Alkali Silika Reaksiyonuna Maruz Betonun Yapısal Davranışının Araştırılması

Öz

Özet: Gerek ülkemizde gerekse diğer ülkelerde birçok betonarme yapı elemanlarında hasarlar meydana getiren alkali silika reaksiyonu, oldukça kompleks kimyasal bir reaksiyondur. Reaksiyon sonunda oluşan su emme özelliği olan jel, şişerek genişlemekte ve betonda hasara neden olmaktadır. Alkali silika reaksiyonu betonda durabiliteyi etkileyen önemli unsurlardan biridir. Bu çalışmamızda beton ve betonarme yapı elemanlarında alkali silika reaksiyonu etkisinin nedenleri ve oluşturduğu olumsuzluklar incelenerek,  öncelikle Sakarya bölgesinde kullanılan beton agregaları hakkında petrografi deneyi ve kimyasal metot ile ilgili bilgi edinilmiştir. İnce agreganın aktif silis içermesi üzerine hızlandırılmış beton prizma yöntemi kullanılarak bölgedeki agregalarla üretilen betonlarda alkali silika reaksiyonu oluşumları ile beton basınç dayanımları deneysel olarak izlenmiştir. Betonda kullanılan zararlı agrega ince agrega olduğundan, aktif silis içermeyen iri agrega ile karıştırılarak beton elde edilmiştir. Deneysel çalışmada,  silis dumanı, F sınıfı uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve metakaolin, bu dört mineral katkı % 35 oranında, % 65 çimento ile kısmi yer değiştirme yapılarak üretilen beton ile 40*40*160 mm prizma numuneler ile 10*10*10cm küp numuneler üretilmiştir. Beton prizma numunelerinde yapılan alkali silika reaksiyonu deney sonuçlarına bakıldığında 3,5 ve 6 nolu hazırlanan numunelerde genleşmenin standart değerlerin altında kaldığı ve yeterli olmadığı anlaşılmıştır. Beton basınç dayanımlarına göre beton numuneleri yeterli dayanıma sahip oldukları gözlenmiştir. Mineral katkıların beton basınç dayanımını olumlu etkilediği bu çalışmamızda da ispatlanmıştır. 180 günlük beton basınç dayanımları 28 günlük beton basınç dayanımlarına nazaran ortalama % 80 civarında artmıştır. Alkali silika reaksiyonu genleşme değerlerine göre, mineral katkı oranları ile agrega miktarlarının farklı oranlarda hesaplanması sonrasında daha etkili sonuçlar alınabileceği ayrıca aktif silis içermeyen agrega oranının artırılması faydalı olacaktır.

Alkali silika reaksiyonu oluşumunu engellemek üzere beton üretiminde kullanılacak agregaların aktif silis içermemesi ve çimentonun alkali içermemesi önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Alkali Silika Reaksiyonu,Uçucu Kül,Metakaolin,Durabilite

Kaynakça

1. ASTM C1293-08b., (2015), Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.
2. ASTM C295 / C295M-12., (2012), Standard Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.
3. ASTM C-618 - 12a., (2012), Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, ASTM Internatıonal, West Conshohocken PA. www.astm.org.
4. ASTM C-289-94., (1994), Standard Test Method for Potential Reactivity of Aggregates (Chemical Method), Annual Book of ASTM Standards, Annual Book of ASTM Standards, Concrete and Aggregates, Philadelphia, PA, USA, American Society for Testing and Materials, 4 (2): 157-163.
5. ASTM C1260., (2014), Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method), Annual Book of ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, Pennsylvania, USA.www.astm.org.
6. Berube, M.A., Duchesne, J., (1992), Evaluation of test methods used for assesing the effectiveness of mineral admixtures in suppressing expansion due to alkali-aggregate reaction, Proceedings, 4th International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, Istanbul, Turkey, ACI SP-132, American Concrete Institute, Detroit : 549-575.
7. CSA A23.2-14A., (2000), Potential Expansivity of Aggregates (Procedure for Length Change Due to Alkali-Aggregate Reaction in Concrete Prisms), CSA A23.2-00: Methods of Test for Concrete. Canadian Standards Association, Mississauga, On. Canada :207-216.
8. Farny, J. A., Kosmatka, S. H., (1997), Diagnosis and control of alkali aggregate reactions in concrete, Concrete Information, Portland Cement Association, 23 p.

9. Grosbois, M., Fontaine E., (2000), Evaluation of the potential alkalireactivity of concrete aggregates: performance of testing methods and a producer’s point of view, Proc. 11th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction, Quebec, (1406):267-277.
10. Ideker, J.H., East, B.L., Folliard, K.J., Thomas, M.D.A. and Fournier, B., (2010), The current state of the accelerated concrete prism test, Proceedings of the 13th International Conference on AAR, June 16-20, Trondheim, Norway, : 119-129.
11. Lane, D.S., Ozyıldırım, C., (1999), Preventive measures for alkali-silica reactions (binary and ternary systems), Cement and Concrete Research, (29): 1281-1288.
12. Lindgård, J., Nixon, P.J., Borchers, I., Schouenborg, B., Wigum, B.J., Haugen, M. and Åkesson, U., (2010), The EU “PARTNER” Project – European standard tests to prevent alkali reactions in aggregates, Final results and recommendations, Cement and Concrete Research. Vol. (40): 611-635.Lindgård, J., Thomas, M.D.A., Sellevold, E.J., Pedersen, B., Andiç-Çakır, Ö., Justnes, H., and Rønning, T.F., (2013a), Alkali-silica reaction (ASR) – performance testing: Influence of specimen pre-treatment, exposure conditions and prism size on alkali leaching and prism expansion, Cement and Concrete Research, Vol. (53): 68-90.
13. Mather, B., (1999), How to make concrete that will not suffer deleterious alkali-silica reactions, Cement and Concrete Research, Vol. (29): 1277-1280.
14. Murdock, K.J. and Blanchette, A., (1994), Rapid evaluation of alkali aggregate reactivity using a 60°C concrete prism test, Proceedings of the 3rd Canmet- ACI International Conference on Durability of Concrete, Nice, France, : 57-78.
15. Nixon, P., Sims, I., (2000), Universally accepted testing procedures for AAR the progress of RILEM Technical Committee 106, Proc. 11th International Conference, on Alkali-Aggregate Reaction, Quebec, (1406):435-444.
16. Ranc, R. and Debray, L., (1992), Reference test methods and a performance criterion for concrete structures, Proceedings of the 9th International Conference on AAR in concrete, London, UK, : 119-129.
17. RILEM Technical Committee 106, Proc. 11th International Conference, on Alkali-Aggregate Reaction, Quebec, (1406):435-444.
18. Rivard, P., Bérubé, M.A., Ollivier, J.P. and Ballivy, G., (2003), Alkali mass balance during the accelerated concrete prism test for alkali-aggregate reactivity, Cement and Concrete Research. Vol. (33): 1147-1153.
19. TÇMB, (2011), Mikroskop İncelemeleri ve Mineralojik Analiz Eğitimi Notları, Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği Ar-Ge Enstitüsü, Ankara.
20. Thomas, M.D.A., Hooton, R.D., Rogers, C.A., (1997), Prevention of damage due to alkali-aggregate reaction (AAR) in concrete construction-Canadian approach, Cement, Concrete and Aggregates, vol.19, (1): 26-30.
21. Touma, W.E., Fowler, D.W., Carrasquillo, R.L., Folliard, K.J. and Nelson, N.R., (2001), Characterizing alkali-silica reactivity of aggregates using ASTM C1293, ASTM C1260 and their modifications, Transportation Research Record, 1757 (01-3019): 157-165.
22. TS 2517., (1977), Chemical Test for Potential Reactivity of Alkali Aggregates, Turkish Standards Institute, Ankara.
23. TS EN 197-1., (2012), “Çimento - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri” Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
24. TS EN 206:2013+A1., (2017), Beton- Özellik, performans, imalat ve uygunluk, Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
25. TS 802., (1985), Beton Karışımı Hesapları, Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
26. TS EN 12390-3., (2010), Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 3: Deney numunelerinin basınç dayanımının tayini, Türk standartları Enstitüsü, Ankara.
27. Yüksel, C., Mardanı, A., Beglarıgale, A., Yazıcı, H., Ramyar, K., Çakır,Ö.A., (2017), Bazalt ve Atık Cam Agragalı Betonlarda Alkali Silis Reaksiyonu Genleşmeleri ve Alkali Sızıntısı Seviyeleri, İMO Teknik Dergi, Yazı (477): 7865-7882.