Uçucu Kül ve Silis Dumanlı Betonların Mekanik Özelliklerinin XRD ile İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, çimento yerine değişik oranlarda uçucu kül ve silis dumanın tekli ve ikili olarak kullanılmasının sertleşmiş çimento hidratasyon ürünlerine (C-S-H ve CH) ve betonun mekanik ve mikroyapısal özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Portland çimentosu yerine ağırlıkça %5, %10, %15 ve %20 oranında uçucu kül, silis dumanı ve silis dumanı + uçucu kül kullanılmıştır. Elde edilen numunelerin bazı mekanik özellikleri, mikroyapıları ise X-ışını kırınımı (XRD) kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlara göre, uçucu kül 7 günlük betonun basınç dayanımı olumsuz etkilerken 28 ve 90 günlük yaşlarda ise basınç dayanımını artırdığı görülmüştür. Silis dumanı kullanılan betonlarda ise her yaşta kontrol numunesine kıyasla daha yüksek basınç dayanımı elde dilmiştir. En yüksek basınç dayanımı, çimento yerine, uçucu kül %10, silis dumanı %15, silis dumanı + uçucu kül %15 oranında kullanıldığında elde edilmiştir. XRD analizinde,  hidratasyon sonucu oluşan CH oranın yaşa ve kullanılan uçucu kül ve silis dumanı oranına bağlı olarak azaldığı görülmüştür. Bunun sebebi uçucu kül ve silis dumanının boşlukları doldurması ve bu katkılarla kalsiyum hidroksit (Ca(OH)₂) arasında gerçekleşen reaksiyondan dolayı oluşan Ca(OH)₂ miktarında azalmaya neden olmasıdır. Bu çerçevede uçucu kül, silis dumanı ve bunların birlikte kullanımı betonların mikroyapı gelişimi 90 günlük süreçte değerlendirilmiş, içyapıdaki gelişimin dayanımla değişimi incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Uçucu kül,silis dumanı,betonun mikro yapısı,XRD,CH,CSH

Kaynakça

1. Kaynaklar
2. Referans1. Uzbaş, B., 2004. Çimento Esaslı Malzemlerin Tek Eksenli Yük Altındaki Davranışının Mezo Düzey Modellenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
3. Referans2. Aydın A.C, Gül R., 2007. Influence of volcanic originated natural materials as additives on the setting time and some mechanical properties of concrete. Construction and Building Materials 21, 1277-1281.
4. Referans3. Oğuz E., Aydın A.C., 2003. Prediction of adsorption rate of phosphate removal from wastewater with gaz concrete. International Journal of Environment and Pollution 19 (16), 603-614.
5. Referans4. Aydın A.C.,2007. Self compactability of high volume hybrid fiber reinforced concrete. Construction and Building Materials 21, 1149-1154.
6. Referans5. Ranjbar N., Mehrali M., Behnia A., Alengaram U. J., Jumaat M. Z., 2014. Compressive strength and microstructural analysis of fly ash/palm oil fuel ash based geopolymer mortar. Materials and Design 59, 532-539.
7. Referans6. Jozic D., Zelic J., 2006. The effect of fly ash on cement hydratıon in aqueous suspensıons. Faculty of Chemical Technology, Seramics − Silikaty 50 (2), 98-105.
8. Referans7. Kurt M., Gül M.S., Gül R., Aydın A.C., Kotan T.,2016. The effect of pumice powder self-compactability of pumice aggregate lightweight concrete. Construction and Building Materials 103, 36-46.

9. Referans8. Muller A. C. A., Scrivener K.L., Skibsted J., Gajewicz A.M., McDonald P.J., 2015. Influence of silica fume on the microstructure of cement pastes: New insights from H NMR relaxometry. Cement and Concrete Research 74, 116–125.
10. Referans9. Çalışkan S., 2003. Aggregate/mortar interface: influence of silica füme at the micro and macro-level. Cement and Concrete Composites 25, 557–564.
11. Referans10. Saad M., Abo-El-Enein S.A., Hanna G.B., Kotkata M.F., 1996. Effect of silica füme on the phase composition and microstructure of thermaly treated concrete. Cement and Concrete Research, 26 (10), 1479-1484.
12. Referans11. Nath, P., Sarker P.,2011 Effect of Fly Ash on the Durability Properties of High Strength Concrete. Procedia Engineering 14, 1149–1156.
13. Referans12. Arioz E., Arioz Ö., Koçkar Ö.M., 2013. Mechanical and Microstructural Properties of Fly Ash Based Geopolymers. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 4 (6), 397-400.
14. Referans13. Nadaf M.B., Manda J. N., 2013 Experimental Studies and Analyses for Basic Characterization of Fly Ash. Proceedings of 4th Global Engineering, Science and Technology Conference.
15. Referans14. Wong Y.L., Lam L., Poon C.S., Zhou F.P., 1999. Properties of fly ash-modified cement mortar-aggregate interfaces. Cement and Concrete Research 29, 1905–1913.
16. Referans15. Rong Z.D., Sun W., Xiao H.J., Wang W., 2014 Effect of silica fume and fly ash on hydration and microstructure evolution of cement based composites at low water–binder ratios. Construction and Building Materials 51, 446–450.
17. Referans16. Tangüler M., Gürsel P., Meral Ç., 2015. Türkiye’de Uçucu Küllü Betonlar İçin Yaşam Döngüsü Analizi. ResearchGate.
18. Referans17. Kruse K., Jasso A., Folliard K., Ferron R., Juenger M., Drimalas T., 2012. Characterizing Fly Ash. The University of Texas, CTR Technical Report , 6648 (1).
19. Referans18. Kurt M., Aydın A.C., Gül M.S., Gül R., Kotan T., 2015. The effect of fly ash to self-compactability of pumice aggregate lightweight concrete. Indian Academy of Sciences Sadhana 40 (4), 1343-1359.
20. Referans19. Liu J., Qiu Q., Xing F., Pan D. Permeation Properties and Pore Structure of Surface Layer of Fly Ash Concrete. Materials, 7, 4282-4296, 2014.
21. Referans20. Yeğinobalı A., 2009. Silis Dumanı ve Çimento ile Betonda Kullanımı. Türkiye Çimento Mühtahsilleri Birliği, 62 sayfa, Ankara.
22. Referans21. Nochaiya T, Wongkeo W, Chaipanich A., 2010. Utilization of fly ash with silica fume and properties of portland cement–fly ash-silica fume concrete. Fuel 89, 768-774.
23. Referans22. Thomas M.D.A., Shehata M.H., Shashiprakash S.G., Hopkins D.S., Cail K., 1999. Use of ternary cementitious systems containing silica fume and fly ash in concrete. Cement and Concrete Research, 9, 1207-1214.
24. Referans23. Demir İ., 2009. Aynı Oranda İkame Edilen Silis Dumanı ve Uçucu Külün Betonun Mekanik Özelliklerine Etkisi. Int. J. Eng. Research nd Development 1(2).
25. Referans24. BaltakysK., Jauberthie R., SiaucinasR., Kaminskas R., 2007. Influence of modification of SiO2 ond the formation of calcium silicate hydrate. Materials Science-Poland 25(3).
26. Referans25. Topcu İB, Canbaz M., 2002. An investigation of the interfaces of silica fume concrete. ECAS2002 International Symposium on Structural and Earthquake Engineering, 469-476. Ankara, Türkiye.
27. Referans26. Flogbade S.O., 2012, Effect of fly ash and silica fume on the sorptivity of concrete. International Journal of Engineering Science and Technology, 4(9).
28. Referans27. Ikram M., 2016. High volume fly ash-strength development in concrete: a review. International Journal of Advanced Structures and Geotechnical Engineering, 5 (2), 52-57.
29. Referans28. Zheng C., Liua Z., Xub J., Lia X., Yaoa Y., 2007. Compressive Strength and Microstructure of Activated Carbon-fly Ash Cement Composites. Chemıcal Engıneerıng Transactıons, 59, 475-480.
30. Referans29. Stutzman PE., 2001. Scanning electron microscopy in concrete petrography. The American Ceramic and Society 59-72.
31. Referans30. Elena J, Lucia MD., 2012. Application of x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) methods to the portland cement hydration process. Journal of Applied Engineering Sciences 2 (15), 35-42.
32. Referans31. Temiz H., Karakeçi A.Y., 2002. An investigation on microstructure of cement paste containing fly ash and silica füme. Cement and Concrete Research 32, 1131 – 1132.
33. Referans32. Sahoo S., 2016. A Review of Activation Methods in Fly Ash and the Comparison in Context of Concrete Strength. Journal of Basic and Applied Engineering Research, 3 (10), 883-887.
34. Referans33. Dorum A., Koçak Y., Yılmaz B., Uçar A., 2010. Uçucu Kül Katkılı Çimento Hidratasyonuna Elektrokinetik Özelliklerin Etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 25(3), 449-457.