İ smail İsa ATABEY, Serhat ÇELİKTEN, Ümit YURT

Farklı Mineral Katkılı Yüksek Dayanımlı Betonlarda Metagabro Agregalarının Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Günümüzde yüksek dayanımlı betonlar (YDB) geniş bir kullanım alanına sahiptir. Fakat beton karışımları ile ilgili agrega türü, özelikleri, dağlımı ve mineral katkıların kullanım oranları mekanik ve fiziksel özelliklerine önemli etkileri olmaktadır. Bu çalışmada, kalker ve metagabro agregaları ayrı ayrı kullanılarak yüksek dayanımlı betonlar üretilmiş ve agrega türünün betonların özelliklerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla iki farklı agrega grubu, iki farklı F sınıfı uçucu kül ve silis dumanı ile 12 karışım hazırlanarak üretilen numunelere birim ağırlık, yoğunluk, su emme ve boşluk oranı, basınç dayanımı ve ultrases geçiş hızı deneyleri uygulanmıştır. Su/bağlayıcı oranı 0,40, çimento dozajı 400 kg olarak belirlenmiştir. Karışımlara %10 oranında mineral katkılar ayrı ayrı ve ikili karışımlar şeklinde ilave edilmiştir. Kıvamı 15±2 cm değerinde tutabilmek için beton karışımlarına %1 oranında hiper akışkanlaştırıcı eklenmiştir. Metagabro agregaları ile üretilen betonlarda en yüksek 28 günlük basınç dayanımı (76,7 MPa) Sugözü uçucu külü ve silis dumanının beraber kullanıldığı karışımlarda elde edilmiştir. Kalker tipi agregalar ile 81,4 MPa elde edilmiştir. Hem metagabro hem kalker tipi agrega grubu ile yüksek dayanımlı beton elde edilebilirken, kalker tipi agregalar ile üretilen betonlarda %15’e varan oranlarda daha yüksek basınç dayanımı elde edilmiştir.

Investigation on the Use of Metagabbro Aggregates in High Strength Concretes Made with Different Mineral Additives

Today, high strength concretes (HSC) have a wide usage area. However, considering the type, properties and gradation of aggregates, and amount of mineral additives used in concrete mixtures have important effects on their mechanical and physical properties. In this study, high strength concretes were produced by using limestone and metagabro aggregates separately and the effects of aggregate type on the properties of concretes were investigated. For this purpose, 12 different mixtures were prepared with two different aggregate groups, two different F class fly ash and silica fume, and unit weight, density, water absorption and porosity, compressive strength and ultrasonic pulse velocity tests were applied. Water to binder ratio and cement dosage of mixtures are determined constant as 0,40, as 400 kg/m³, respectively. For the constant slump value of 15 ± 2 cm, 1% hyperplasticizer was added to the mixtures. The highest 28 days’ strength of the concretes made with metagabbro aggregates was 76.7 MPa obtained on the mixture produced with binary mixture of Sugözü fly ash and silica fume. It was obtained as 81,4 MPa with limestone aggregates. While high-strength concrete can be obtained with both metagabbro and limestone type aggregates, up to 15% higher compressive strength has been achieved in concretes produced with limestone-type aggregates..

PDF

___

[1] Miller, S.A., Horvath, A., Monteiro, P.J.M., Readily implementable techniques can cut annual CO2 emissions from the production of concrete by over 20%”, Environ. Res. Lett., 11 (7), p. 7, 2016.
[2] Aprianti, E., “A huge number of artificial waste material can be supplementary cementitious material (SCM) for concrete production–a review part II”, Journal of cleaner production, 142, 4178-4194, 2017.
[3] Aitcin P.C., Mehta P.K., “Effect of coarse aggregate characteristics on mechanical properties of high strength concrete”, ACI Mater J, 87(2):103–7, 1990.
[4] Beshr H., Almusallam A.A., Maslehuddin M., “Effect of coarse aggregate quality on the mechanical properties of high strength concrete”, Construction and Building Materials, 17:97–103, 2003.
[5] Ezeldin A.S, Aitcin P.C., “Effect of coarse aggregate on the behaviour of normal and high strength concretes”, Cement Concrete Aggr, 13(2):121–4, 1991.
[6] Kılıç, A., Atiş, C. D., Teymen, A., Karahan, O., Özcan, F., Bilim, C., & Özdemir, M., “The influence of aggregate type on the strength and abrasion resistance of high strength concrete”, Cement and Concrete Composites, 30(4), 290- 296, 2008.
[7] Chen, C., Habert, G., Bouzidi, Y., & Jullien, A., “Environmental impact of cement production: detail of the different processes and cement plant variability evaluation”, Journal of Cleaner Production, 18(5), 478-485, 2010.
[8] Assi, L., Carter K., (Eddie) Deaver E., Anay R., Ziehl P., “Sustainable concrete: Building a greener future”, Journal of Cleaner Production, 198: 1641-1651, 2018.
[9] Oner, A., Akyuz, S., & Yildiz, R., “An experimental study on strength development of concrete containing fly ash and optimum usage of fly ash in concrete”, Cement and Concrete Research, 35(6), 1165-1171, 2005.
[10] Shaikuthali, S. A., Mannan, M. A., Dawood, E. T., Teo, D. C. L., Ahmadi, R., & Ismail, I., “Workability and compressive strength properties of normal weight concrete using high dosage of fly ash as cement replacement”, Journal of Building Pathology and Rehabilitation, 4(1), 26, 2019.
[11] Toutanji, H., Delatte, N., Aggoun, S., Duval, R., & Danson, A., “Effect of supplementary cementitious materials on the compressive strength and durability of short-term cured concrete”, Cement and Concrete Research, 34(2), 311- 319, 2004.
[12] Khan, M., Rehman, A., & Ali, M., “Efficiency of silicafume content in plain and natural fiber reinforced concrete for concrete road”, Construction and Building Materials, 244, 118382, 2020.
[13] Elahi, A., Basheer, P. A. M., Nanukuttan, S. V., & Khan, Q. U. Z., “Mechanical and durability properties of high performance concretes containing supplementary cementitious materials”, Construction and Building Materials, 24(3), 292-299, 2010.
[14] Wang, Y., & Suraneni, P., “Experimental methods to determine the feasibility of steel slags as supplementary cementitious materials”, Construction and Building Materials, 204, 458-467, 2019.
[15] Chouksey, A., Dev, N., & Kumari, S., “Review Paper on Utilization Potential of Rice Husk Ash as Supplementary Cementitious Material. In Sustainable”, Construction and Building Materials (pp. 673-684). Springer, Singapore, 2019.
[16] Msinjili, N. S., Schmidt, W., Rogge, A., & Kühne, H. C., “Rice husk ash as a sustainable supplementary cementitious material for improved concrete properties”, African Journal of Science, Technology, Innovation and Development, 11(4), 417-425, 2019.
[17] Badogiannis, E., Kakali, G., & Tsivilis, S., “Metakaolin as supplementary cementitious material”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 81(2), 457-462, 2005.
[18] Saridemir, M., Severcan, M. H., Ciflikli, M., Celikten, S., Ozcan, F., & Atis, C. D., “The influence of elevated temperature on strength and microstructure of high strength concrete containing ground pumice and metakaolin”, Construction and Building Materials, 124, 244-257, 2016.
[19] TS EN 197-1. , Çimento-Bölüm 1: Genel ÇimentolarBileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2012.
[20] ASTM C618, Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, Annual Book of ASTM Standarts, 2012.
[21] TS EN 934-2+A1, Kimyasal katkılar - Beton, harç ve şerbet için - Bölüm 2: Beton kimyasal katkıları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2013.
[22] TS EN 1008, Beton karma suyu- Numune alma, deneyler ve beton endüstrisindeki işlemlerden geri kazanılan su dahil, suyun, beton karma suyu olarak uygunluğunun tayini kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2003.
[23] TS EN 12390-7, Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 7: Sertleşmiş betonun yoğunluğunun tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2019.
[24] Delikurt, B. C., Sevim, U. K., “Sugözü uçucu külünün betonun mekanik ve durabilite özelliklerine etkisi”, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 4(1), 47-58, 2015.
[25] TS EN 12390-4, Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 4: Basınç dayanımı - Deney makinelerinin özellikleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2019.
[26] TS EN 12504-4, Beton deneyleri - Bölüm 4: Ultrasonik atımlı dalga hızının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2004.
[27] Feldman, R. F., Non-Destructive Testing of Concrete, CBD-187, National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario, 1977.
[28] Savva, A. E., “High-strength concrete: mechanical and elastic properties of fly ash and silica fume containing mixtures”. In Proc. Int. Conf. on Fly Ash, Silica Fume, Slag, and Natural Pozzolan in Concrete (pp. 125-139), 2001.
[29] Hassan, K. E., Cabrera, J. G., & Maliehe, R. S., “The effect of mineral admixtures on the properties of highperformance concrete”, Cement and concrete composites, 22(4), 267-271, 2000.
[30] Atabey, İ.İ., Yurt, Ü., Dündar, B., “Farklı mineral katkı kullanımının beton dayanım özellikleri üzerine etkisinin araştırılması”, Uluslararası Mühendislik Araştırmaları Sempozyumu, Düzce, 2017.
[31] Thomas, M. D. A., Shehata, M. H., Shashiprakash, S. G., Hopkins, D. S., & Cail, K., “Use of ternary cementitious systems containing silica fume and fly ash in concrete”, Cement and Concrete Research, 29(8), 1207-1214, 1999.
[32] Erdem, T. K., & Kırca, Ö., “Use of binary and ternary blends in high strength concrete”, Construction and Building Materials, 22(7), 1477-1483, 2008.
[33] Zhao, S., & Sun, W., “Effect of silica fume and fly ash on pore structures of blended pastes at low water to binder ratios”, Advances in Cement Research, 27(9), 506-514, 2015.
[34] Hanehara, S., Tomosawa, F., Kobayakawa, M., & Hwang, K., “Effects of water/powder ratio, mixing ratio of fly ash, and curing temperature on pozzolanic reaction of fly ash in cement paste”, Cement and Concrete Research, 31(1), 31-39, 2001.
[35] Qing, Y. E., Zenan, Z., Li, S., & Rongshen, C., “A comparative study on the pozzolanic activity between nanoSiO2 and silica füme”, Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 21(3), 153-157, 2006.