Abstract

One of the most important durability properties for structural elements is the strength they show after being exposed to high temperature effects. In this study, the properties of concrete samples produced with ground blast furnace slag (İÖYFC), basalt (BZ) and ulexite (U) additives under high temperature effect were investigated. For this purpose, 10-20% blast furnace slag, basalt 10-20% and ulexite 1-2% were added by mass instead of fine aggregate in the concrete mixture in accordance with the requirements specified in the TS 802 standard. 7 and 28 days old samples with blast furnace slag, basalt and ulexite were exposed to 600 and 800 ° C temperature for one hour and subjected to two different cooling regimes, air and water. Compressive strength and ultrasonic wave velocity tests were performed on samples exposed to high temperatures. In addition, 7 and 28 days compressive strength, ultrasound velocity and abrasion tests were performed on the samples. The compressive strength values after air cooling of the samples exposed to 600 ° C high temperature effect are 40% -20% -8% compared to the reference sample and the compressive strength values after cooling in water are 60% -55% -42% compared to the reference sample for GBFS10, GBFS20 and It shows that the U1 contribution increases the resistance values against the high temperature effect. With this evaluation, it has shown that blast furnace slag and ulexite admixture can be used as fine aggregate in the concrete mixture in the production of concrete resistant to high temperature effects.
Keywords: Basalt, Ground Blast Furnace Slag, Boron Wastes, Durability, High temperature

Yüksek Fırın Cürufu, Bazalt ve Üleksit Katkılı Beton Örneklerin Yüksek Sıcaklık Etkisi Altında Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Yapı elemanları için en önemli durabilite özelliklerinden birisi de yüksek sıcaklık etkisine maruz kaldıktan sonra göstermiş oldukları dayanımdır. Bu çalışmada, öğütülmüş yüksek fırın cürufu (İÖYFC), bazalt (BZ) ve üleksit (U) katkılarıyla üretilen beton örneklerin yüksek sıcaklık etkisi altındaki özellikleri araştırılmıştır. Bu amaçla, TS 802 standardında belirtilen şartlara uygun beton karışımında ince agreganın yerine kütlece yüksek fırın cürufu %10-20, bazalt %10-20 ve üleksit %1-2 oranlarında eklenmiştir. Yüksek fırın cürufu, bazalt ve üleksit katkılı 7 ve 28 günlük örnekler bir saat 600 ve 800 °C sıcaklık etkisinde bırakılarak havada ve suda olmak üzere iki farklı soğutma rejimine tabi tutulmuştur. Yüksek sıcaklığa maruz bırakılan örneklere basınç dayanımı ve ultrasonik dalga hızı deneyleri yapılmıştır. Ayrıca örnekler üzerinde 7 ve 28 günlük basınç dayanımı, ultrases geçiş hızı ve aşınma deneyleri yapılmıştır. 600 °C yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılan numunelerin havada soğutma sonrası basınç dayanım değerleri referans numunesine göre %40-%20-%8 oranlarında ve suda soğutma sonrası basınç dayanım değerleri referans numunesine göre %60-%55-%42 oranlarında İÖYFC10, İÖYFC20 ve U1 katkısının yüksek sıcaklık etkisine karşı dayanım değerlerini arttırdığı göstermektedir. Bu değerlendirme ile yüksek fırın cürufu ve üleksit katkısının ince agrega olarak beton karışımında yüksek sıcaklık etkilerine karşı dayanıklı beton üretiminde kullanılabileceğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Bazalt, Yüksek fırın cürufu, Durabilite, Yüksek sıcaklık

Keywords

• Bazalt
• Cüruf
• Bor atıkları

References

1. [1] Illstom, J.M. ve Domone, P.L.J., 2001. Construction Materials their nature and behaviour, Spon Pres, USA and Canada
2. [2] Erdoğan, T. Y., 2003. Beton, “ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A. Ş.,” Ankara.
3. [3] Neville, A.M., (2000). Properties of Concrete Fourth Edition, Longman Scientific and Technical, New York/USA
4. [4] Perkins P.H., 1986. Repair, Protection and Waterproofing, of Concrete Structures, Elseveir Applied Science Publishers Ltd., England.
5. [5] Alonso, C., Andrade, C., Castellote, M. ve Khoury G.A., (2003b). Microstructure-Solid Phases, International Centre for Mechanical Sciences, Course on Effect of Heat on Concrete, Udine/Italy.
6. [6] Postacıoğlu B., 1987. Beton, Cilt 2, Teknik Kitaplar Yayınevi, İstanbul.
7. [7] Yüzer, N., Aköz, F. ve Dokuzer Öztürk L., 2004. Compressive Strength – Color Change Relation in Mortars at High Temperature, Cement and Concrete Research, Cilt 34
8. [8] Shoaib, M.M., Ahmed S.A. ve Balaha M.M., 2001. Effect of Fire and Cooling Mode on the Properties of Slag Mortars, Cement and Concrete Research, sayı 31, sayfa 1533-1538.

9. [9] Çelik RS, Kocabeyler MF, Tunç E, Sağlık A, Sümer O. 2009. Borlu Aktif Belit (BAB) Çimentosu ve DSİ Projelerinde Uygulanabilirliği, DSİ Teknik Bülten, No. 105, s.1-23.
10. [10] Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü., 2015. “Bor Sektör Raporu Strateji Geliştirme Daire Başkanlığı” Mayıs
11. [11] http://www.etimaden.gov.tr/files/files/document/files/Stratejik_plan_2015_2019.pdfEti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü, 2015-2019 Dönemi Stratejik Planı
12. [12] Özdemir, M. ve Öztürk, N.U., 2003. Utilization of clay wastes containing boron as cement additives, Cement and Concrete Research, 33, 1659–1661.
13. [13] Tokyay, M. ve Erdoğdu, K., 1997. Cüruflar ve Cüruflu Çimentolar, Çimento Müstahsilleri Birliği, TÇMB / AR-GE/Y 97.2, 34.
14. [14] Uysal, M., 2010. Mineral Katkılar Kullanılarak Üretilen Kendiliğinden Yerleşen Betonların Mekanik Özeliklerinin ve Dayanıklılığının İncelenmesi, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
15. [15] Binici, H., Eken, M. ve Dinçer, A., 2013. Silis Dumanı, Uçucu Kül ve Yüksek Fırın Cürufu Katkılı Betonların Bazı Durabilite Özellikleri Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(1), 11-20 ss., Haziran
16. [16] Yazıcı, H., Yardımcı M. Y., Aydın, S. ve Karabulut, A. S., 2009. Mechanical properties of reactive powder concrete containing mineral admixtures under different curing regimes, Construction and Building Materials 23, 1223–1233.
17. [17] L. Laibao, Y. Yunsheng, Z.Wenhua, Z. Zhiyong, Z. Lihua, Investigating the influence of basalt as mineral admixture on hydration and microstructure formation mechanism of cement, Constr. Build. Mater. 48 (2013) 434–440.
18. [18] Halifeoğlu , M. ve Dalkılıç, N., 2002. Tarihten Günümüze Diyarbakır Bazaltının gelişim süreci ve bugünkü kullanım alanları. I. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi, 9-13 Ekim, 570- 579s. İstanbul
19. [19] TS 802, (2016), Beton karışım tasarımı hesap esasları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
20. [20] Türk Standartları Enstitüsü (TSE), 2003. Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinin basınç dayanımının tayini, TS EN 12390-3, Ankara.
21. [21] Xu, Y. ve Chung, D.D.L., 2000. Effect of Sand Addition on the Specific Heat and Thermal Conductivity of Cement”, Cement and Concrete Research, Cilt 30, 59-61.
22. [22] Baradan, B., Yazıcı, H. ve Ün, H., 2010. Betonarme Yapılarda Kalıcılık (Durabilite), “DEÜ., Mühendislik Fak. Yayınları,” İzmir.
23. [23]TS 2824 EN 1338, (2005), Zemin Döşemesi için Beton Kaplama Blokları-Gerekli Şartlar ve Deney Metotları. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü.
24. [24]Doğangün A. Betonarme Yapıların Hesap ve Tasarımı, 7.Baskı, İstanbul: Birsen Yayınevi. (2011).
25. [25]Atiş, C. D., 2002. High Volume Fly Ash Abrasion Resistant Concrete, Journal of Materials In Civil Engineering, 274-277.
26. [26]M. Benaicha, O. Jalbaud, A.H. Alaoui, Y. Burtschell, Correlation between the mechanical behavior and the ultrasonic velocity of fiber-reinforced concrete, Constr. Build. Mater. 101 (2015) 702–709.