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir.

İmza…………………….. İmza…………………….. İmza……………………..
Doç. Dr. Cengiz D. ATİŞ Doç. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY Doç. Dr. Alaattin KILIÇ
DANIŞMAN ÜYE ÜYE

İmza…………………….. İmza……………………..
Yrd. Doç. Dr. A. Hamza TANRIKULU Yrd. Doç. Dr. Umur K. SEVİM
ÜYE ÜYE

Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır.
Kod No:

Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ
Enstitü Müdürü

Not: Bu tezde kullan ılan özgün ve ba şka kaynaktan yap ılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve
fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullan ımı, 5846 say ılı Fikir ve Sanat Eserleri
Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ
DOKTORA TEZİ
SİLİS DUMANI İÇEREN YÜKSEK DAYANIMLI
HARÇLARDA NUMUNE BOY DEĞİŞİMİNİN BASINÇ
DAYANIMI VE BİRİM KISALMA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Kubilay AKÇAÖZOĞLU

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

Danışman : Doç.Dr. Cengiz Duran AT İŞ
Yıl : 2007 Sayfa: 140
Jüri : Doç.Dr. Cengiz Duran AT İŞ
Doç.Dr. İsmail H. ÇAĞATAY
Doç.Dr. Alaattin KILIÇ
Yrd.Doç.Dr. A. Hamza TANRIKULU
Yrd.Doç.Dr. Umur K. SEVİM

Bu çalışmada, numune boyu değişiminin ve Antalya Etibank Elektrometalurji
İşletmesinden temin edilen silis duman ının, değişen su-bağlayıcı ve silis duman ı
oranlarında harç bas ınç dayan ımına olan etkisi ara ştırılmıştır. Ayr ıca, ayn ı harç
karışımları üzerinde numune boyu de ğişiminin maksimum bas ınç birim
deformasyonu üzerindeki etkisi incelenmi ştir. Yürütülen çalışmalar sonucunda silis
dumanının basınç dayanımını arttırdığı, %10-20 silis dumanı yer değişimi miktarında
basınç dayanımının maksimum oldu ğu ve su-ba ğlayıcı oranının artmasıyla basınç
dayanımının düştüğü görülmüştür. Ayr ıca numune boyu-çap ( l/d) oranı azald ıkça
basınç dayan ımı ve bas ınç dayan ımındaki birim k ısalmanın artt ığı görülmü ştür.
Basınç dayan ımının artmas ının, bas ınç dayan ımındaki birim k ısalmayı artt ırdığı
tespit edilmiştir. Boy-çap oran ı azaldıkça, basınç dayanımı ve buna kar şılık gelen
basınç dayanımındaki birim kısalma artmıştır, ancak bas ınç dayanımındaki birim
kısalma basınç dayanımına göre çok daha fazla etkilenmi ştir. Aynı dayanıma sahip
silis dumanı harçları şahit betona göre daha gevrek davranmıştır. Benzer şekilde aynı
dayanıma ve farklı su-bağlayıcı oranına sahip harçlarda su-bağlayıcı oranının artması
malzemeyi sünek davranmaya yöneltmi ştir. Optimum oldu ğu düşünülen %15 silis
dumanı yer de ğişimi oran ında, harç numunelerin en gevrek davran ış gösterdi ği
anlaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Silis duman ı, bas ınç dayan ımı, harç, boyut etkisi,
maksimum basınç birim deformasyonu.
I
ABSTRACT
Ph. D. THESIS
THE INFLUENCE OF SIZE EFFECT ON THE
COMPRESSIVE STRENGTH AND STRAIN OF HIGH
STRENGTH MORTAR CONTAINING SILICA FUME

Kubilay AKÇAÖZOĞLU

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING
INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES
UNIVERSITY OF CUKUROVA

Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran AT İŞ
Year : 2007, Pages: 140

Jury : Assoc. Prof. Dr. Cengiz Duran ATİŞ
Assoc. Prof. Dr. İsmail H. ÇAĞATAY
Assoc. Prof. Dr. Alaattin KILIÇ
Assist. Prof. Dr. A. Hamza TANRIKULU
Assist. Prof. Dr. Umur K. SEVİM

In this work, the influence of sample height change and silica fume obtained
from Antalya-Etibank Electrometalurgy Factory on the compressive strength of
mortar made with different water-binder and silica fume replacement ratio were
investigated. In addition, the influence of the changes in the sample heigth on both
compressive strength and maximum comressive strain were evaluated. As a results
of laboratory study carried out, it was seen that, inclusion of silica fume in mortar
mixture increased the compressive strength. The increase was maximised between
10-20% of silica fume replacement ratio. The increase in the water-binder ratio
results with decrease in compressive strength. It was seen that compressive strength
and compressive strain at strength increased as the sample height-diameter ratio
reduced. It was found that compressive strain at strength increased as with the
compressive strength of mortar increased. The reduction in sample height-diameter
ratio increased compressive strength and compressive strain at strength, however,
compressive strain at strength increased more than the increase in compressive
strength. Silica fume mortar behaved more brittle when compared with the control
mortar with equivalent compressive strength. For equivalent compresive strength,
mortar made with higher water-binder ratio behaved more ductile when compared to
counterpart mortar made with lower water-binder ratio. The most britlle behaviour
was observed on the mortar made with optimum silica fume replacement (%15)
when compared to other replacement ratio.
Key Words: Silica fume, compressive strength, mortar, size effect,
maximum compressive strain.
II
TEŞEKKÜR

Doktora tez konumun belirlenmesinde ve çal ışmalarımın yürütülmesi
sırasında, beni değerli bilgi ve birikimleriyle yönlendiren ve her konuda bana destek
olan sayın hocam Doç.Dr. Cengiz Duran ATİŞ’e içten teşekkürlerimi sunarım.
Laboratuar çal ışmalarımda bana yard ımcı olan Fatih ÖZCAN ve Okan
KARAHAN’a teşekkür ederim.
Benden desteklerini esirgemeyen e şim Semiha AKÇAÖZOĞLU’na ve oğlum
Alparslan’a sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Ayr ıca tüm ö ğrenim hayat ım boyunca benden desteklerini esirgemeyen
aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
III
İÇİNDEKİLER SAYFA

ÖZ……………………………………………………………………………... I
ABSTRACT…………………………………………………………………... II
TEŞEKKÜR…………………………………………………………………... III
İÇİNDEKİLER………………………………………………………………... IV
TABLOLAR DİZİNİ…………………………………………………………. VII
ŞEKİLLER DİZİNİ…………………………………………………………… X
RESİMLER DİZİNİ…………………………………………………………... XX
SİMGELER VE KISALTMALAR……………………………………............ XXI
1. GİRİŞ………………………………………………………………………. 1
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR………………………………………………… 5
2.1. Giriş…………………………………………………………………….. 5
2.2. Mineral Katkı Malzemeleri…………………………………………….. 5
2.2.1. Puzolanlar ve Diğer Çok İnce Öğütülmüş Mineral Katkılar……… 5
2.2.2. İnce Öğütülmüş Mineral Katkıların Sınıflandırılması……………. 6
2.2.3. Puzolanik Malzemeler…………………………………………….. 7
2.2.3.1. Puzolanların Tanımı…………………………………………. 7
2.2.3.2. Puzolanik Malzemelerin Tipleri……………………………... 8
2.2.3.3. Puzolanik Reaksiyon………………………………………… 8
2.2.3.4. Puzolanik Aktiflik…………………………………………… 8
2.2.4. Silis Dumanı (Mikrosilis)…………………………………………. 9
2.2.4.1. Silis Dumanının Üretimi…………………………………… 10
2.2.4.2. Silis Dumanının Formları……………………………………. 12
2.2.4.2.(1). Yoğunlaştırılmamış (Elde Edildiği Gibi) Silis Dumanı. 12
2.2.4.2.(2). Yoğunlaştırılmış (Sıkıştırılmış) Silis Dumanı………… 13
2.2.4.2.(3). Yoğunlaştırılmış Formülize Silis Dumanı……………. 14
2.2.4.2.(4). Şerbet Halinde Silis Dumanı………………………….. 14
2.2.4.2.(5). Şerbetlenmiş Formülize Edilmiş Silis Dumanı……….. 15
2.2.4.2.(6). Pelletize Silis Dumanı………………………………… 15
2.2.4.3. Silis Dumanının Özellikleri………………………………….. 15
IV
2.2.4.3.(1). Silis Dumanının Fiziksel Özellikleri………………….. 15
2.2.4.3.(1).(a). Renk……………………………………………. 15
2.2.4.3.(1).(b). İncelik………………………………………….. 15
2.2.4.3.(1).(c). Özgül Ağırlık…………………………………... 16
2.2.4.3.(1).(d). Gevşek Halde Birim Ağırlık…………………… 16
2.2.4.3. (1).(e). Puzolanik Aktiflik ve Su ihtiyacı……………… 16
2.2.4.3.(2). Silis Dumanın Kimyasal Özellikleri ve Kompozisyonu 18
2.2.4.4. Silis Dumanının Betonda Kullanımı………………………… 18
2.2.4.5. Silis Dumanının Beton Üzerindeki Etkileri.…………………. 19
2.2.4.5.(1). Taze Beton Özellikleri Üzerine Etkisi………………... 20
2.2.4.5.(1).(a). Su İhtiyacı……………………………………… 20
2.2.4.5.(1).(b). İşlenebilirlik…………………………………… 21
2.2.4.5.(1).(c). Kanama ve Ayrışma…………………………… 22
2.2.4.5.(1).(d). Rötre…………………………………………... 22
2.2.4.5.(1).(e). Priz Süresi……………………………………... 22
2.2.4.5.(1).(f). Hidratasyon……………………………………. 23
2.2.4.5.(1).(g). Hava Sürükleme……………………………….. 24
2.2.4.5.(2). Sertleşmiş Beton Özellikleri Üzerine Etkileri………… 24
2.2.4.5.(2).(a). Dayanım………………………………………... 25
2.2.4.5.(2).(b). Permeabilite (Geçirimlilik)…………………….. 29
2.2.4.5.(2).(c). Kuruma Rötresi………………………………… 29
2.2.4.5.(2).(d). Aşınma Direnci………………………………… 30
2.2.4.5.(2).(e). Kimyasal Direnç……………………………….. 30
2.2.4.5.(2).(f). Sülfat Direnci………………………………....... 30
2.2.4.5.(2).(g). Alkali-Silika Reaksiyonu………………………. 31
2.3. Numune Boy Değişiminin Beton Dayanımı Üzerindeki Etkisi………... 31
3. MATERYAL VE METOD………………………………………………… 39
3.1. Kullanılan Malzeme Özellikleri………………………………………... 39
3.1.1. Çimento…………………………………………………………… 39
3.1.2. Silis Dumanı………………………………………………………. 40
3.1.3. İnce Agrega (Kum)………………………………………………... 41
V
3.1.4. Karışım ve Bakım Suyu…………………………………………... 42
3.1.5. Süper Akışkanlaştırıcı…………………………………………….. 43
3.2. Harç Karışım Oranları………………………………………………….. 43
3.3. Numune Şekil ve Boyutları…………………………………………….. 45
3.4. Harç Numuneler Üzerinde Yürütülen Çalışmalar……………………… 46
3.4.1. Çimentonun Prizi………………………………………………….. 46
3.4.2. Yayılma Tablası Deneyi…………………………………………... 46
3.4.3. Basınç Mukavemeti……………………………………………….. 46
4. DENEY SONUÇLARI BULGULAR VE TARTIŞMA…………………… 49
4.1. Silis Dumanı Miktarının Basınç Dayanımına Etkisi…………………… 49
4.2. Su-Bağlayıcı Oranının Basınç Dayanımına Etkisi……………………... 59
4.3. Numune Boy Değişiminin Basınç Dayanımına Etkisi…………………. 68
4.4. Numune Boy Değişiminin Birim Deformasyona Etkisi……………….. 87
4.5. Basınç Dayanımının Birim Deformasyon Üzerindeki Etkisi…………... 103
4.6. l/d Oranının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki Üzerindeki
Etkisi…………………………………………………………………… 119
4.7. S/B Oranının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki Üzerindeki
Etkisi…………………………………………………………………… 123
4.8. Silis Dumanı Miktarının Basınç Dayanımı ve BDBK Arasındaki İlişki
Üzerindeki Etkisi………………………………………………………. 126
5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER……………………………………………... 129
5.1. Sonuçlar……………………………………………………………….. 129
5.2. Öneriler………………………………………………………………... 130
KAYNAKLAR………………………………………………………………... 132
ÖZGEÇMİŞ…………………………………………………………………... 140

VI
TABLOLAR DİZİNİ SAYFA

Tablo 2.1. Silikon oranına göre SiO miktarları (Yazıcı, 1996)……..……. 10
2
Tablo 2.2. Etibank Elektrometalürji Sanayi baca tozlar ının özellikleri
(Yeğinobalı ve Erdoğdu, 1999)………………………………... 12
Tablo 2.3. Silis dumanının puzolanik aktivitesinin ve su ihtiyacının uçucu
kül ve doğal puzolan ile karşılaştırılması (Erdoğan, 2003)……. 17
Tablo 2.4. Silis dumanının kimyasal kompozisyonu (% olarak) (Yaz ıcı,
1996)…………………………………………………………… 18
Tablo 2.5. Çeşitli ara ştırmacıların farkl ı dayan ım seviyeleri için
yaptıkları, farkl ı boyut ve şekillerin dayan ım oranlar ına ait
çalışmalar (Tokyay ve Özdemir, 1997)………………………... 32
Tablo 3.1. Kullanılan çimentonun kimyasal bileşimi……………………... 39
Tablo 3.2. Kullanılan çimentonun fiziksel özellikleri…………………….. 40
Tablo 3.3. Araştırmada kullan ılan silis duman ının kimyasal
kompozisyonu (%)……………………………………………... 40
Tablo 3.4. ABD, Norveç ve Türkiye’de üretilen silis dumanlar ına ait
kimyasal kompozisyon (%)…………………………………... 41
Tablo 3.5. İnce agrega özgül ağırlık ve su emme kapasitesi değerleri……. 41
Tablo 3.6. Harç numunelerinde kullanılan kuma ait elek analizleri………. 42
Tablo 3.7. Deneylerde kullanılan harç karışımları………………………... 44
Tablo 3.8. Harç karışımlarının % akışkan miktarları……………………… 45
Tablo 4.1. 0.25 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı…………….. 50
Tablo 4.2. 0.30 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı…………….. 51
Tablo 4.3. 0.40 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı…………….. 53
Tablo 4.4. 0.50 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı…………….. 55
Tablo 4.5. 0.60 S/B oranına sahip harçların basınç dayanımı…………….. 56
Tablo 4.6. Şahit numuneler için S/B oranı basınç dayanımı ilişkisi………. 59
Tablo 4.7. %10 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı
ilişkisi………………………………………………………….. 61
Tablo 4.8. %15 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı
VII
ilişkisi………………………………………………………….. 63
Tablo 4.9. %20 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı
ilişkisi………………………………………………………….. 64
Tablo 4.10. %40 silis dumanı yer değişimi için S/B oranı basınç dayanımı
ilişkisi………………………………………………………….. 66
Tablo 4.11. 0.25 S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç
dayanımına etkisi………………………………………………. 68
Tablo 4.12. 0.25 S/B oran ındaki harçların boy de ğişimi-basınç dayanımı
oranları…………………………………………………………. 68
Tablo 4.13. 0.30 S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç
dayanımına etkisi……………………………………………… 72
Tablo 4.14. 0.30 S/B oran ındaki harçların boy de ğişimi-basınç dayanımı
oranları…………………………………………………………. 72
Tablo 4.15. 0.40 S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç
dayanımına etkisi………………………………………………. 75
Tablo 4.16. 0.40 S/B oran ındaki harçların boy de ğişimi-basınç dayanımı
oranları…………………………………………………………. 75
Tablo 4.17. 0.50 S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç
dayanımına etkisi………………………………………………. 78
Tablo 4.18. 0.50 S/B oran ındaki harçların boy de ğişimi-basınç dayanımı
oranları…………………………………………………………. 79
Tablo 4.19. 0.60 S/B oranındaki harçlarda numune boy değişiminin basınç
dayanımına etkisi………………………………………………. 82
Tablo 4.20. 0.60 S/B oran ındaki harçların boy de ğişimi-basınç dayanımı
oranları…………………………………………………………. 82
Tablo 4.21. 0.25 S/B oran ındaki harçlarda numune boy de ğişiminin birim
deformasyona etkisi……………………………………………. 87
Tablo 4.22. 0.30 S/B oran ındaki harçlarda numune boy de ğişiminin birim
deformasyona etkisi……………………………………………. 90
Tablo 4.23. 0.40 S/B oran ındaki harçlarda numune boy de ğişiminin birim
deformasyona etkisi……………………………………………. 93
VIII