The Effect of Preheating on the Properties of the Fly Ash Self-Compacting Concrete

Abstract

Self-compacting concrete is a concrete capable of placing with its own weight and does not require vibration for compaction and placement. Self-compacting concrete has important advantages compared to traditional concrete such as requires minimum labor, economical, fast casting and easy to fill the mold without any separation between reinforcement. Mixing design and production requires special precision. In this study, the temperature change of the curing conditions at an early age was investigated for the self-compacting concretes obtained with the addition of fly ash at different ratios by keeping the water-cement ratio constant. The reference group was cured among the 28 days while the other group samples put in the oven at 75 °C for 1 day and then kept in water. The samples were subjected to various mechanical tests and Self-compacting concrete fresh tests. The compressive strength, bending tensile strength, splitting tensile strength and density of the samples were measured. According to the results, in the bending tensile strength test, the best results were obtained with the addition of 30% fly ash in both groups, while the best result in the splitting tensile strength test was observed in the samples with the addition of 30% fly ash at 28 days with normal water curing. The compressive strength of the samples with water cure for 28 days was higher than the samples exposed to 75°C temperature at early age. In addition, this study reported that concretes with fly ash can have a positive effect when exposed to preheating.

Keywords

• Curing methods
• Self-compacting concrete
• Mechanical properties
• Fresh concrete properties
• Fly ash

Uçucu Küllü Kendiliğinden Yerleşen Betonun Özellikleri Üzerine Ön Isıtmanın Etkisi

Abstract

Kendiliğinden yerleşen beton, kendi ağırlığı ile yerleşme yeteneğine sahip, sıkıştırma ve yerleştirme için vibrasyon gerektirmeyen bir betondur. Geleneksel beton ile karşılaştırdığımızda minimum işçilik gerektirmesi, ekonomik olması, hızlı uygulanması ve sık donatı arasında ayrışma oluşmadan kalıp içerisini kolaylıkla doldurabilmesi önemli avantajlarıdır. Karışım dizaynı ve üretimi özel bir hassasiyet gerektirmektedir. Bu çalışmada su çimento oranı sabit tutularak farklı oranlarda uçucu kül ilavesi ile elde edilen kendiliğinden yerleşen betonlar için erken yaşta ön ısıtmanın, beton hidratasyonuna etkisinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Üretilen numunelerde, bir grupta 28 gün boyunca su küründe (ön ısıtmasız) bekletilirken diğer grup ise ön ısıtma (1 gün boyunca 75℃) etkisinde bırakılmıştır. Elde edilen numunelere Kendiliğinden yerleşen beton taze beton deneyleri ve sertleşmiş beton mekanik deneyleri uygulanmıştır. Numunelerde birim ağırlık, basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı ve yarmada çekme dayanımı ölçülmüştür. Eğilmede çekme dayanımı deneyinde her 2 grupta en iyi sonuç %30 uçucu kül katkısı ile elde edilirken yarmada çekme dayanımı deneyinde de en iyi sonuç %30 uçucu kül katkılı ön ısıtmasız numunelerde gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre ön ısıtmasız numunelerin basınç dayanımı, ön ısıtmalı numunelerden daha yüksek olduğu görülmüştür. Ek olarak uçucu küllü betonların ön ısıtmaya maruz kaldıklarında olumlu etki gösterebileceği bu çalışma ile belirlenmiştir.

Keywords

• Kür yöntemleri
• Kendiliğinden yerleşen beton
• Mekanik özellikler
• Taze beton özellikleri
• Uçucu kül

References

1. Anonim. 2007. Pamuk toplama makinası tarihçesi. John Deere Pamuk Toplama Makinası ve Makinalı Pamuk Hasadı Semineri, Seyhan / Adana. 08 Mart 2007.
2. Akgül M, Doğan O, Etli̇ S. 2020. Farklı çimento ile üretilen granül atık kauçuk agregaların ikame edilmiş kendiliğinden yerleşen beton harcının mekanik özelliklerinin incelenmesi. Int J Eng Res and Devel, 12(2): 787-798.
3. Alameri I, Oltulu M, Ardahanlı M. 2019. Effect of early-age temperature on the behavior of concrete containing silica fume. 3rd International Conference on Advanced Engineering Technologies, September, 19-21, 2019, Bayburt, Turkey.
4. Alameri I, Oltulu M, Ardahanlı M. 2020. Influence of preheating on the mechanical properties of high strength concrete with micro silica filler. Bilecik Şeyh Edebali Üniv Fen Bil Derg, 7(2): 1084-1093.
5. ASTM C 618. 2019. Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete. American Society For Testing and Materials, 2019.
6. Benli A, Karatas M. 2019. Uçucu kül ve silis dumanı ikameli üçlü karışımlardan üretilen kendiliğinden yerleşen harçların durabilite ve dayanım özellikleri. DÜMF Mühendislik Derg, 10: 335-345.
7. Bilodeau A, Carette GG, Malhotra VM. 1989. Mechanical properties of non-air-entrained high strength concrete incorporating supplementary cementing materials. CANMET, Energy, Mines and Resources, Canada, USA.
8. Carette GG, Malhotra VM. 1983. Earlyage strength development of concrete ıncorporating fly ash and condensed silica fume. First CANMET/ACI International Conference on the Use of Fly Ash, Silica Fume, Slag and Other Minerals Byproducts in Concrete, Detroit, USA.

9. Doğan O, Akgül M. 2020. Donatı korozyonunun betonarmenin durabilite ve aderansına etkisi. Anadolu 5. Uluslararası Uygulamalı Bilimleri Kongresi, 251-264, 26-27 Aralık 2020, Diyarbakır.
10. Han F, He X, Zhang Z, Liu J. 2017. Hydration heat of slag or fly ash in the composite binder at different temperatures. Thermochimica Acta, 655: 202-210.
11. Kannan V. 2018. Strength and durability performance of self compacting concrete containing self-combusted rice husk ash and metakaolin. Const and Building Mat, 160: 169-179.
12. Karataş M, Ulucan ÇZ. 2007. F sınıfı uçucu kül içeren kendiliğinden sıkışan betonda karışım süresinin işlenebilirliğe etkisi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, 2007: 69-72.
13. Kim JK, Han SH, Song YC. 2020. Effect of temperature and aging on the mechanical properties of concrete: Part I. Experimental results. Cement and Concrete Res, 32(7): 1087-1094.
14. Lin Y, Hsiao C, Yang H, Lin YF. 2011. The effect of post-fire-curing on strength–velocity relationship for nondestructive assessment of fire-damaged concrete strength. Fire Safety J, 46(4): 178-185.
15. Okamura H, Ouchi M. 2003. Self-compacting concrete. J Adv Concrete Tech, 1(1): 5-15.
16. Oltulu M, Alameri I. 2019. The mechanical properties of concrete with red mud (bauxite residue) and nano-al2o3 at high temperatures. Fresenius Environ Bull, 28: 4692–4701.
17. Schachinger I, Hilbig H, Stengel T, Fehling E. 2008. Effect of curing temperature at an early age on the long-term strength development of UHPC. 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel University Press GmbH, Kassel, Germany, 2008: 205-213.
18. Son HN, Hosoda A. 2010. Detection of microcracking in concrete subjected to elevated temperature at very early age by acoustic emission. J Adv Concrete Tech, 8(2): 201–211.
19. Tohumcu İ, Bingöl AF. 2013. Silis dumanı ve uçucu kül katkılı kendiliğinden yerleşen betonların taze beton özellikleri ve basınç dayanımları. Deü Müh Fak Müh Bil Derg, 15(2): 31-44.
20. Topçu İB, Bilir T, Baylavlı H. 2008. Kendiliğinden yerleşen betonun özelikleri. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Müh Mim Fak Derg, 21(1): 1-22.
21. TS EN 12350-6, 2010. Beton- taze beton deneyleri- bölüm 6: yoğunluk. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
22. TS EN 12390-3, 2010. Beton-sertleşmiş beton deneyleri-bölüm 3: deney numunelerinin basınç dayanımını tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
23. TS EN 12390-5, 2010. Beton - sertleşmiş beton deneyleri - bölüm 5: deney numunelerinin eğilme dayanımının tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
24. TS EN 12390- 6, 2010. Beton - sertleşmiş beton deneyleri - bölüm 6: deney numunelerinin yarmada çekme dayanımının tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
25. TS EN 197-1, 2012. Çimento - bölüm 1: genel çimentolar - bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
26. TS EN 450-1, 2013. Uçucu kül - betonda kullanılan - bölüm 1: tarif, özellikler ve uygunluk kriterleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
27. TS EN 196-1, 2016. Çimento deney metotları - bölüm 1: dayanım tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
28. TS EN 206:2013+A1, 2017. Beton - özellik, performans, imalat ve uygunluk. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
29. Zhao H, Sun W, Wu X, Gao B. 2015. The properties of the self-compacting concrete with fly ash and ground granulated blast furnace slag mineral admixtures. J Cleaner Prod, 95: 66-74.