Prediction of Compressive Strength in Volcanic Slag Modified Concrete Using NDT Methods

Year 2025, Volume: 16 Issue: 1, 199 - 205

İlker Bekir Topçu , İsmail Hocaoğlu

https://doi.org/10.24012/dumf.1437934

Abstract

Volcanic slags are frequently preferred in the production of lightweight concrete and for insulation purposes due to their easy availability, porous structure, and low density. The SonReb method, which combines the evaluation of ultrasonic transmission velocity and Schmidt hammer results, is used to predict the strength of concrete in situ without causing damage, thus determining the strength of concrete without damage. The SonReb method enables a rapid estimation of concrete strength in situ with reasonable accuracy, minimizing error rates associated with individual methods used in combination. This study aimed to predict the compressive strength of concrete containing various proportions of volcanic ashes using the SonReb method, and the results demonstrated the usefulness of the method. This study is critical for especially in the aftermath of earthquakes, determining the early and cost-effective assessment of concrete compressive strength in earthquake-damaged reinforced concrete structures is of significant importance.

Keywords

Semi-lightweight concrete, Volcanic slag, SonReb method, Compressive strength

Ethical Statement

-

Supporting Institution

-

Project Number

-

Thanks

-

Volkanik Cüruf Modifiyeli Betonlarda Hasarsız Deney Yöntemleri ile Basınç Dayanımı Tahmini

Abstract

Volkanik cüruflar, kolay temin edilebilir olması, gözenekli yapısı ve yoğunluğunun düşük olmasından dolayı yarı hafif beton imalatlarında ve yalıtım amacıyla sıklıkla tercih edilmektedir. Betonların dayanımının hasarsız olarak belirlenmesinde ultrases geçiş hızı ile Schmidt çekici sonuçlarının birleşik olarak değerlendirildiği SonReb yöntemi yerinde beton dayanımı tahmin edilmesinde kullanılır. SonReb yöntemi, yapıya zarar vermeden hızlı bir şekilde yerinde beton dayanımını tahmin etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemin önemli bir avantajı, bileşime giren yöntemlerin tek tek kullanılmasından kaynaklanan hata oranlarının en aza indirilmesidir. Bu sayede, beton dayanımı hakkında yaklaşık ve güvenilir tahminler elde etmek mümkün hale gelmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda volkanik cüruf içeren betonlara SonReb yöntemi uygulanarak basınç dayanımının tahmin edilmesi amaçlanmış ve sonuçta yöntemin yararlı olduğu görülmüştür. Özellikle depremlerin meydana gelmesinden hemen sonra, hasar alan betonarme yapılarda beton basınç dayanımının erken ve ekonomik olarak tesbit edilmesi açısından bu çalışma büyük önem arz etmektedir.

Keywords

Yarı hafif beton, Volkanik cüruf, SonReb yöntemi, Basınç dayanımı

Ethical Statement

-

Supporting Institution

-

Project Number

-

Thanks

-

References

• [1] M.Y. Vahabi, B. Tahmouresi, H. Mosavi, S.F. Aval, “Effect of pre-coating lightweight aggregates on the self-compacting concrete,” Structure Concrete, vol. 23, pp. 2120-2131, 2022. https://doi.org/10.1002/suco.202000744.
• [2] M.C. Acar, “Usability of Kayseri volcanic slags as filling material on flexible paved roads,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 37(1), pp. 47-56, 2022.
• [3] İ.B. Topçu, “Volkanik cüruflarla üretilen yarı hafif betonların özelikleri,” IX. Müh. Semp., Süleyman Demirel Üniv., Müh.-Mim. Fak., pp. 95-97, 1996.
• [4] S. Demirdağ, L. Gündüz, L. “Volkanik cürufların inşaat endüstrisinde hafif beton agregası olarak değerlendirilme kriterleri,” 3. Kırmataş Sempozyumu, pp. 51-58, 2003.
• [5] İ.B. Topçu, “Volkanik cürufların hafif beton agregası olarak kullanılma olanaklarının incelenmesi”, İMO X. Teknik Kongresi, vol. 1, pp. 437-451, 1989.
• [6] İ.B. Topçu, “Eskişehir volkanik cüruf agregası kullanılarak üretilen yarı hafif betonların özelikleri”, Anadolu Üniv. Müh.-Mim. Fak. Der., vol.8(2), pp. 55-73, 1994.
• [7] A. A. Balog, N. Cobirzan, C. Aciu, D.A. Ilutiu-Varvara, “Valorification of volcanic tuff in constructions and materials manufacturing industry (pp: 323328),” The 7th International Conference Interdisciplinarity in Engineering (INTER-ENG 2013), Petru Maior University of Tirgu Mures, October, pp. 10-11, Romania, 2014.
• [8] T. Ercan, A. Dinçel, S. Metin, A. Türkecan, E. Günay, “Uşak yöresinin neojen havzaları jeolojisi,” Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, vol. 21(2), pp. 104, 1978.
• [9] İ.B. Topçu, “Hafif Beton Özeliklerinin Kompozit Malzeme Olarak İncelenmesi,” Doktora Tezi, İTÜ Fen Bil. Ens., Mart 1988, İstanbul.
• [10] İ.B. Topçu, “Properties of concretes produced by volcanic slags,” Concrete Technology for Developing Countries, 4th Int. Conf., EMU, pp. 59-66, 1996.
• [11] T. Ercan, A. Türkecan, A. Dinçel, E. Günay, “Kula-Selendi (Manisa) dolaylarının jeolojisi”, Jeoloji Müh. TMMOB Odası Yayın Organı, vol.17, pp. 17-19, 1983.
• [12] İ.B. Topçu, “Semi lightweight concretes produced by volcanic slags”, Cement and Concrete Research, vol. 27(1), pp. 15-21, 1997.
• [13] Preliminary assessment report of AFAD, 06 February 2023, Pazarcık (Kahramanmaraş) mw 7.7, Elbistan (Kahramanmaraş) mw 7.6 earthquakes, 2023.
• [14] Environment, Urbanization, and Climate Change (MEUCC), General Directorate of Construction Affairs, 2023, Ankara.
• [15] O. Uyanık, G. Şenli, B. Çatlıoğlu, “Binaların beton kalitesinin tahribatsız jeofizik yöntemlerle belirlenmesi”, SDU International Technologic Science, vol. 5(2), pp. 156-165, 2013.
• [16] TS 3260, “Beton yüzey sertliği yolu ile yaklaşık beton dayanımının tayini,” Türk Standartlar Enstitüsü, Ankara, 1978.
• [17] R.N. Swamy, A.H.M.S. Al-Hamed, “Evaluation of the windsor probe test to assess in-situ concrete strength,” Proc. Inst. Civil Engineering, Part 2, England, 1989.
• [18] İ. Yüksel, “Bileşik yıkıntısız yöntemle yerinde beton dayanımının tahmini,” Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 9(2), pp. 231-235, 2003.
• [19] M.S. Akman, A. Güner, A. “The applicability of sonreb method on damaged concrete,” Materials and Construction, vol. 17, pp. 195–200, 1984.
• [20] F. Cianfrone, I. Facaoaru, Study on the introduction into Italy, of the combined non-destructive method, for the determination of in situ concrete strength, Materials and Structures, vol. 12 (71), pp. 413–429, 1979.
• [21] M. Cristofaro, S. Viti, M. Tanganelli, “New predictive models to evaluate concrete compressive strength using the SonReb method,” Journal of Building Engineering, vol. 27, pp. 1-21, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100962.
• [22] A. Hussain, S. Akhtar, “Visual analysis and Schmidt rebound hammer test of Taj-ulMasajid,” Informes de la Construcción, vol. 69(547), pp. 1-8, 2017. http://dx.doi.org/10.3989/ic.15.097
• [23] A. Hernández Oroza, J.R. Cuetara Ricardo, “Evaluation of SonReb models for estimating compressive strength in Cuban cement and aggregate concrete,” Revista ALCONPAT, vol. 13(1), pp. 97–111, 2023. https://doi.org/10.21041/ra.v13i1.602
• [24] RILEM NDT 4., “Recommendation for in Situ Concrete Strength Determination by Combined Non-destructive Methods,” Compendium of RILEM Technical Recommendations. U.K., London, 1993.
• [25] U. Bellander, "NDT testing methods for estimating compressive strength in finished structures–evaluation of accuracy and testing system" in: RILEM Symp. Proc. on Quality Control of Concrete Structures, Session, pp. 37-45, 1979.
• [26] P. Meynink, A. Samarin, “Assessment of compressive strength of concrete by cylinders, cores, and non-destructive tests, in: RILEM Symp. Proc. On Quality Control of Concrete Structures, Session 2.1”, Swedish Concrete Research Institute Stockholm, Sweden, pp. 127–134, 1979.
• [27] Y. Tanigava, K. Baba, H. Mori, “Estimation of concrete strength by combined non destructive testing methods,” ACI SP-82, pp. 57-76, 1984.
• [28] E. Arioglu, O. Köylüoglu, “Discussion of prediction of concrete strength by destructive and nondestructive methods by Ramyar and Kol.,” Cement Concrete World, vol. 3, pp. 33-34, 1996.
• [29] N.R. Chandak, H.R. Kumavat, “SonReb Method for Evaluation of Compressive Strength of Concrete,” Materials Science and Engineering, pp. 810, 2020. http://dx.doi.org/10.1088/1757899X/810/1/012071
• [30] G.F. Kheder, “A two stage procedure for assessment of in situ concrete strength using combined non-destructive testing,” Mat. Struct. vol. 32, pp. 410–417, 1999. https://doi.org/10.1007/BF02482712
• [31] ASTM C805, Standard Test Method for Rebound Number of Hardened Concrete, ASTM, 2013.
• [32] TS EN 12504-4, “Yapılarda beton deneyleri - Bölüm 4: Ultrasonik atımlı dalga hızının tayini”, Türk Standartlar Enstitüsü, Ankara, 2021.
• [33] TS EN 12390-3, “Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinin basınç dayanımının tayin”, TSE, 2019.
• [34] R.C. Narayan, R.K. Hemraj, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 810 012071, 2020.
• [35] İ.B. Topçu, “Volkanik cüruflu betonlarda SonReb yöntemi uygulaması, 5. Malzeme Sempozyumu,” Pamukkale Üniv., Müh. Fak., vol. 2, pp. 770-779, 1993.