Microstructures Investigation of Mineral Additive Concretes

Öz

Concrete is the most widely used building materials today's world. Production methodology and using of different types of materials affect the cost of concrete. The most important of these materials is cement. The low cost to be realized in cement will directly affect the economic efficiency of the concrete. Pozzolanic materials such as mineral admixtures can be used by replacing with cement in concrete production. In this study, three different types of pozzolanic materials (fly ash, silica fume, blast furnace slag) were replaced with cement in %10, %20 and %30 ratios and concrete samples were produced. The specimens were tested for compressive strength after curing in laboratory conditions for 7, 28 and 90 days. The highest compressive strength data were obtained in 10% silica fume replaced series. Microstructure studies were carried out on the specimens using SEM analysis technique and relations between strength values and microstructures were tried to be established. Ettringite formation was observed in fly ash replaced series. It has been determined that this situation may cause a decrease in compressive strength.

Anahtar Kelimeler

• Concrete,Microstructure,Physical and mechanical properties

Mineral Katkılı Betonların Mikroyapılarının İncelenmesi

Öz

Beton, günümüz dünyasında en çok kullanılan yapı malzemesidir. Üretim metodolojisi ve farklı malzemelerin kullanılması betonun maliyetini etkiler. Bu malzemelerin en önemlisi çimentodur. Çimentoda gerçekleştirilecek düşük maliyet, betonun ekonomik etkinliğini doğrudan etkileyecektir. Mineral katkılar gibi puzolanik malzemeler beton üretiminde çimento ile değiştirilerek kullanılabilir. Bu çalışmada üç farklı puzolanik malzeme (uçucu kül, silis dumanı, yüksek fırın cürufu) %10, %20 ve %30 oranında çimento ile değiştirilmiş ve beton numuneleri üretilmiştir. Numuneler, 7,28 ve 90 gün boyunca laboratuar koşullarında sertleştirildikten sonra basınç dayanımı değerleri ölçülmüştür. En yüksek basınç dayanımı sonuçları %10 silis dumanı ikameli serilerde tespit edilmiştir. Numuneler üzerinde SEM analiz tekniği kullanılarak mikroyapı çalışmaları yapılmış ve mukavemet değerleri ile mikroyapı arasındaki ilişkiler belirlenmeye çalışılmıştır. Uçucu kül ikameli serilerde etrenjit oluşmu gözlenmiştir. Bu durumun basınç dayanım değerlerindeki düşüşe sebep olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Beton,Mikroyapı,Fiziksel ve mekanik özellik

Kaynakça

1. 1. Li., Z., 2011. Advanced Concrete Technology, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 132.
2. 2. Mehta, P.K., Monteiro, P.J.M., 2006. Concrete-Microstructure, Properties and Materials, McGraw-Hill, Third Edition, 174.
3. 3. Topçu, İ.B., 2006. Beton, Uğur Ofset, Eskişehir, 246.
4. 4. Doran, D.K., 2004. Construction Materilas, Newnes Publishing, 89.
5. 5. Neville, A.M., Brooks, J.J., 2010. Concrete Technology, Pearson Education Limited, UK, 378.
6. 6. Kuleli, Ö., 2010. Çimento Mühendisliği El Kitabı, TÇMB Yayınları, 48.
7. 7. Republic of Turkey Ministry of Science, Industry and Technology. Cement Sector Report. Industry General Directorate, Sectoral Reports and Analysis Series. 2015.
8. 8. Aprianti, E.S., 2017. A Huge Number of Artificial Waste Material can be Supplementary Cementitious Material (SCM) for Concrete Production e a Review Part II. Journal of Cleaner Production 142, 4178-4194.

9. 9. Erdoğan, T.Y., 2003. Beton, METU Press. 469.
10. 10. ASTM C–618, 1985. Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for use as a Mineral Admixture in Portland Cement Concrete.
11. 11. Dembosvka, L., Bajare, D., Pundiene, I., Vitola, L., 2017. Effect of Pozzolanic Additives on the Strength Development of High Performance Concrete. Procedia Engineering 172, 202-210.
12. 12. Baradan, B., Yazıcı, H., Aydın, S., 2015. Concrete. Dokuz Eylül University Engineering Faculty Publishing.
13. 13. Paiva, H., Silva, A.S., Velosa, A., Cachim, P., Ferreira, V.M., 2017. Microstructure and Hardened State Properties on Pozzolan-containing. Construction and Building Materials 140, 374–384.
14. 14. Shi, C., 1998. Pozzolanic Reaction and Microstructure of Chemical Activated Lime-fly Ash Pastes. ACI Materials Journal 95(5), 537-545.
15. 15. Wesche, K., 2005. Fly Ash in Concrete. Rilem Report 7, An Imprint of Chapman & Hall.
16. 16. Bapat, J.D., 2013. Mineral Admixtures in Cement and Concrete. CRC Press Taylor & Francis Group.
17. 17. Ahmaruzzaman, M., 2010. A Review on the Utilization of Fly Ash. Progress in Energy Combustion Science, 36, 327-363.
18. 18. Aruntaş, H.Y., 2016. Uçucu Küllerin İnşaat Sektöründe Kullanım Potansiyelleri. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. 21, 193-203.
19. 19. Tokyay, M., 2016. Cement and Concrete Mineral Admixtures. CRC Press Taylor & Francis Group.
20. 20. Yeğinobalı, A., 2009. Silis Dumanı ve Çimento ile Betonda Kullanımı. TCMA Publishing.
21. 21. Thomas, M., 2013. Supplementary Cementing Materilas in Concrete. CRC Press Taylor & Francis Group.
22. 22. Tokyay, M., 2016. Cement and Concrete Mineral Admixtures. CRC Press Taylor & Francis Group.
23. 23. Tokyay, M., Erdoğdu, K., 2009. Cüruflar ve Cüruflu Çimentolar. TCMA, Report of Ar-Ge, 8. Edition.
24. 24. Canbaz, M., 2007. Alkalilerle Aktive Edilmis Yüksek Fırın Cüruflu Harçların Özelikleri. Eskişehir Osmangazi University, PhD Thesis, 244.
25. 25. TS EN 197–1i, 2002. Çimentoların Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, (Translation from Turkish).
26. 26. TS EN 1097–6, 2002. Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, (Translation from Turkish).
27. 27. TS 706 EN 12620, 2009. Beton Agregaları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, (Translation from Turkish).
28. 28. TS 802, 2009. Beton Karışım Tasarımı Hesap Esasları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, (Translation from Turkish).
29. 29. ASTM C597-09, 2009. Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete American Concrete Institute.
30. 30. TS EN 12390-3, 2003. Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 3: Deney Numunelerinde Basınç Dayanımının Tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, (Translation from Turkish).