Diatomit ve zeolit ikameli betonların kimyasal etkilere karşı davranışlarının araştırılması

Abstract

Betonarme yapı tasarımında dayanımın yanında dayanıklılık da çağımızda giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Dayanıklılık, beton sertleşip hizmete girdikten sonra hatta bazen uzun bir süre geçince kendini gösteren bir özelliktir. Betonun hizmet ömrünü, zararlı su ve kimyasallar olumsuz yönde etkilemektedir. Betonun bu zararlı etkilere karşı dayanıklılığının araştırılmasında daha çok betonda kullanılan çelik üzerinde yoğunlaşılırken, betonun dayanıklılığı üzerinde yapılan çalışmalarda nihai sonuca ulaşılamamıştır. Bu çalışmada, diatomit ve zeolitin farklı çevresel etkilerdeki kür ortamlarında betonun dayanım ve dayanıklılığına etkisini araştırmak için çalışmalar yapılmıştır.Bu bağlamda çalışmada kullanılan malzemeleri tanımlamak ve özelliklerini belirlemek için kimyasal, fiziksel, mineralojik, moleküler, termal ve zeta potansiyel analizler uygulanmıştır. Çalışmada referans (PÇ), %10-%20 diatomit, %10-%20 zeolit, %5+5-%10+10 diatomit ve zeolit, Portland çimentosu yerine ikame edilerek toplam 7 farklı çimento elde edilmiştir. Bu çimentolarla üretilmiş her bir beton grubu için 54 adet olmak üzere toplam 378 adet 15x15x15 cm ebadında küp numune üretilmiştir. Yapılan çalışma için numuneler hazırlanırken çökme miktarı 7 ile 10 cm arasında olacak şekilde karışım dizaynı yapılmıştır.Üretilen sertleşmiş beton örnekleri üzerinde birim ağırlık, su emme, görünür boşluk oranı, ultrases geçiş hızı, kapiler su emme, basınç dayanımı ve yarmada çekme dayanımı deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton deneyleri, yedi farklı beton türü üzerinde, 28 gün yaşına kadar 23±2 oC suda, daha sonra ortam faktörünün dört (H2SO4, MgSO4, NaCI, H2O) ve beton yaşı faktörünün iki düzeyinde (56 ve 90 gün) kür edilen beton örnekleri üzerinde gerçekleştirilmiştir.Yapılan deneyler sonucunda hem diatomit hem de zeolit ikamesinin, üretilen beton örnekleri üzerinde dayanım ve dayanıklılık açısından olumlu etkisinin olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde diatomit ve zeolit ikameli beton örnekleri için en uygun ikame oranının %10 olduğu belirlenmiştir. Bu oran ile üretilen beton örneklerinde özellikle 90 gün yaşındaki ultrases, kapiler su emme, yarmada çekme dayanımı ve basınç dayanımı değerlerinin referans beton örneklerine göre daha iyi olduğu görülmüştür. Sonuç olarak ülkemizin zengin doğal kaynaklarından olan diatomit ve zeolitin beton sektöründe kullanılmasının uygun olduğu, çimento ve beton sektöründe geniş kullanım alanına sahip yapay puzolan sınıfındaki yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı gibi malzemelere de alternatif olabileceği düşünülmektedir.

Durability is becoming increasingly important in modern times as well as strength in reinforced concrete structures design. Durability is a feature that manifests itself after the concrete hardened and being serviced sometimes even after a long period of time. The service life of concrete is affected negatively by water and hazardous chemicals. While focusing on the steel used in concrete in the investigation of the resistance to the harmful effects of the concrete, the final result could not be reached in studies on the durability of concrete. In this study, by using concretes which contains diatomite and zeolite in different cure environments, some studies have been done on how it affects the strength and durability of the concrete.In this context, to describe the materials used in this study and determine the properties of them, chemical, physical, mineralogical, molecular, thermal, and zeta potential analysis have been applied. In the study, reference (PÇ), 10% - 20% diatomit, 10% - 20% zeolite, diatomite and zeolite 5+5% - 10+10%, were substituted for Portland cement, a total of 7 different cements have been used. 54 units (15x15x15 cm) cube samples have been made for each concrete groups which were produced with these cements and this makes totally 378 units.While preparing the samples for the study, a mix design have been done (the amount of subsidence is between 7-10 cm).On samples of produced hardened concrete unit weight, water absorption, porosity, ultrasonic velocity, capillary water absorption, compressive strength and splitting tensile strength experiments have been done. Hardened concrete tests have been done on seven different types of concrete, for 28 days, in 23±2 oC water, then on the concrete samples which are cured In level 4 (H2SO4, MgSO4, NaCI, H2O) of the media factor and in the level 2 (56 and 90 days) of concrete age factor.As a result of experiments it has been identified that both the zeolite and diatomite substitution produced a positive effect on the concrete samples in terms of the strength and durability. When the results are evaluated, the appropriate rate of substitution was determined to be 10% for the concrete examples which contain diatomite and zeolite. With this rate it has emerged that; the values of especially 90 days year-old ultrasonic velocity, capillary water absorption, splitting tensile strength and compressive strength are better than the reference concrete samples. As a result, it is thought that it is suitable to use diatomite and zeolite which are among our country?s rich natural resources in the concrete industry and they have the capacity of being an alternative to the materials such as blast furnace slag, fly ash and silica fume which have a wide range of usage in the cement and concrete industry.