Yüksek fırın cürufunun beton durabilitesine etkisi

Abstract

Yapının ve malzemelerin, zamanın ve çevrenin, zararlı etkilerine karşı koyma direnci "durabilite" olarak adlandırılır. Günümüzün en önemli yapı malzemesi olan beton, zararlı etkiler nedeni ile, öngörülenden daha kısa sürede işlevini yitirecek hale gelmektedir. Bu olayların önlenmesi için dayanıklı beton üretilmelidir. Değişik endüstri kollarının yan ürünü veya atığı olan bazı maddeler, içerdikleri aktif silika ve alümin nedeniyle betonda çimento yerine kullanılabilmektedir. Puzolan olarak adlandırılan bu malzemeler, beton üretiminde ekonomi sağlamakta, atık olması nedeniyle çevre kirliliğini önlemekte ve kullanıldığı betona ek nitelikler kazandırabilmektedir. Demir-çelik endüstrisinin atık ürünü olan yüksek fırın cürufu, su ile hızlı bir şekilde soğutulursa amorf halde kalmakta ve en az çimento inceliğinde öğütülürse bağlayıcı nitelik kazanmaktadır. Yüksek fırın cürufunun betonun durabilitesine etkisini araştırmak amacı ile düzenlenen deneysel çalışmada, beton üretiminde agrega cinsi ve granülometrisi sabit tutulmuş, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, %0 (katkısız - CO), %30 (C3) ve %60 (C6) oranlarında çimento ile yer değiştirmeli olarak katılmıştır. Su/bağlayıcı oranı 0,49 olan üç farklı beton ile 120 adet 100*200 mm silindir numune, 60 adet 150*150*150 mm küp numune üretilmiştir. Bu betonlarda yaklaşık 20 cm 'lik çökme, %0,5 oranındaki modifiye polikarboksilat esaslı katkı maddesi ile sağlanmıştır. Numuneler, kalıptan çıkarıldıktan sonra 28. gün sonuna kadar kirece doygun suda, 28 gün sonunda, 14 gün klorür konsantrasyonları 0 (su - S), 10000 (Mİ) ve 40000 (M4) mg/1 olan magnezyum klorür çözeltisinde, 14 gün de laboratuvar ortamında havada bekletilmiştir. Bu süreç 1 ıslanma-kuruma çevrimi olarak adlandırılmış, her seriye O(şahit), 1, 3 ve 6 çevrim uygulanmıştır. Silindir numunelerde basınç ve yarma, küp numunelerde permeabilite deneyleri yapılmıştır. Bu numunelerin ayrıca karbonatlaşma derinliği ve farklı derinliklerinde serbest klorür konsantrasyonu belirlenmiştir. Deney sonuçlarından yüksek fırın cüruflu betonlardan, C6 serisinin ve şahitin basınç dayanımı zamanla artmış, C3 serisinde önemli değişim gözlenmemiştir. Basınç dayanımına çözeltilerdeki klorür konsantrasyonunun önemli bir etkisi olmamıştır. Yarmada çekme dayanımı, klorür konsantrasyonu ve çevrim sayısı ile tam ilişkili olmasa da zamanla artış eğilimi göstermiştir. Penetrasyon derinliği, çevrim sayısına ve çözeltilerdeki klorür konsantrasyonlarından etkilenmezken, artan yüksek fırın cürufu oranı ile artmıştır. 6 çevrimden itibaren yüksek fırın cürufu katkılı serilerde karbonatlaşma başlamış ve yüksek fırın cürufu oranının artması ile artmıştır. Beton numunelerden elde edilen toz numunelerde yapılan serbest klorür tayininde 0-10 mm arasındaki yüzey bölgede klorür varlığı saptanmış ve daha derin bölgelere klorür iyonlarının 6 çevrim sonunda henüz varamadığı belirlenmiştir. Betona yüksek fırın cürufu katılması 6 çevrim sonunda klorür konsantrasyonu azaltmıştır. Yüzey bölgelerinde serbest klorür miktarı çevrim sayısının artması ile artmıştır.