Yüksek performanslı betonlarda kür koşullarının yüksek fırın cürufu etkinliği üzerine etkisi

Kendiliğinden yerleşen betonlar (KYB), özellikle son on yılda, yapıların onarım ve güçlendirilmesinde, prefabrik elemanların üretiminde, yoğun donatı ve karmaşık kalıp sistemi içeren yapılarda çok fazla yer almıştır. KYB'lerin içeriğinde yüksek miktarda bulunması gereken ince malzemenin önemli bir kısmı, hem ekonomik nedenlerle hem de projeye uygunluğu bakımından, yüksek fırın cürufu ile ikame edilmektedir. Ancak bu betonlarda oluşan puzolanik reaksiyonun yeterli seviyede gerçekleşebilmesi için sadece Portland çimentosu ile üretilen betonlara göre daha uzun süre kür uygulanması gerekmektedir. Günümüzde gelişen teknoloji sayesinde yapı imalat süreleri de oldukça kısalmıştır. Özellikle prefabrik sektöründe, yapı elemanlarına buhar kürü uygulayarak betonun dayanım kazanması hızlandırılmaktadır. Beton özelliklerine zarar vermeden yüksek erken dayanıma ulaşmak amacıyla alternatif yöntemler geliştirmek üzere birçok çalışma gerçekleştirilmektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, bir hidratasyon ürünü olan C-S-H bileşeninin sentetik halde taze betona katılması sonucunda erken dayanım değerlerinin oldukça yükseldiği görülmüştür. Kendiliğinden yerleşen betonlarda puzolan kullanımı üzerine de oldukça fazla çalışma mevcuttur. Ancak kimyasal kür uygulamalarının puzolan katkılı betonlar üzerindeki etkisi ile ilgili yayınlar oldukça sınırlı sayıdadır. Sentetik C-S-H kullanılan betonlara farklı kür koşullarının uygulandığı araştırmalara ise rastlanmamıştır. Sentetik C-S-H üzerine yapılan çalışmalarda daha çok C-S-H formülasyonunun etkisi üzerinde durulduğu ve çimento hidratasyon sürecinin incelenmiş olduğu görülmüştür. Kimyasal kür malzemeleri ile ilgili çalışmalarda ise su kaybına bağlı olarak gelişen rötre ile mekanik ve fiziksel özelliklerinin incelendiği ancak içyapısal özelliklerinin üzerinde durulmadığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada KYB'nin maliyetini düşürmek ve bazı özelliklerini iyileştirmek için YFC ile çimento ikame edilip betonun taze ve sertleşmiş halindeki mekanik ve fiziksel özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla 8 farklı karışım üretilmiştir. Referans betonun çimento miktarı %40 azaltılıp yerine sırasıyla ağırlıkça 1:1, 1:1,25, 1:1,5 ve 1:2 oranlarında YFC ile ikame edilmiştir. Daha sonra bu karışımlara bağlayıcı miktarın %2 si kadar sentetik C-S-H konulmuştur. Üretilen karışımlar, kalıplara dökülmeden önce taze hal deneyi olarak yayılma çapı ve süresi, V-hunisi, hava içeriği, birim ağırlık, reometre ve ayrışma testleri yapılmıştır. Üretilen beton, Basınç ve yarma deneyi için 10x10x10 cm lik küp kalıba, iletkenlik ve kılcallık için 7x7x28 cm lik kalıba, ESEM, rötre, ağırlık kaybı ve üç noktalı eğilme deneyi için 4 mm lik elekten geçirilip harç fazı elde edilip 4x4x16 cm lik kalıba dökülmüştür. Kalıptan sökülen numunelere sürekli laboratuvar koşullarında hava kürü, 7 gün ıslak çuvalaltı sonra laboratuvarda hava kürü, sürekli 21±2oC kireçli suda, kimyasal kür olarak akrilik, parafin ve reçine malzemelerinin numune yüzeyine uygulanıp laboratuvar koşullarında bekleme gibi 6 çeşit kür metodu uygulanmıştır. Taze haldeki betonun deney sonuçlarında istenilen özellikler 1:2'lik ikame dışında sağlanmıştır. Karışıma yüksek fırın cürufu ilave edilince hedef yayılma çapına daha az süper akışkanlaştırıcı katkı ile ulaşılmıştır. Benzer sonuç V-hunisi deneyinde de görülmüştür. Burada cürufun işlenebilirliğe olumlu etkisi görülmüştür. Sentetik C-S-H ilavesinin taze beton özelliklerine olumsuz etkisi nedeniyle karışıma süper akışkanlaştırıcı ilave edilmesi gerekmiştir. Bu da sentetik C-S-H'ın işlenebilirliğe olumsuz etkisini göstermiştir. Reometre deneyinde ölçülen moment ile dönme hızı arasındaki bağıntı ile viskozite katsayıları hesaplanmıştır. Viskozite değeri su/bağlayıcı oranının azalmasıyla artmıştır. Sertleşmiş betonun mekanik özellikleri erken yaşlarda sentetik C-S-H katkısıyla olumlu yönde gelişirken ileriki yaşlarda olumsuz yönde geliştiği görülmüştür. İleri yaşlarda yüksek fırın cürufunun puzolanik reaksiyonu ile mekanik özellikleri YFC/bağlayıcı oranı %50-53 aralığına (optimum miktar) kadar referansa göre daha fazla gelişmiştir. Daha fazla YFC miktarı kullanılması tüm cüruf taneciklerinin hidrate olamamasına ve bunların daha çok filler etkisi göstermesine neden olmuş, mekanik özellikleri negatif yönde etkilemiştir. Kür metotlarında ise en yüksek performans su ile sağlanmıştır. Kimyasal kürler arasında erken yaşlarda reçine esaslı kür malzemesi daha olumlu sonuçlar verirken ilerleyen yaşlarda akrilik esaslı kür malzemesinin performansı daha yüksek çıkmıştır. Etkinlik katsayıları Bolomey ve Feret denklemleri kullanılarak elde edilmiştir. YFC miktarlarının artmasıyla etkinlik katsayıları azalma göstermiştir. Bunun nedeni, birim hacme gelen çimento miktarı değişmediğinden puzolanik reaksiyon için gerekli serbest kirecin, artan cüruf miktarının hidratasyonunu için yeterli olmamasından kaynaklanmaktadır. Diğer taraftan YFC katkılı betonlarda 28 günden sonra gerçekleşen dayanım artışının havada tutulmuş numunelerde bile sadece çimento ile üretilenlere göre daha fazla olduğu hesaplanan etkinlik değerlerinden anlaşılmıştır. Sentetik C-S-H'ın ise etkinlik değerine olumsuz etki yaptığı görülmüştür. Kimyasal kür uygulamaları su kaybını azaltması nedeniyle kılcallık, iletkenlik gibi durabilite deneylerinde kür uygulanmayan numunelere oranla daha olumlu etkileri görülmüştür. Betonda YFC kullanılması sadece çimentolu numunelere oranla özdirenç değerlerini ilerleyen yaşlarda 5-7 kat daha fazla geliştirmiştir. YFC miktarının artmasıyla numunelerin kılcallık katsayıları olumlu yönde azalmıştır. Rötre değerlerinde kimyasal kür uygulanan numuneler hava kürü uygulanan numunelere göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Büzülmeyi kısıtlaması sayesinde reçine esaslı kür en iyi sonuçları verirken ağırlık kaybı deneylerinde akrilik esaslı kür malzemesi daha iyi performans göstermiştir. ESEM görüntülerinde ise erken ve ileriki yaşlarda numunenin içyapısı incelenmiştir. C-S-H, CH ve etrenjit oluşumları analiz edilmiştir.