Hava sürükleyici katkı içeren harçlarda kolemanit ve lif takviyesinin mekanik ve yüksek sıcaklık özelliklerine etkisi
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bursa Teknik Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Betonda kullanılan çimentonun üretiminden kaynaklanan karbondioksit salınımı oldukça fazladır. Çevreye zarar veren çimentoya alternatif bağlayıcı bir malzeme kullanılması fikri gün geçtikçe önemli bir hale gelmektedir. Türkiye, bor ve mineralleri açısından oldukça zengin kaynaklara sahiptir. Bu durum göz önüne alındığında, kolemanit mineralinin çimentoya alternatif bir malzeme olarak kullanımı mümkün görünmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, hava sürükleyici katkı maddesi içeren harç karışımlarının basınç dayanımı, eğilme dayanımı, su emme kapasitesi ve yüksek sıcaklık direnci üzerine kolemanit ve farklı tipte liflerin (çelik, bazalt, karbon ve polipropilen) etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda CEM I 42.5R Portland çimento, kolemanit, standart kum, süperakışkanlaştırıcı ve hava sürükleyici katkı maddesi ile dört farklı lif (çelik, bazalt, karbon, polipropilen) kullanılarak 15 farklı harç karışımı hazırlanmıştır. Tüm karışımlara çimento ağırlığının %0,1'i oranında hava sürükleyici katkı eklenmiş olup, su/bağlayıcı oranı, kum/bağlayıcı oranı ve yayılma değerleri sırasıyla 0,485, 2,75 ve 190±20 mm olarak sabit tutulmuştur. Karışımlarda kolemanit %0, %3, %5 oranlarında çimento ile ikame edilirken, lifler karışıma hacimce %0,5 oranında ilave edilmiştir. Karışımların taze hal kapsamında işlenebilirlikleri araştırılmıştır. 28 günlük numunelerin basınç ve eğilme dayanımları, su emme kapasitesi ve yüksek sıcaklık dirençleri belirlenmiştir. Ayrıca kuruma-büzülme davranışları incelenmiştir. Ayrıca, bazı numuneler mikro yapısal inceleme için SEM analizi yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre karışımlara kolemanit ve lif ilave edilmesi akışkanlaştırıcı katkı ihtiyacını artırmıştır. Karışımlara kolemanit ve liflerin eklenmesi, basınç ve eğilme dayanımlarını artırmıştır. Lif katkılı karışımlar arasında en yüksek dayanım artışını kolemanit içeren çelik lifli karışımlar göstermiştir. Kolemanit içermeyen karışımlarda, bazalt ve karbon lifleri basınç dayanımı üzerinde daha etkili olmuştur. Su emme oranı ise basınç ve eğilme dayanımlarıyla ters orantılı olmuştur. Yüksek sıcaklık sonrası en yüksek dayanım değerleri, %3 ve %5 oranında kolemanit içeren çelik lifli karışımlarda elde edilmiştir. Karışımlarda kolemanit ikame oranının artışıyla birlikte, dayanım kayıplarında artış görülmüştür. Kolemanit ve lif içeren numunelerin kuruma büzülmesi önemli ölçüde azalmıştır. Tüm lifler arasında karbon lifler büzülme davranışını etkin şekilde kontrol etmiştir.
The manufacture of cement for concrete generates a substantial amount of carbon dioxide emissions. As environmental concerns grow, the use of alternative binder materials to replace cement is becoming increasingly significant. Turkey has abundant boron and mineral deposits, making colemanite a promising alternative binder material. In this study, the effects of colemanite and various fiber types (steel, basalt, carbon, and polypropylene) on the compressive strength, flexural strength, water absorption capacity, and high-temperature resistance of mortar mixtures containing air-entraining admixtures were investigated. For this purpose, 15 different mortar mixtures were prepared using CEM I 42.5R Portland cement, colemanite, standard sand, a superplasticizer, an air-entraining admixture, and four types of fibers (steel, basalt, carbon, and polypropylene). The air-entraining admixture was added to all mixtures at 0.1% by weight of cement. The water-to-binder ratio, sand-to-binder ratio, and flow values were kept constant at 0.485, 2.75, and 190±20 mm, respectively. Colemanite was replaced with cement at rates of 0%, 3%, and 5%, while fibers were added at a volume fraction of 0.5%. The workability of the fresh mixtures was examined. Compressive and flexural strengths, water absorption capacities, and high-temperature resistance of 28-day specimens were determined. Additionally, drying shrinkage behavior was investigated, and selected specimens were analyzed using SEM for microstructural examination. The results indicated that the inclusion of colemanite and fibers increased the demand for superplasticizer. Both compressive and flexural strengths improved with the addition of colemanite and fibers. Among the fiber-reinforced mixtures, steel fiber mixtures containing colemanite exhibited the highest strength gains. In mixtures without colemanite, basalt and carbon fibers were more effective in enhancing compressive strength. An inverse relationship was observed between water absorption and compressive and flexural strength. After exposure to high temperatures, the highest strength values were recorded in steel fiber mixtures containing 3% and 5% colemanite. However, increasing the colemanite replacement ratio led to greater strength losses. The drying shrinkage of specimens containing colemanite and fibers significantly decreased, with carbon fibers demonstrating the most effective shrinkage control among all fiber types.
The manufacture of cement for concrete generates a substantial amount of carbon dioxide emissions. As environmental concerns grow, the use of alternative binder materials to replace cement is becoming increasingly significant. Turkey has abundant boron and mineral deposits, making colemanite a promising alternative binder material. In this study, the effects of colemanite and various fiber types (steel, basalt, carbon, and polypropylene) on the compressive strength, flexural strength, water absorption capacity, and high-temperature resistance of mortar mixtures containing air-entraining admixtures were investigated. For this purpose, 15 different mortar mixtures were prepared using CEM I 42.5R Portland cement, colemanite, standard sand, a superplasticizer, an air-entraining admixture, and four types of fibers (steel, basalt, carbon, and polypropylene). The air-entraining admixture was added to all mixtures at 0.1% by weight of cement. The water-to-binder ratio, sand-to-binder ratio, and flow values were kept constant at 0.485, 2.75, and 190±20 mm, respectively. Colemanite was replaced with cement at rates of 0%, 3%, and 5%, while fibers were added at a volume fraction of 0.5%. The workability of the fresh mixtures was examined. Compressive and flexural strengths, water absorption capacities, and high-temperature resistance of 28-day specimens were determined. Additionally, drying shrinkage behavior was investigated, and selected specimens were analyzed using SEM for microstructural examination. The results indicated that the inclusion of colemanite and fibers increased the demand for superplasticizer. Both compressive and flexural strengths improved with the addition of colemanite and fibers. Among the fiber-reinforced mixtures, steel fiber mixtures containing colemanite exhibited the highest strength gains. In mixtures without colemanite, basalt and carbon fibers were more effective in enhancing compressive strength. An inverse relationship was observed between water absorption and compressive and flexural strength. After exposure to high temperatures, the highest strength values were recorded in steel fiber mixtures containing 3% and 5% colemanite. However, increasing the colemanite replacement ratio led to greater strength losses. The drying shrinkage of specimens containing colemanite and fibers significantly decreased, with carbon fibers demonstrating the most effective shrinkage control among all fiber types.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
