Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri

Doç. Dr. Halit YAZICI

Dokuz Eylül Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü

KATKI MADDELERİ

KİMYASAL KATKILAR MİNERAL KATKILAR

DOĞAL PUZOLANLAR

YAPAY PUZOLANLAR

•SU AZALTICI

•PRİZ GECİKTİRİCİ

•PRİZ HIZLANDIRICI

•HAVA SÜRÜKLEYİCİ

•KOROZYON ÖNLEYİCİ

•GEÇİRİMSİZLİK

•RENKLENDİRİCİ

•VB.

•UÇUCU KÜL

•SİLİKA TOZU

•YÜKSEK FIRIN CURUFU

•PİŞMİŞ KİL

•VB.

•TRAS

•VOLKANİK TÜF

•VOLKANİK CAM

•VB.

KİMYASAL KATKILAR

GENELLİKLE SU İÇİNDE ÇÖZÜLEBİLEN KİMYASAL MADDELERDİR

ÇİMENTO AĞIRLIĞINA ORANLA DÜŞÜK MİKTARLARDA KULLANILIRLAR (Örneğin %1-3 )

AŞIRI DOZDA KULLANILDIKLARINDA YAN ETKİLERİ SÖZ KONUSUDUR (priz geciktirme veya hızlandırma, dayanım kaybı vb.)

BİRDEN ÇOK KATKI BİRARADA KULLANILDIĞINDA UYUMLARI MUTLAKA ARAŞTIRILMALI !!

DENEME KARIŞIMI İLE OPTİMUM DOZAJ BELİRLENMELİ

KATKI MADDELERİ İLAÇ DEĞİLDİR

KÖTÜ DİZAYN EDİLMİŞ BETONU İYİLEŞTİRMEZ

BİLİNÇ KULLANIMLARI ÇOK OLUMSUZ SONUÇLAR DOĞURABİLİR

SU AZALTICI KİMYASAL KATKILAR

NORMAL AKIŞKANLAŞTIRICILAR (%5 SU KESME < %12)

HİPER AKIŞKANLAŞTIRICILAR (SU KESME > %30)

SÜPER AKIŞKANLAŞTIRICILAR (%12 SU KESME 30)

LİGNOSÜLFONAT TÜREVLERİ ve HİDROKSİL KARBOKSİLİK ASİT

NAFTALİN ve MELAMİN SÜLFONA FORMALDEHİT MODİFİYE LİGNOSÜLFONAT

POLİKARBOKSİLİK ASİT

Dozaj: < %1 Çimento ağırlığınca

Dozaj: % 1-3 Çimento ağırlığınca

Dozaj: % 1-3 Çimento ağırlığınca

AKIŞKANLAŞTIRICILAR - KULLANIM AMAÇLARI

SU/ÇİMENTO ORANINI AZALTARAK MUKAVEMET ARTIŞI SAĞLAMAK1

BETON KARIŞIM ORANLARINI DEĞİŞTİRMEDEN İŞLENEBİLİRLİĞİ ARTTIRMAK

2

SU/ÇİMENTO ORANINI SABİT TUTARAK; SU ve ÇİMENTO MİKTARLARINI AZALTARAK EKONOMİ SAĞLAMAK

3

Katkısız Katkılı

Çimento tasarrufu amaçlı(-çimento, -su)

Day

anım

art

tırm

a am

açlı

(+çi

me

nto

)

İşlenebilirliği arttırma amaçlı(karışım oranlarında değişiklik yok)

KONTROL BETONU

AYNI DAYANIMDA & İŞLENEBİLİRLİKTE ARTIŞ

YÜKSEK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI

Dayanım arttırma amaçlı(-su)

İşle

nebi

lirliğ

i art

tırm

a am

açlı

(+çi

me

nto

, +

su)

DAYANIM* & DAYANIKLILIK AYNI

İŞLENEBİLİRLİKTE ARTIŞ

DAYANIM, DAYANIKLILIK & İŞLENEBİLİRLİK AYNI

DÜŞÜK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI

DÜŞÜK S/Ç ORANI

YÜKSEK DAYANIM & DAYANIKLILIK

DÜŞÜK S/Ç ORANI

YÜKSEK DAYANIM & DAYANIKLILIK

YÜKSEK BÜZÜLME VE HİDRATASYON ISISI

* Erken yaşlarda dayanımda bir miktar düşüş, ileriki yaşlarda bir miktar artış beklenebilir. Priz hızlandırıcı özelliği olan bir kimyasal katkı kullanılması durumunda hem erken hem de nihai dayanım artışı beklenir.

AKIŞKANLAŞTIRICILAR

AKTİF YÜZEYLİ MOLEKÜLLERDİR (SURFAKTAN)

SUYUN YÜZEY GERİLİMİNİ DÜŞÜREREK ISLATMA GÜCÜNÜ ARTTIRLAR

ÇİMENTO PARTİKÜLLERİNİ HİDROFİL HALE DÖNÜŞTÜRÜRLER

ÇİMENTO PARTİKÜLLERİNİN TOPAKLAŞMASINI (FLOKÜLLEŞMESİNİ) ENGELLİYEREK HOMOJEN BİR DAĞILIM (DİSPERİYON) SAĞLARLAR

W/C ratio

Co

mp

ress

ive

str

en

gth

Fresh concrete w ithout SP

Hand compacting

Fresh concrete w ithout SPVibration

Fresh concrete w ith SPVibration

Concrete totally compacted

Concrete unsatisfactory compacted

AKIŞKANLAŞTIRICILAR

ÇEŞİTLİ YAN ETKİLERİ SÖZ KONUSUDUR

AŞIRI DOZDA KULLANIMLARI TERLEME-KUSMAYA YOL AÇABİLİR

HIZLI ÇÖKME KAYBI GÖRÜLEBİLİR

PRİZ GECİKTİRME, PRİZ ALMAMA veya PRİZ HIZLANDIRMA GÖRÜLEBİLİR

PRIZ HIZLANDIRICILAR

SUDA ÇÖZÜLEBİLEN ORGANİK veya İNORGANİK TUZLARDIR

KALSİYUM FORMAT, KALSİYUM ASETAT, NİTRATLAR, LAKTİK ASİT, FORMALDEHİD, KLORÜRLER vb.

SOĞUK HAVADA BETON DÖKÜMÜNDE (perdah işlemine çabuk geçmek, koruma süresini kısaltmak, kalıp alma süresini kısaltmak)PÜSKÜRTME BETON UYGULAMALARINDA (Alüminatlar, PRİZ BAŞLANGIÇ 1-2 dakika)

TAMİR - ONARIM İŞLERİNDE

PREFABRİK ÜRETİMLERDE

SU KAÇAKLARININ TIKANMASINDA

PRIZ GECİKTİRİCİLER

LİNYOSÜLFONİK ASİT, HİDROKSİL-KARBOKSİLİK ASİT, ŞEKER, FOSFAT, BORAT, ÇİNKO vb.

SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE

BÜYÜK HACİMLİ İŞLERDE SOĞUK DERZ OLUŞMAMASI İÇİN

UZUN TAŞIMA MESAFELERİNDE

KALIP DEFORMASYONLARINDAN KAYNAKLANAN ÇATLAKLARIN ÖNLENMESİ İÇİN

HAVA SÜRÜKLEYİCİ

BETONDA ÇOK KÜÇÜK ÇAPLI (50m) ve ARALIKLI (200 - 250m) HAVA KABARCIKLARI OLUŞTURMAK İÇİN KULLANILIR

SERTLEŞMİŞ BETONUN DONMA-ÇÖZÜLME DAYANIKLILIĞINI ARTTIRIR

VİNSOL REÇİNESİ, SENTETİK DETERJANLAR, LİNYOSÜLFONATLAR vb.

DİĞER KİMYASAL KATKILAR

KOROZYON ÖNLEYİCİ (İNHİBİTÖR)

POTASYUM KROMAT, SODYUM NİTRİT, KALSİYUM NİTRİT vb.ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU (ASR) ÖNLEYİCİLİTYUM TUZLARI

KOROZYON ÖNLEYİCİ (İNHİBİTÖR)POTASYUM KROMAT, SODYUM NİTRİT, KALSİYUM NİTRİT vb.

SU İTİCİ KATKILARKÖPÜKLER, PETROKİMYA ÜRÜNLERİ, MİNERAL YAĞLAR, ASFALT EMİSYONLARI vb.

GEÇİRİMSİZLİK SAĞLAYAN KATKILARSU AZALTICILAR (AKIŞKANLAŞTIRICILAR ve MİNERAL TOZLAR (UÇUCU KÜL, SİLİKA TOZU vb.)

RENKLENDİRİCİLER (METAL OKSİTLER, KARBON vb.)

DOĞAL veya YAPAY PUZOLANİK MADDELERDİR

ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KULLANILABİLDİKLERİ GİBİ, DOĞRUDAN BETON ÜRETİMİNDE DE KULLANILABİLİRLER

MİNERAL KATKILAR

TAZE BETONUN İŞLENEBİLİRLİĞİNDE ARTIŞ

SU KUSMADA(TERLEME) AZALMA

SEGREGASYONDA AZALMA (KOHEZYONDA ARTIŞ)

HİDRATASYON ISISINDA AZALMA

BETON DAYANIMININ YAVAŞ AMA UZUN SÜRELİ ARTMASI

ÇİMENTO MİKTARINDAN TASARRUF

(ENERJİ TASARRUFU, CO2 MİKTARININ AZALMASI İLE ÇEVRESEL FAYDA)

ATIK MADDE KULLANIMI HALİNDE ÇEVRESEL FAYDA

SU ve KLORÜR GEÇİRİMLİLİĞİNDE AZALMA

KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLILIKTA ARTIŞ

BAĞLAYICI MATRİS-AGREGA BAĞININ KUVVETLENMESİ

KURUMA BÜZÜLMESİNDE ve TERMİK BÜZÜLMEDE AZALIŞ

7 gün 28 günZaman

Bas

ınç

Day

anım

ı

Katkılı

Katkısız

DOĞAL PUZOLANLAR

CURUF UÇUCUKÜL

Vb.

KATKILI ÇİMENTOLAR

Portland Çimentos

u YüksekKatkılı Çimento

Islak Kür İhtiyacı PÇ’ye kıyasla daha fazla

YAVAŞ HİDRATASYON

0Katkı Oranı

Permeabilite

Kötü kür

İyi kür

ERKEN DAYANIMLARDA DÜŞME, PRİZ SÜRESİNDE ARTIŞ KÜR HASSASİYETİNİN ARTMASI

UÇUCU KÜL (UK)

TERMİK SANTRAL ATIĞI, KÖMÜR YANMA ÜRÜNLERİNİN EN İNCESİ, ELEKTRO-FİLTRELERDE TUTULUR

PUZOLANİK ÖZELLİĞİ NEDENİYLE ÇİMENTO ve BETONDA MİNERAL KATKI OLARAK KULLANIMI OLDUKÇA YAYGINDIR.

DÜNYADA AÇIĞA ÇIKAN UK 450 MİLYON TON/YIL

% 6’sı ÇİMENTO ve BETON ÜRETİMİNDE KULLANILMAKTA

ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UK 15 MİLYON TON/YIL

UÇUCU KÜL (UK)

UK TANE BOYUTU 1-150 m, KÜRESEL ŞEKİLLİ

S + A + F %70 F SINIFI UK, SİLİSSİ UK

(CaO < %10)

TAŞ KÖMÜRÜ

S + A + F %50 C SINIFI UK, KALKERSİ UK

(CaO > %10)

LİNYİT KÖMÜRÜ

ÜLKEMİZDE AÇIĞA ÇIKAN UÇUCU KÜLLLERİN ÇOK BÜYÜK BÖLÜMÜ C SINIFIDIR

C SINIFI UÇUCU KÜLLERİN YÜKSEK ORANDA KULLANIMI BETONUN HACİM SABİTLİĞİNİ BOZABİLİR !!

UÇUCU KÜL (UK)

BİLEŞEN CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O

C (%) 11,5 - 29,0 23,1 - 50,5 13,3 - 21,3 3,7 - 22,5 1,5 - 7,5 0,4 - 1,9

F (%) 0,7 - 6,7 43,6 - 64,4 19,6 - 30,1 3,8 - 23,9 0,9 - 1,7 0 - 2,8

ASTM C 618 45 m ÜZERİ % 34 SO3 5.0

PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G % 75

SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE

BETONUN DAYANIKLILIĞINI SAĞLAMADA (SÜLFAT, DENİZ SUYU, ASR vb.)

KÜTLE BETONLARINDA (BARAJ vb.)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40

UK (%)

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

1 G 3 G 7 G 28 G 56 G 90 G 112 G

PÇ 42.5 çimentosu ile üretilmiş, değişik oranlarda UK içeren harç örneklerinin basınç dayanımı-zaman ilişkisi (suda kür)

S/B: 0,48

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70

UK (%)

Bas

ınç

Day

anım

ı (M

Pa)

1 G

3 G

7 G

28 G

56 G

DEĞİŞİK ORANLARDA UK İÇEREN BETONLARIN BASINÇ DAYANIMI-ZAMAN İLİŞKİSİ (S/B ORANI: 0,4)

SİLİKA TOZU (SİLİS DUMANI)

SİLİKONLU METAL ALAŞIMLARININ ÜRETİM ATIĞI

% 85 - 98 ÇOK İNCE (0.1 - 0,2 m) AMORF SiO2 İÇERDİĞİ İÇİN MÜKEMMEL PUZOLANİK ÖZELLİK GÖSTERİR

ÇİMENTODAN YAKLAŞIK 100 KAT DAHA İNCEDİR

DİĞER PUZOLANLARDAN FARKLI OLARAK :

ERKEN DAYANIMI DA ARTTIRMAKTA

ÇOK İNCE OLDUĞU İÇİN SU İHTİYACINI ARTTIRMAKTA

HİDRATASYON ISISINI ARTTIRMAKTA

PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G % 110

SU İHTİYACINDAKİ ARTIŞ % 34

45 m ÜZERİ % 10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5

SİLİKA TOZU (%)

BA

SIN

Ç D

AY

AN

IMI (

MP

a)

DEĞİŞİK ORANLARDA SİLİS DUMANI İÇEREN HARÇ ÖRNEKLERİNİN 28 GÜNLÜK BASINÇ DAYANIMLARI

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 50

Mineral Katkı Oranları (%)

14 G

ünlü

k G

enle

şme

(%)

Mineral Katkısız Silika Tozu Uçucu Kül Uçucu Kül + Silika Tozu

Tehlikeli Genleşme Sınırı

SİLİKA TOZU ve UÇUCU KÜLÜN ASR’YE ETKİSİ

YÜKSEK FIRIN CURUFU (YFC)

DEMİR-ÇELİK ÜRETİMİ ARTIĞIDIR.

CURUF SU İLE HIZLI SOĞUTULURSA AMORF YAPI KAZANIR, ÖĞÜTÜLEREK KULLANILDIĞINDA PUZOLANİK REAKSİYON GÖSTERİR

CURUFLU ÇİMENTO ÜRETİMİNDE YAYGIN OLARAK KULLANILIR

Bileşen CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO S

% 34-41 34-36 13-19 0,3-0,5 3,5 1-2

ASTM C 989 45 m ÜZERİ % 20 SO3 4.5

PUZOLANİK AKTİVİTE İNDEKSİ 28 G % 75-110

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40

YFC (%)

Ba

sın

ç D

ay

an

ımı (

MP

a)

1 G 3 G 7 G 28 G 56 G

PÇ 42,5 içeren harçların basınç dayanımı-yüksek fırın curufu içeriği-zaman ilişkisi (S/B : 0.48)

S/Ç=0,53

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

200 250 300 350 400 450 500

ÇİMENTO DOZAJI (kg/m3)

BA

SIN

Ç D

AYA

NIM

I (M

Pa)

28G PÇ 90G-PÇDS IK 90G-PÇ 28G-CÇ90G-CÇ DS IK 90G-CÇ

S/Ç oranı 0.53 olan karışımların 28, 90 günlük ve deniz suyu ıslanma-kuruma çevrimleri etkisi sonrası basınç dayanımları

Betonda Mineral ve Kimyasal Katkı Maddeleri

Doç. Dr. Halit YAZICI

Dokuz Eylül Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü