ymii beton teknolojsisi d2 puzolan

YAPI MALZEMESĐ II

BETON TEKNOLOJĐSĐ

Doç.Dr. Halit YAZICI

http://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/

Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü

PUZOLAN

PUZOLANLARPUZOLANLAR

PUZOLANLARPUZOLANLARPuzolanlar, Puzolanlar,

silis veya silissilis veya silis--aluminalumin kköökenlikenlimalzemelerdir. malzemelerdir.

Kendi baKendi başşlarlarıına bana bağğlaylayııccııllıık k öözellikleri ya zellikleri ya ççok azdok azdıır ya da hir ya da hiççyoktur.yoktur.

SiOSiO22 AlAl22OO33


CaO.CaO.SiOSiO22.H.H22OOSiOSiO22 + + CaCa(OH)(OH)22

PuzolanPuzolanssöönmnmüüşşKireKireçç++ Kalsiyum Kalsiyum Silikat Silikat

HidrateHidrate yapyapıı

ÇÇok ince iseler, Ortamda sok ince iseler, Ortamda söönmnmüüşş kirekireçç ve ve nem varsa kimyasal reaksiyona girerek nem varsa kimyasal reaksiyona girerek

babağğlaylayııccııllıık k öözellizelliğği olan Ci olan C--SS--H oluH oluşştururlar.tururlar.

PUZOLANPUZOLANİİK REAKSK REAKSİİYONYON

Puzolanik maddelerin kullanPuzolanik maddelerin kullanıımmıı binlerce ybinlerce yııl l ööncesine kadar gitmektedir.ncesine kadar gitmektedir.


Bu Bu öözellikteki toprak ilk defa zellikteki toprak ilk defa Napoli yakNapoli yakıınlarnlarıındaki ndaki PozzuoliPozzuolikasabaskasabasıından elde edilmindan elde edilmişştir. tir.

VezVezüüvv yanardayanardağığı yakyakıınlarnlarıındaki ndaki bu toprak camlabu toprak camlaşşmmışış volkan volkan topratoprağığı olup, golup, güünnüümmüüzde zde kullankullanıılan lan ““PuzolanPuzolan”” ssöözczcüüğğüüburadan kaynaklanmburadan kaynaklanmışışttıır.r.

PozzuoliPozzuoli

PompeiPompei

ÇĐMENTO ÜRETĐMĐNDE KULLANILABĐLDĐKLERĐ GĐBĐ, DOĞRUDAN BETON ÜRETĐMĐNDE DE KULLANILABĐLĐRLER

PUZOLANLAR

İN�AAT SEKTÖRÜNDE SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA

KIT KAYNAKLARIN VERİMLİ ve EKONOMİK KULLANIMI

ÇEVRESEL ETKİLERİN MİNİMİZE EDİLMESİ

GELECEKTEKİ İHTİYAÇLARA YÖNELİK RASYONEL PLANLAMA

ÇEVRE DOSTU YAPI MALZEMELERİNİN KULLANIMI

(ATIKLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ, DOĞAL KAYNAKLARIN KORUNMASI, ENERJİ TÜKETİMİNİN AZALTILMASI )

ÖRNEK: ÇİMENTO ÜRETİMİNİN ÇEVRESEL ETKİLERİ

BÜYÜK ENERJİ TÜKETİMİ

KULLANILAN FOSİL YAKITLARIN GAZLARI

TOZ MADDELER

CO2 AÇIĞA ÇIKMASI

CO2 KONSANTRASYONU

270 ppm (1700)

350 ppm (2000)

TAHMİN EDİLEN 500 ppm(2050)

TAZE BETONUN ĐŞLENEBĐLĐRLĐĞĐNDE ARTIŞ

SU KUSMADA(TERLEME) AZALMA

SEGREGASYONDA AZALMA (KOHEZYONDA ARTIŞ)

HĐDRATASYON ISISINDA AZALMA

BETON DAYANIMININ YAVAŞ AMA UZUN SÜRELĐ ARTMASI

ÇĐMENTO MĐKTARINDAN TASARRUF

(ENERJĐ TASARRUFU, CO2 MĐKTARININ AZALMASI ĐLE ÇEVRESEL

FAYDA)

ATIK MADDE KULLANIMI HALĐNDE ÇEVRESEL FAYDA

SU ve KLORÜR GEÇĐRĐMLĐLĐĞĐNDE AZALMA

KĐMYASAL ETKĐLERE DAYANIKLILIKTA ARTIŞ

BAĞLAYICI MATRĐS-AGREGA BAĞININ KUVVETLENMESĐ

KURUMA BÜZÜLMESĐNDE ve TERMĐK BÜZÜLMEDE AZALIŞ

7 gün 28 günZaman

Bas

ınç

Day

anım

ı

Katkılı

Katkısız

Volkanik kökenli doğal puzolanlar

Isıl işlem görmüşkiller ve diatomitler

• Volkanik camlar • Killer ve şeyller

• Volkanik tüfler ve tras • Diatomitler

• Uçucu Kül

• Silis Dumanı

• Yüksek Fırın Curufu

• Pirinç Kabuğu Külü

YAPAYYAPAYDODOĞĞALAL


PUZOLANLARPUZOLANLARVOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLARVOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR

** AAluminalumina, silis i, silis iççerirler.erirler.

18.091.0914.412.619.9Diğer

Maddeler

6.901.551.32.11.9MgO

9.735.075.04.03.8CaO

16.5318.6319.013.216.4Al2O3

2.875.584.64.93.8Fe2O3

45.8868.0855.763.254.2SiO2

Kula Curufu%

Kayseri%

Napoli%

Santorin%

Ren Trası%

DODOĞĞAL PUZOLANLARAL PUZOLANLAR

PUZOLANLARPUZOLANLARVOLKANİK MALZEME REZERVLERİNİ OLU�TURAN VOLKANİZMA KU�AĞI VOLKANVOLKANİİK MALZEME REZERVLERK MALZEME REZERVLERİİNNİİ OLUOLU��TURAN VOLKANTURAN VOLKANİİZMA KUZMA KU��AAĞĞI I


•• ErimiErimişş magmanmagmanıın pn püüsksküürmesi ile olurmesi ile oluşşmumuşşlardlardıır.r.

* * ErimiErimişş magmanmagmanıın patlama sn patlama sıırasrasıında ani basnda ani basıınnççddüüşşüüşşüü ile atmosferde hile atmosferde hıızla sozla soğğumasumasıısonucunda, ysonucunda, yüüzeye yakzeye yakıın bn böölgelerde lgelerde ddüüzensiz yapzensiz yapııssıı ile ile amorf veya camsamorf veya camsıı fazfaz oluoluşşur.ur.

YYüüzeyde zeyde amorf yapamorf yapıı

Derinlerde Derinlerde bbüüyyüük kristalli yapk kristalli yapıı


** Volkanik camlar, volkanik tVolkanik camlar, volkanik tüüfler, traslar ve fler, traslar ve volkanik kvolkanik küüller olarak ller olarak ççeeşşitleri varditleri vardıır. r.

•• ErimiErimişş magmanmagmanıın pn püüsksküürmesi ile olurmesi ile oluşşmumuşşlardlardıır.r.

* * MagmanMagmanıın n şşiddetli piddetli püüsksküürmesi sonucunda, yrmesi sonucunda, yüüksek ksek puzolanik aktiviteye sahip camspuzolanik aktiviteye sahip camsıı malzemeler malzemeler oluoluşşurken daha zayurken daha zayııf f şşiddetteki piddetteki püüsksküürmeler, camsrmeler, camsııvolkanik malzemelere kvolkanik malzemelere kııyasla, kireyasla, kireççle daha az le daha az kimyasal reaksiyon yapan volkanik kkimyasal reaksiyon yapan volkanik küülleri meydana getirir.lleri meydana getirir.


VOLKANİK CAMLARVOLKANİK CAMLAR

* K* Küçüüçük miktarlarda reaktif olmayan k miktarlarda reaktif olmayan kuvars, feldspat ve mika gibi kuvars, feldspat ve mika gibi mineral kristalleri, camsmineral kristalleri, camsıı faz faz iiççinde bulunabilir. inde bulunabilir.

* * İİnce nce ööğğüüttüülmeleri halinde olduklmeleri halinde oldukçça a ggüçüçllüü puzolanik puzolanik öözellikleri vardzellikleri vardıır.r.

PUZOLANLARPUZOLANLARISIL İ�LEM GÖRMÜ� KİLLER VE DİATOMİTLERISIL İ�LEM GÖRMÜ� KİLLER VE DİATOMİTLER

KİLLER VE �EYLLERKİLLER VE �EYLLER

* Killer ve killi zeminler, plaka * Killer ve killi zeminler, plaka veya veya ççubuk ubuk şşekline sahip olan, ekline sahip olan, boyutlarboyutlarıı 0.002 mm0.002 mm’’ den daha den daha kküçüüçük park parççalardan olualardan oluşşurlar. urlar. KKüçüüçük park parççalar, alar, orjinalorjinalkayalarkayalarıın daha az stabil olan n daha az stabil olan bilebileşşenlerinin kenlerinin kıırrıılmaslmasıından ndan meydana gelen ve meydana gelen ve ççooğğunlukla unlukla aluminaalumina silikat isilikat iççeren kil eren kil minerallerinden oluminerallerinden oluşşurlar. urlar.



* * ��eyllereyller, killer ile benzer , killer ile benzer bilebileşşenlere sahiptir ancak su enlere sahiptir ancak su iiççerikleri killerden daha azderikleri killerden daha azdıır. r.



* Kil mineralleri kristal yap* Kil mineralleri kristal yapııllıı olup, killerin ve olup, killerin ve şşeyllerineyllerinhammadde formlarhammadde formlarıı puzolanik puzolanik öözellik gzellik gööstermez. stermez. Ancak 700Ancak 700°°°°°°°° ile 900ile 900°°°°°°°°C arasC arasıında nda ııssııl il işşlemle lemle kalsinekalsineolurlar ve puzolanik olurlar ve puzolanik öözellik kazanzellik kazanıırlar.rlar.

* Is* Isııl il işşlem killerin ve lem killerin ve şşeyllerineyllerin kristal yapkristal yapıılarlarıınnıı bozar ve bozar ve yaryarıı amorf amorf şşekle veya bozulmuekle veya bozulmuşş aluminaalumina silikat yapsilikat yapııssıına na ddöönnüüşşttüürrüür. r.



* Pi* Pişşmimişş killer, geleneksel olarak atkiller, geleneksel olarak atıık tuk tuğğla ve la ve fayanslarfayanslarıın n ööğğüüttüülerek ince bir toz haline getirilmesi ile lerek ince bir toz haline getirilmesi ile de de üüretilmektedir. bu yretilmektedir. bu yööntemle elde edilen malzemeler ntemle elde edilen malzemeler oldukoldukçça dea değğiişşken puzolanik aktivite gken puzolanik aktivite göösterir. sterir.

* Killer i* Killer iççin en yaygin en yaygıın olarak kullann olarak kullanıılan lan ııssııl il işşlem ylem yööntemi ntemi ddööner fner fıırrıınlarda yapnlarda yapıılmaktadlmaktadıır. Isr. Isııl il işşlem slem süüresi ise 1 ile resi ise 1 ile 2 saat aras2 saat arasıındadndadıır. Ayrr. Ayrııca, dca, düüşşey milli fey milli fıırrıınlarda bu nlarda bu amaamaççla kullanla kullanıılmaktadlmaktadıır.r.


DİATOMİTLERDİATOMİTLER* * DiatomitlerDiatomitler, h, hüücre duvarlarcre duvarlarıı silikadan olusilikadan oluşşmumuşş, opal ve , opal ve

hidratehidrate silika isilika iççeren, eren, mikroskopikmikroskopik su bitkisi olan su bitkisi olan diatomlardiatomlarıınn kalkalııntntıılarlarııddıır. Bazr. Bazıı topraklarda bulunan bu topraklarda bulunan bu organik kalorganik kalııntntıılar %94 oranlar %94 oranıında silis inda silis iççerirler. erirler. DiatomitlerinDiatomitlerin sahip oldusahip olduğğu puzolanik aktivite, iu puzolanik aktivite, iççerdierdiğği i amorf silis miktaramorf silis miktarıına bana bağğllııddıır.r.


DİATOMİTLERDİATOMİTLER

* * YYüüksek miktarda kil minerali iksek miktarda kil minerali iççeren eren diatomitlerdediatomitlerde, killer , killer puzolanik aktiviteyi azaltpuzolanik aktiviteyi azaltıır. Bu yr. Bu yüüzden bazzden bazıı ççeeşşitleri, itleri, 760760°°°°°°°°C ile 1000C ile 1000°°°°°°°°C arasC arasıında nda ııssııl il işşlem glem göörerek puzolanik rerek puzolanik aktiviteleri arttaktiviteleri arttıırrııllıır. r.

* B* Büüyyüük miktarlarda k miktarlarda diatomitdiatomit yataklaryataklarıına A.B.D. Californiana A.B.D. California’’da, da, CezayirCezayir’’de, Almanya, Danimarka ve Kanadade, Almanya, Danimarka ve Kanada’’da rastlanda rastlanıır. r.

�� YAPAY PUZOLANLARYAPAY PUZOLANLAR

UÇUCU KÜL (UK)

TERMĐK SANTRAL ATIĞI, KÖMÜR YANMA ÜRÜNLERĐNĐN EN ĐNCESĐ, ELEKTRO-FĐLTRELERDE TUTULUR

PUZOLANĐK ÖZELLĐĞĐ NEDENĐYLE ÇĐMENTO ve BETONDA MĐNERAL KATKI OLARAK KULLANIMI OLDUKÇA YAYGINDIR.

DÜNYADA AÇIĞA ÇIKAN UK ∼450 MĐLYON TON/YIL

∼ % 6’sı ÇĐMENTO ve BETON ÜRETĐMĐNDE KULLANILMAKTA

ÜLKEMĐZDE AÇIĞA ÇIKAN UK ∼15 MĐLYON TON/YIL

UÇUCU KÜL (UK)

UK TANE BOYUTU 1-150 µm, KÜRESEL ŞEKĐLLĐ

S + A + F ≥ %70 F SINIFI UK, SĐLĐSSĐ UK

(CaO < %10)

TAŞKÖMÜRÜ

S + A + F ≥ %50 C SINIFI UK, KALKERSĐ UK

(CaO > %10)

LĐNYĐT KÖMÜRÜ

ÜLKEMĐZDE AÇIĞA ÇIKAN UÇUCU KÜLLLERĐN ÇOK BÜYÜK BÖLÜMÜ C SINIFIDIR

C SINIFI UÇUCU KÜLLERĐN YÜKSEK ORANDA KULLANIMI BETONUN HACĐM SABĐTLĐĞĐNĐ BOZABĐLĐR !!

UÇUCU KÜL (UK)

0 - 2,80,9 - 1,73,8 - 23,919,6 - 30,143,6 - 64,40,7 - 6,7F (%)

0,4 - 1,91,5 - 7,53,7 - 22,513,3 - 21,323,1 - 50,511,5 - 29,0C (%)

Na2OMgOFe2O3 Al2O3SiO2CaOBĐLEŞEN

ASTM C 618 45 µm ÜZERĐ ≤ % 34 SO3 ≤ 5.0

PUZOLANĐK AKTĐVĐTE ĐNDEKSĐ 28 G ≥ % 75

SICAK HAVALARDA BETON DÖKÜMÜNDE

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

KÜTLE BETONLARINDA (BARAJ vb.)

SĐLĐKA TOZU (SĐLĐS DUMANI)

SĐLĐKONLU METAL ALAŞIMLARININ ÜRETĐM ATIĞI

% 85 - 98 ÇOK ĐNCE (0.1 - 0,2 µm) AMORF SiO2 ĐÇERDĐĞĐĐÇĐN MÜKEMMEL PUZOLANĐK ÖZELLĐK GÖSTERĐR

ÇĐMENTODAN YAKLAŞIK 100 KAT DAHA ĐNCEDĐR

DĐĞER PUZOLANLARDAN FARKLI OLARAK :

ERKEN DAYANIMI DA ARTTIRMAKTA

ÇOK ĐNCE OLDUĞU ĐÇĐN SU ĐHTĐYACINI ARTTIRMAKTA

HĐDRATASYON ISISINI ARTTIRMAKTA

PUZOLANĐK AKTĐVĐTE ĐNDEKSĐ 28 G ≥ % 110

SU ĐHTĐYACINDAKĐ ARTIŞ ≤ % 34

45 µm ÜZERĐ ≤ % 10

YÜKSEK FIRIN CURUFU (YFC)

DEMĐR-ÇELĐK ÜRETĐMĐ ARTIĞIDIR.

CURUF SU ĐLE HIZLI SOĞUTULURSA AMORF YAPI KAZANIR, ÖĞÜTÜLEREK KULLANILDIĞINDA PUZOLANĐK REAKSĐYON GÖSTERĐR

CURUFLU ÇĐMENTO ÜRETĐMĐNDE YAYGIN OLARAK KULLANILIR

3,5

MgO

1-20,3-0,513-1934-3634-41%

SFe2O3 Al2O3SiO2CaOBileşen

ASTM C 989 45 µm ÜZERĐ ≤ % 20 SO3 ≤ 4.5

PUZOLANĐK AKTĐVĐTE ĐNDEKSĐ 28 G ≥ % 75-110

DOĞAL PUZOLANLAR

CURUF UÇUCUKÜL

Vb.

PUZOLAN KATKILI ÇĐMENTOLAR

Portland Çimentosu

YüksekKatkılı Çimento

Islak Kür Đhtiyacı PÇ’ye kıyasla daha fazla

YAVAŞ HĐDRATASYON

0Katkı Oranı

Permeabilite Kötü kür

Đyi kür

ERKEN DAYANIMLARDA DÜŞME, PRĐZ SÜRESĐNDE ARTIŞ

KÜR HASSASĐYETĐNĐN ARTMASI

KULLANILACAK PUZOLANIN

KALĐTE KONTROLU HER AŞAMADA YAPILMALI (KĐMYASAL ANALĐZ, PUZOLANĐK AKTĐVĐTE, DENEME

KARIŞIMLARI vb.)

PUZOLAN KAYNAĞI DEĞĐŞTĐKÇE veya AYNI KAYNAKTAN TEMĐN EDĐLEN

MADDENĐN ÖZELLĐKLERĐNDE ZAMAN ĐÇĐNDE DEĞĐŞMELER OLABĐLĐR


KKİİREREÇÇ--PUZOLAN KARIPUZOLAN KARI��IMLARININ KULLANIMIIMLARININ KULLANIMI

PuzolanPuzolanssöönmnmüüşşKireKireçç++ Kalsiyum Kalsiyum Silikat Silikat

HidrateHidrate yapyapıı

1.1. DoDoğğrudan kirerudan kireçç ((CaCa(OH)(OH)22) ile kar) ile karışışttıırrıılarak larak 2. 2. Puzolan katkPuzolan katkııllıı ççimento imento üüretiminde katkretiminde katkıı olarakolarak

3. 3. Beton iBeton iççin mineral katkin mineral katkıı olarak olarak

* Daha * Daha öönceleri nceleri ööğğüüttüülerek ince bir toz haline getirilmilerek ince bir toz haline getirilmişş dodoğğal al puzolanlarpuzolanlarıınn, kire, kireçç ile doile doğğrudan karrudan karışıışımmıı hidrolik bahidrolik bağğlaylayııccııelde etmek ielde etmek iççin in ççok kullanok kullanıılmaktaydlmaktaydıı. Ancak g. Ancak güünnüümmüüzde bu zde bu ççok yaygok yaygıın den değğildir. Bununla birlikte, kireildir. Bununla birlikte, kireçç--dodoğğal puzolan al puzolan karkarışıışımlarmlarıı yol alt temeli iyol alt temeli işşlerinde ve benzer uygulamalarda lerinde ve benzer uygulamalarda kullankullanıılmaktadlmaktadıır.r.


PUZOLANPUZOLANİİK AKTK AKTİİVVİİTETE* Bir puzolan* Bir puzolanıın ban bağğlayabilecelayabileceğği en fazla kirei en fazla kireçç

((CaCa(OH)(OH)22) miktar) miktarıı ve bave bağğlanma ilanma işşleminin hleminin hıızzıı““puzolanik aktivitepuzolanik aktivite”” olarak ifade edilir. olarak ifade edilir.

* Puzolanik aktivite * Puzolanik aktivite ööllçüçüm ym yööntemleri genel olarak ntemleri genel olarak ikiye ayrikiye ayrııllıır. r.

1.1. Kimyasal yKimyasal yööntem:ntem:a) a) puzolanik reaksiyon sonucu alkaliler veya puzolanik reaksiyon sonucu alkaliler veya

asitler iasitler iççerisinde erisinde çöçözzüülebilen SiOlebilen SiO22+Al+Al22OO33+Fe+Fe22OO33toplamtoplamıı ööllçüçüllüür. r.

b) b) puzolan doymupuzolan doymuşş kirekireçç çöçözeltisine zeltisine konuldukonulduğğunda, belirli bir sunda, belirli bir süüre ire iççinde ortamdaki inde ortamdaki kalsiyum iyonlarkalsiyum iyonlarıı azalmasazalmasıı tespit edilir.tespit edilir.

2. Mekanik y2. Mekanik yööntem:ntem:KireKireçç--puzolan karpuzolan karışıışımlarmlarıınnıın, basn, basıınnççdayandayanıımlarmlarıınnıın n ööllçüçülmesi esaslmesi esasıına dayanna dayanıır.r.

1 k1 kııssıım m ççimento + 3 kimento + 3 kııssıım kum + m kum + ½½ kkııssıım sum su

PUZOLANPUZOLANİİK AKTK AKTİİVVİİTETE

Kontrol: %100 Kontrol: %100 ççimento imento ÖÖllççme: %35 puzolan + %65 me: %35 puzolan + %65 ççimentoimento

Malzemelerin Malzemelerin tarttartıılmaslmasıı Kaba Kaba öönce su nce su

yerleyerleşştirilirtirilir



suyun suyun üüzerine zerine ççimento eklenirimento eklenir

KarKarışışttıırma devam rma devam ederken kum eklenirederken kum eklenir

kalkalııba yerleba yerleşştirmetirme sarsmasarsma


Etiketleme ( 3 Etiketleme ( 3 öörnek)rnek) Bir gBir güün sonra n sonra kalkalııptan ptan ççııkartkartııllıırr

28 g28 güün 20n 20°°°°°°°°C ve C ve minmin %95 ba%95 bağığıl nemli l nemli ortamda bekletilir.ortamda bekletilir.


28 g28 güün sonunda 3 nokta en sonunda 3 nokta eğğilme deneyi uygulanilme deneyi uygulanıırr


KKıırrıılan parlan parççalar alar üüzerinde baszerinde basıınnçç deneyi yapdeneyi yapııllıırr


6

hb4

LP

W

Mσ

2×

×

==

P

L

P

P

A

Pσ =

YAPI MALZEMESİ II

BETON TEKNOLOJĐSĐ

Doç.Dr. Halit YAZICI

http://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/

Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü

PUZOLAN

ymii beton teknolojsisi d2 puzolan

Documents

ller ve ve

uucu kl

sinifi uk

puzolank aktvte

kkenl kkenl

halit yazicihttp

sio2

puzolanlar