Puzolanik Malzemelerin Betonun Mekanik Özelikleri Ve Klor İyonu Yayınımına Etkisi

Abstract

Sunulan bu çalışmanın amacı puzolanik malzemelerin betonun mekanik özelikleri ve klor iyonu yayınımına etkisini incelemektir. Çalışmada uçucu kül, öğütülmüş yüksek fırın cürufu ve silis dumanı kullanılarak; iki, üç ve dört bileşenli çimento – puzolan bağlayıcıları içeren karışımlar hazırlandı. Üretilen betonların mekanik özelikleri ve klor iyonları etkisine direncini belirlemesi çalışmanın önemli bir bölümünü oluşturdu. Üretilen karışımların elektriksel özdirençleri iki farklı yöntemle elde edildi. Buna ilave olarak, özdirencin Wenner Elektrot yöntemiyle elde edilmesini etkileyen faktörler de detaylı olarak incelendi. Cürufun klor bağlama özeliği, betonda sıcaklık ölçümleri, ve kılcal su emme deneyleri de yapıldı. Puzolanik malzemelerin agrega – çimento arayüzeyine etkisini incelemek için yeni bir indentasyon deneyi de çalışmaya dahil edildi. Yerdeğiştirme oranına bağlı olarak puzolan içeren betonların erken yaştaki dayanımlarının genelde daha düşük olduğunu ortaya koydu. Ancak, bu betonların klor geçirimliliklerine karşı dirençleri geç yaşlarda normal betonlara göre çok daha yüksekti. Üç veya dört bileşenli bağlayıcı içeren betonların elektriksel özdirenci iki bileşenli bağlayıcı içerenlere göre çok daha yüksekti. Elde edilen sonuçlar elektriksel özdirenç – klor yayınmı arasındaki ilişkiyi ortaya koydu. Mevcut yapılar üzerinde yapılan çalışmalar aynı bir yapıda bile, deney yapılan eleman ve etki koşullarına bağlı olarak, klor yayınımı sonuçlarında önemli dağılmalar olabileceğini gösterdi. Deneysel çalışmalarla bulunan klor yayınımları bu analizlerde giriş verisi olarak kullanıldı. Elde edilen sonuçlar, sadece portland çimentosu ile üretilen yapı elemanlarındaki donatının 10 ila 20 yıl içerisinde korozyona başlayacağını gösterdi. Ancak, puzolan içeren betonlardaki donatı korozyonu riski çok daha düşük elde edildi.

The main objective of this work was to study the effects of pozzolanic materials on the mechanical properties and durability of concrete. Fly ash, granulated blast furnace slag and silica fume were used in the study. Mixtures were prepared using binary, ternary and quaternary blends of cements and pozzolans. Mechanical properties and resistance against chloride ion penetration were investigated. In addition, electrical resistivities of the mixtures were monitored with two different methods. An extensive study on the factors affecting the resistivity obtained by the wenner electrode method was also included. Chloride binding, temperature measurements and capillary water absorption tests were also conducted. To investigate the effects of the pozzolans on the aggregate - cement paste interface, a new indentation technique was included in the study. Studies on existing structures also formed an important part of the experimental program Depending on the replacement ratio, mechanical properties of the concretes containing pozzolans had lower early strength. These concretes had substantially higher resistance to chloride penetration at later ages. Ternary (three-part) or quaternary (four-part) blended concretes had higher electrical resistivity than the binary blended concretes. Results confirmed the strong relationship between electrical resistivity and chloride diffusivity. Field studies showed that, depending on the test location and micro-climate, chloride penetration into concrete can vary considerably even for the same structure. Durability analysis were carried out using a probability based design method. The results confirmed that reinforcing steel embedded in a structural member produced with ordinary portland cement could start corroding in within 10 to 20 years. However, the risk for corrosion reduced substantially for the concretes containing pozzolanic materials.