Farklı puzolanların tekli, ikili ve üçlü çimentolu sistemleri içeren harç karışımlarının dayanımı ve geçirgenlik performansı açısından kıyaslanması

Abstract

Bu çalışmada silis dumanı ve metakaolin kullanımının tekli, ikili ve üçlü çimentolu sistemleri içeren harç karışımlarının dayanımına, geçirgenlik özelliğine ve ultra ses geçiş hızına etkisi kıyaslamalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla mineral katkı içermeyen kontrol karışımına ilaveten farklı oranlarda silis dumanı ve metakaolin çimento ile yer değiştirerek 3 seri karışım daha yapılmıştır. 1. ve 2. seride çimentonun %7,5’u ile ağırlıkça metakaolin ve silis dumanı yer değiştirmiştir. 3. seride ise çimentonun %7,5’u kadar hem metakaolin hem de silis dumanı kullanılarak toplamda %15 mineral katkı içeren karışım hazırlanmıştır. Tüm karışımlarda su/çimento oranı, kum/bağlayıcı oranı ve yayılma değeri sabit tutulmuştur. İstenilen yayılma değerini sağlamak için farklı oranlarda tek tip su azaltıcı katkı kullanılmıştır. Karışımların zamana bağlı yayılma değerleri, basınç ve eğilme dayanımları, su emme kapasiteleri ve ultra ses geçiş hızları belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre mineral katkı türünden bağımsız olarak mineral katkı kullanımı ile karışımların zamana bağlı yayılma, dayanım, geçirgenlik ve ultra ses geçiş hızı değerleri olumlu etkilenmiştir. Bu etki zamanla daha belirgin hale gelmiştir. İkili çimentolu sisteme sahip metakaolin içeren karışım erken yaşlarda diğer karışımlara göre daha iyi performans göstermiştir. Ancak 28 günden sonra hem metakaolin hem de silis dumanı içeren üçlü çimentolu sisteme sahip karışım en başarılı sonucu göstermiştir.

Keywords

• Metakaolin,silis dumanı,harç karışımları,geçirgenlik özellikleri,ultrases geçiş hızı

Comparison of different pozzolans from strength and permeability performance of mortar mixtures containing plain, binary and ternary cementitious systems view point

Abstract

In this study, the effect of silica fume and metakaolin on the strength, transport properties and ultrasonic pulse velocity of the mortar mixtures containing plain, binary and ternary cementitious systems were investigated comparatively. For this purpose, in addition to the control mixture containing no mineral admixture, three series of mixtures were produced by replacing silica fume and metakaolin with cement in different ratios. In the first and second series mixture, metakaolin and silica fume were used as 7.5wt% of the cement, respectively. In the third series, a mixture containing 15% of mineral admixture was prepared by replacing both silica fume and metakaolin with 7.5wt% of cement. In the all of mixture, the water/cement ratio, sand/binder ratio and flow values were kept constant. Water reducing admixture was used in different ratio for providing the desired flow values. The time-dependent flow value, compressive and flexural strengths, water absorption capacity and ultrasonic pulse velocity of the mixtures were determined. According to the test results, irrespective of utilization of mineral admixture, the time-dependent flow value, strength, permeability and ultrasonic pulse velocity of the mixtures were positively affected by using admixture. This effect was more pronounced by elapsing time. In the early ages, the metakaolin-bearing mixture with binary cementitious system showed better performance compare to the other mixtures. However, after 28 days, the mixture containing both metakaolin and silica fume with ternary cementitious system showed the most successful results.

Keywords

• Metakaolin,silica fume,mortar mixture,transport properties,ultrasonic pulse velocity

References

1. Mehta, P.K., ve Monteiro, P.J.M., Concrete: microstructure, properties, and materials, (3th ed.), NJ: McGraw- Hill., (2006).
2. Mindess, S., Young, J.F., ve Darwin, D., Concrete, second ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ., (2003).
3. Baradan, B., Türkel, S., Yazıcı, H., Ün H., Yiğiter, H., Felekoğlu, B., Tosun Felekoğlu, K., Aydın, S., Yardımcı, M. Y., Topal, A., Öztürk, A.U., Beton, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No: 334, İzmir, (2012).
4. Erdoğan, T.Y., Beton. ODTÜ yayınları, Ankara, (2003).
5. Malhotra, V.M., Ramachandran, V.S., Feldman, R.F., and Aitcin, P.C., Condensed silica fume in concrete, Boca Raton, FL: CRC Press, (1987).
6. Swamy, R.N., Cement replacement materials, Vol. 3, London: Surrey University Press., (1986).
7. Inan Sezer, G., Compressive strength and sulfate resistance of limestone and/or silica fume mortars, Construction and Building Materials, 26(1), 613–618, (2012).
8. Giner, V.T., Ivorra, S., Baeza, F.J., Zornoza, E., ve Ferrer, B., Silica fume admixture effect on the dynamic properties of concrete, Construction and Building Materials, 25(8), 3272-3277, (2011).

9. Mardani-Aghabaglou, A., Sezer, G. İ., ve Ramyar, K., Comparison of fly ash, silica fume and metakaolin from mechanical properties and durability performance of mortar mixtures view point, Construction and Building Materials, 70, 17-25, (2014).
10. Wild, S., Khatib, J.M., ve Jones, A., Relative strength, pozzolanic activity and cement hydration in superplasticised metakaolin concrete, Cement and Concrete Research, 26, 10, 1537-1544, (1996).
11. Shekarchi, M., Bonakdar, A., Bakhshi, M., Mirdamadi, A., ve Mobasher, B., Transport properties in metakaolin blended concrete, Construction and Building Materials, 24(11), 2217-2223, (2010).
12. Poon, C.S., Kou, S.C., ve Lam, L., Compressive strength, chloride diffusivity and pore structure of high performance metakaolin and silica fume concrete, Construction and Building Materials, 20(10), 858-865, (2006).
13. Curcio, F., DeAngelis, B.A., ve Pagliolico, S., Metakaolin as a pozzolanic microfiller for high-performance mortars, Cement and Concrete Research, 28(6), 803-809, (1998).
14. Maekawa, K., Chaube, R., ve Kishi, T., Modeling of concrete performance: hydration, microstructure formation and mass transport, Taylor & Francis Group, London, (1999).
15. Mehta, P.K., ve Aïtcin, P.C., Principles underlying production of high-performance concrete, Cement, Concrete and Aggregates, 12(2), 70-78, (1990).
16. Kadri, E.H., Kenai, S., Ezziane, K., Siddique, R., ve De Schutter, G., Influence of metakaolin and silica fume on the heat of hydration and compressive strength development of mortar, Applied Clay Science, 53(4), 704-708, (2011).
17. Duan, P., Shui, Z., Chen, W., ve Shen, C., Effects of metakaolin, silica fume and slag on pore structure, interfacial transition zone and compressive strength of concrete, Construction and Building Materials, 44, 1-6, (2013).
18. Jiang, G., Rong, Z., ve Sun, W., Effects of metakaolin on mechanical properties, pore structure and hydration heat of mortars at 0.17 w/b ratio, Construction and Building Materials, 93, 564-572, (2015).
19. Kuzielová, E., Žemlička, M., Bartoničková, E., ve Palou, M.T., The correlation between porosity and mechanical properties of multicomponent systems consisting of Portland cement–slag–silica fume–metakaolin, Construction and Building Materials, 135, 306-314, (2017).
20. TS EN 197-1, Çimento - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri, Türk Standartları, Ankara, (2012).
21. TS EN 196-1, Çimento deney metotları - Bölüm 1: Dayanım tayini, Türk Standartları, Ankara, (2016).
22. TS EN 1097-6, Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler - Bölüm 6: Tane yoğunluğunun ve su emme oranının tayini, Türk Standartları, Ankara, (2015).
23. ASTM C109, Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, (2016).
24. ASTM C1437, Standard Test Method for Flow of Hydraulic Cement Mortar, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, (2015).
25. ASTM C597, Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, (2016).
26. ASTM C642, Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, (2013).