Yüksek fırın cürufu içeren betonlarda sıcak kür yöntemi ile erken dayanım elde edilmesi
Obtaining early strength of blast furnace slag concretes by hot curing method
- Tez No: 673528
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Beton temel olarak çimento, su ve agregadan oluşan bir yapı malzemesi olup Türkiye'de kullanılan en yaygın yapı malzemesidir. Bunun sebeplerinden bazıları, düşük maliyetli olması, bileşenlerinin kolay bulunabilirliği, taze haldeyken istenilen şeklin verilmesi ve yüksek basınç danayımı şeklinde sıralanabilir. Artan inşaat sektöründeki faaliyetlerin karşılanmasında önemli bir rol sahibi olan beton yapı malzemesinden temel olarak üç ana özellik beklenmektedir. Bunlar işlenebilirlik, dayanım ve çevresel etkilere karşı dayanıklılıktır. Bu tez çalışmasında betonun temel özelliklerinden olan basınç dayanımı konusu ve dayanıma etki eden kür koşulları ele alınacaktır. Betonun en önemli mekanik özelliklerinden olan basınç dayanımı, son yıllardaki teknolojideki gelişmeler ve inşaat sektöründeki artan talepler sonrasında yaklaşık 250 MPa'ı aşacak şekilde beton tasarımları üretilmesini sağlamıştır. Buna ek olarak, yürütülen projelerideki zaman darlığından ötürü bu yüksek dayanımlara kısa sürede ulaşmak önem kazanmıştır. Artan inşaat sektöründeki taleplerin karşılanması için betonda dayanım kazanma hızına etki eden kür yöntemini geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmalar arasında en yaygın olan uygulama sıcak kür uygulamasıdır. Beton basınç dayanımının planlanan dayanıma erken ulaşması, inşaat projelerinin kısa sürede tamamlanmasına, kalıp söküm zamanlarının kısalmasına ve bu sayede maliyet ve işçilik bakımından da fayda sağlanacağı görülmektedir. Buna ek olarak bu yöntemle birlikte prefabrik yapı üretiminde de proje zamanına ek olarak üretimin gerekli dayanımı kazanana kadar bekletilmesi gereken depolama yeri konusunda kolaylık sağlanacaktır. Beton priz süresinin kısalması kalıp çıkarma süresini kısalttığı gibi soğuk hava şartlarında da betonun istenilen dayanıma sahip olmasını sağlamaktadır. Yaygın olarak bilinen betondaki standart kür uygulamasında 20+2°C'de kirece doygun suda bekletilme uygulaması yapılmaktadır. Bu standart uygulama sonrasında betonun 28.günde basınç dayanımı ölçülmektedir. Bu tez çalışmasında bu yönteme ek olarak üretilen numunelerin laboratuvar koşullarında hava kürü ve bunun yanında tezin asıl konusu olan ve erken dayanım alınması amacı ile uygulanan kirece doygun 60 ve 90 derecelik sıcak su kürleri uygulanmıştır. Bu çalışmada, saf çimentolu ve belirli miktarlarda çimento ile değiştirilen yüksek fırın cüruflu betonlar üç farklı dozaj grubu altında incelenmiştir. Üretilen numuneler her bir ayrıtı 10 cm olan küp kalıplarda 7, 14, 28 ve 56 gün bekletilmiştir. Standart kürde tüm günlerde, sıcak kürlerde erken dayanım amaçlandığından sadece 7. ve 14. günlerde, dış ortamdaki numunelerde ise dayanım düşüşü beklendiğinden dolayı sadece 28. ve 56. günlerde üçer adet numune üzerinde basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçlarında referans üretim olarak kullanılan saf çimentolu betonlarda sıcak kür uygulanması erken dayanım kazancı sağlayamamış, standart kür ile kürlenen betonlara göre daha düşük dayanımlar vermiştir. Yüksek fırın cüruflu numunelerde isexviii 90 derece sıcak kürde bekletilen numuneler 14 günde 28 gün dayanımı değerine ulaşabilmiş, 60 derecelik ortamda ise bu 14 günlük süre 7 güne kadar inmiştir. Böylece 90 dereceye göre hem enerji hem zaman tasarrufu sağlanmıştır. Laboratuvar ortamında hava küründe bekleyen numunelerde ise su kaybından dolayı tüm günlerde ve tüm numunelerde basınç dayanımlarının 28 günlük standart kürlü dayanımlardan daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre cüruflu betonlarda 60 derece sıcaklık ve 7 günlük kür süresi erken dayanım ve zaman yönetimi açısından en uygun koşul olarak belirlenmiştir. Katkı içermeyen referans betonlarında ise sıcak kür işlemi araştırmada kullanılan sıcaklıklar için beton dayanımını olumsuz etkilediği için standart kür koşullarının kullanılması daha uygun olacaktır.
Özet (Çeviri)
Concrete is basically a building material consisting of cement, water and aggregate and is the most common building material used in Turkey. Some of the reasons for this are low cost, easy availability of components, giving the desired shape when fresh, and high compressive strength. Three main characteristics are expected from concrete building material, which has an important role in meeting the activities in the increasing construction sector. These are workability, strength and resistance to environmental influences. When the binding elements in concrete are mixed with water, they perform hydration reactions. These reactions are exothermic reactions and cause hydration reactions to occur faster under the influence of high temperature and form the concrete mass. Hydration reactions consist of four main stages. - In the first 30 minutes, surface reactions take place on the cement grains, giving heat to the environment and forming the cement gel; - The rate of hydration slows down for several hours because the diffusion of water into the unhydrated cement grains is somewhat obstructed by the gel; - After about 20 hours, water reaches the anhydrous cement grains remaining in the gel, resulting in strong hydration reactions and an increase in temperature (at the same time the hardening of the concrete occurs at this stage). - Hydration reaction rate will continue declining for years. Curing should be applied to the concrete to ensure that these hydration reactions continue, especially on the surface. The curing process provides the recovery of the amount of water that the concrete will lose from its surfaces, preventing the interruption of hydration reactions and creating a strong and smooth structure in the concrete. In case of insufficient curing, effects such as water loss in concrete and stopping of hydration are observed. As a result, the concrete cannot reach its maximum strength, cracks may appear in the concrete and the durability of the concrete may be adversely affected. The effect of using technology in concrete technology has been observed to a great extent from past to present. For example, the process of mixing traditional concrete by hand has been almost completely replaced by ready-mixed concrete today. However, even if there are some new developments in cure, traditional methods are still used in general and these projects extend the completion time. Sometimes plastic shrinkage cracks occur due to rapid drying and insufficient early curing due to the fact that the curing process is not carried out for the required time in large projects. This situation causes the hardened concrete surface to have a bad structure. Today, various chemicalsxx are used for curing, but skilled labor is required to implement these processes, and these processes can bring various dangers In addition, the production of portland cement has a high percentage of emissions from industrial sources worldwide, and environmental damage is a concern. An effective way to reduce this environmental damage is to use mineral additives as cement substitutes in concrete production. The use of mineral additives in concrete provides additional benefits such as reducing production costs, saving energy, and reducing the volumes of some industrial wastes. Mineral materials such as ground blast furnace slag, fly ash and silica fume contribute to the formation of hydration products in concrete and can partially replace Portland cement. Moreover, another reason why such mineral additives are a good alternative as a cement substitute is that they are beneficial in terms of strength and durability in hardened concrete, and also in terms of properties such as air entrainment, bleeding, reducing hydration heat, segregation and plastic shrinkage in fresh concrete. This admixture created by mineral additives can be explained by the pozzolanic effect. Although pozzolanes have binding properties in concrete, they do not harden like cement when mixed only with water. However, if there is slaked lime in the environment with water, then they react like cement and form CSH gel. The calcium hydroxide they need when used in concrete comes from cement. The idea of using blast furnace slags in cement and concrete emerged in the 19th century with the binding properties of these slags. Blast furnace slags are used as raw materials in Portland cement or as mineral additives in concrete. Slags are used in different ways in the cement and concrete industry today. While crystalline slags can be used as aggregates in concrete, glassy blast furnace slags with a self-binding feature can be used in concrete in cement or as a substitute for cement. In concrete as a result of the replacement of blast furnace slag with cement at certain rates; - Production costs are reduced; - Increased workability; - Concrete has relatively low strength at early ages but higher strength at further ages; - It does not affect shrinkage much compared to normal portland cement; - By reducing the heat of hydration, it decreases the maximum concrete temperature and the time required to reach this temperature; - It increases the abrasion resistance a little if appropriate curing is applied, but decreases it if not applied; - Sulphate resistance is increased; - It has been observed that the freeze-thaw effect does not change much when the appropriate amount of air is entrained. In this thesis, the issue of compressive strength, which is one of the basic properties of concrete, and curing conditions that affect the strength will be discussed. Compressive strength, which is one of the most important mechanical properties of concrete, has enabled concrete designs to be produced in a way that exceeds approximately 250 MPa, following the developments in technology and increasing demands in the construction sector. In addition, it has become important not only to obtain high compressive strength but also to reach these high strengths in a short time. In order toxxi meet the increasing demands in the construction sector, studies are carried out to develop the curing method that affects the strength gaining speed in concrete. The most common application among these studies is the hot curing application. It is seen that the concrete compressive strength reaches the planned strength early, the construction projects will be completed in a short time, the mold dismantling times will be shortened, and thus, cost and labor will be beneficial. In addition to this, with this method, in addition to the project time in the production of prefabricated buildings, the storage area where the production must be kept until the required strength will be facilitated. The shortening of the concrete setting time shortens the mold removal time and ensures that the concrete has the desired strength in cold weather conditions. In the standard curing application in concrete, which is widely known, it is applied in water saturated with lime at 20 ± 2 °C. After this standard application, the compressive strength of concrete is measured on the 28th day. In this thesis study, in addition to this method, air cure and lime saturated 60° C and 90° C hot water cures were applied in the laboratory conditions of the samples produced in addition to this method. In this study, blast furnace slag concretes with pure cement and modified with certain amounts of cement were examined under three different dosage groups. Samples with each side of 10 cm were produced and the compressive strengths of these samples were measured after they were kept for 7, 14, 28 and 56 days. Standard cure samples were tested on all the days indicated. As early strength was aimed in hot curing samples, these samples were tested on the 7th and 14th days. In the outdoor samples compressive strengths were measured only on the 28th and 56th days, since a general decrease in strength was expected. In the test results, the application of hot curing did not provide an advantage in terms of early strength in pure cement concrete used as reference production, and even gave lower strengths on all test days compared to concretes cured with standard curing. In blast furnace slag samples, samples kept at 90 degrees hot curing reached 28 day compressive strength value in 14 days. 60 degrees hot curing reached 28 day compressive strength value in 7 days. Thus, both energy and time savings were achieved at 60 degrees compared to 90 degrees. Serious decreases were observed in compressive strengths due to water loss in the concrete in the air-cured samples in the laboratory environment. According to test results, 60 degrees temperature and 7-day curing time were determined as the most suitable conditions in terms of early strength and time management in blast-furnace slag concretes. For reference concretes, it would be more appropriate to use standard curing conditions, because hot curing process adversely affects the concrete strength for the temperatures used in the research.
Benzer Tezler
- Thermal and mechanical performance of cementitious PCM composites
Çimentolu FDM kompozitlerinin ısıl ve mekanik performansları
ERMAN YİĞİT TUNCEL
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR YILMAZ PEKMEZCİ
- Perlit esaslı geopolimer betonda endüstriyel atıkların değerlendirilmesi
Evaluation of industrial wastes in perlite based geopolymer concrete
DERYA TURHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA KARAGÖL
- Değişik geopolimer beton numunelerin farklı kür koşulları altında basınç dayanımının değişimi
The change of compressive strength of different geopolymer concretes under different curing conditions
İLHAN ALTINDAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANIL NİŞ
- Farklı agregalarla üretilmiş beton özeliklerinin yapay sinir ağları ve bulanık mantık ile tahmin edilmesi
Prediction of properties of concrete produced with different aggregates using artificial neural networks and fuzzy logic
MUSTAFA SARIDEMİR
Doktora
Türkçe
2008
İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER BEKİR TOPÇU
- Doğal zeolit içeren geopolimer betonlarda mekanik ve durabilite özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and durability properties of natural zeolite containing geopolymer concretes
MURAT EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZ