Yüksek performanslı taşıyıcı hafif beton üretiminde pomza agregaların kullanılabilirliği, mekanik büyüklükleri ve uygulama kriterleri

Abstract

Bu çalışmada, yurt dışında inşaat sektöründe yıllardır başarıyla kullanılan yapay hafif agregalardan ilham alınarak; Türkiye'de zengin rezervi bulunan doğal hafif agrega çeşidi olan pomza (bims) için, yapay hafif agregalara benzer dayanım ve performans düzeyle-rinin sağlanabilirliğini ortaya koyabilmek amacıyla kapsamlı bir deneysel araştırma çalışması yürütülmüştür. Bu deneylerde; pomza kullanılarak özellikle yüksek dayanımlı yüksek performanslı beton üretilebilirliği araştırılmıştır. Atıl durumda kalan ve inşaat sektöründe çoğunlukla yalıtım amaçlı (hafif blok, sıva vb) kullanılan pomzaya hak ettiği değerin verilmesi, böylece hem inşaat sektörüne yenilikçi bir ürün katılması hem de ülke ekonomisine pozitif yönde katkı sağlanması hedeflenmiştir. Pomza kullanımı ile, taşıyıcı sistem öz ağırlığı hafiflerken deprem yükleri de azalacaktır böylelikle, yapı sisteminin daha ekonomik boyutlandırılması mümkün olacaktır. Aynı zamanda, prefabrikasyon sektöründe öngermeli/ardgermeli elemanların üretiminde de kullanılabilecektir. Ayrıca betona sağladığı içsel kür özelliği nedeniyle, taşıyıcı elemanın iç yapısı dış etkilere karşı çok daha dayanıklı hale gelecek, özellikle klorid geçirimsizliğinin önemli olduğu sanat yapıları daha ekonomik olarak inşa edilebilecektir. Hafif beton ile üretilen ön üretimli elemanlarda taşıma maliyetleri de olumlu yönde etkilenecektir.Pomza agregaların yüksek performanslı ve yüksek dayanımlı beton üretiminde kullanıla-bilirliğinin belirlenmesi için bir Hazır Beton firmasının AR-GE Laboratuvarında farklı karışımlar ile, Nisan 2017-Nisan 2018 döneminde bir seri deney gerçekleştirilmiştir. Normal agregalı beton ile karşılaştırmalı olarak; çökme, yayılma, birim ağırlık, su emme, klorid geçirimsizliği gibi fiziksel testlerin yanısıra küp ve silindir numuneler üzerinde basınç ve elastisite modülü mekanik büyüklük testleri de yapılmıştır. Tez kapsamında deneylerden elde edilen sonuçlar, literatürdeki yapay hafif agregalı olanlar ile birlikte de değerlendirilmiş, uygun koşullar sağlandığında yapay hafif agregalarınkine denk bir dayanım ve performansa ulaşılacağı sonucuna varılmıştır. Pomza kullanılarak, 40-60 MPa silindir dayanımı, 20 GPa'ın üzerinde elastisite modülü ve düşük düzey klorid geçirgenliği olarak tanımlanan 1000 Coulombs'un çok altında değerlere ulaşılmıştır. Bu çalışma ile elde edilen sonuçlar ulusal literatürde bir ilk niteliği taşırken, uluslararası literatürde de kendine yer bulacağı düşünülmektedir. Çalışmanın İlk Bölümünde, literatür özeti, amaç ve izlenen yöntem aktarılmıştır.İkinci Bölümde; hafif agrega ve hafif agregalı betonun tarihçesi hakkında bilgi verilmiş, ayrıca hafif agregalı beton teknolojileri ve mimari uygulamalar incelenmiştir.Üçüncü Bölümde; hafif agrega tipleri ve teknik özellikleri, yapay hafif agrega teknolojileri ve kullanımının yanısıra; pomzanın oluşumu, Türkiye'de ve dünyada üretim-tüketim ve rezerv durumu, karakteristik özellikler, tüketim biçimleri ve literatürdeki çalışmalar incelenmiştir.Dördüncü Bölümde; deneylerde kullanılan malzemeler ve karakteristik özellikleri, karışımlar, uygulanan testler ve sonuçları tablolar halinde ve ayrıca grafiksel karşılaş-tırmalar ile sunulmuştur.Beşinci Bölümde; genel bir değerlendirme yapılarak araştırmadan elde edilen sonuçlar ve bunların ışığında öneriler aktarılmıştır.

This research study is inspired by artificial lightweight aggregates that have been used successfully in the construction industry abroad for many years. A comprehensive experimental research on lightweight concrete with pumice aggregate, which has wide range reserves in Turkey, was conducted in order to reveal the real performance of pumice aggregate and the availability of similar performance level comparing with using lightweight artificial aggregate. In these experiments; pumice has been investigated especially for the production of high strength high performance concrete. It is aimed to give value to pumice aggregate, which is in the unproductive situation and mostly used for insulation purposes (light block, plaster, etc.) in the construction sector, so as to contribute both to the construction sector with an innovative product and to contribute to the country's economy positively.With the use of the pumice aggregate, the earthquake loads will be reduced with decreasing dead weight of the structural system, which will enable more economical dimensioning of the structural system. It can also be used in the production of the members in the precast sector. In addition, due to the internal curing in concrete, the structural system members will be more durable to environmental conditions, especially civil structures where chloride impermeability is important. In precast elements produced with light-weight concrete, the transportation costs will be affected positively as well.A series of tests were carried out in April 2017-April 2018 with different mixes in R&D Laboratory of a Ready-Mixed Concrete Firm to determine the usability of pumice aggregates for high performance and high strength concrete production. Compared with normal aggregate concrete; physical tests such as slump, flow, unit weight, water absorption, chloride impermeability; and mechanical characteristic tests such as compressive tests on cubes as well as elastic modulus test on cylinders. The results obtained from the experiments have been evaluated together with those ones of artificial lightweight aggregates in the literature. It is realized that when the proper conditions are satisfied, the strength and performance equivalent to those ones of artificial lightweight aggregates can be achieved. Using pumice aggregate, 40-60 MPa cylinder strengths, elastic modulus above 20 GPa and chloride permeability less than 1000 Coulombs have been reached. While the results obtained in this study are the first one for the national literature, it is thought that it will find its place in the international literature.In the First Chaper of this Thesis, the literature survey, the purpose and method of this study used are given.In the Second Chapter; historical development of lightweight aggregate types and technologies as well as architectural applications are handled.In the Third Chapter; lightweight aggregate types and technical properties, artificial lightweight aggregate technologies and their use; pumice production- consumption and reserves in the world and Turkey, and the literature are examined.In the Fourth Chapter; the materials used in the experiments and their characteristics, mixtures, tests and results are presented in tabular form and also in graphical comparisons.