“Süper akışkanlaştırıcı katkı maddesinin kullanım miktarının betonun dayanımına etkisi” projesi İl Müdürlüğümüzün 2017 yılı başında sonuçlanan AR-GE projeleri arasında yer almaktadır.
Günümüz beton teknolojisinde akışkanlaştırıcı kimyasal katkı kullanımı işlenebilirlik açısından sağladığı kolaylıklarla bir zorunluluk haline gelmiştir. Kimyasal katkıların çeşitliliğinin ve etkinliğinin artması bunların kullanımında üreticiye daha kontrollü davranma zorunluluğunu getirmektedir. Katkı miktarları betonun diğer bileşenlerinin yanında çok küçük mertebelerde olduğundan, beton üretimi sırasında insan ve ekipman faktörlerinden kaynaklanan hatalardan dolayı aşırı dozda katkı kullanımı, uygulamada zaman zaman karşılaşılan sorunlardan biridir.
Akışkanlaştırıcılar üç amaç için kullanılabilirler (Ramachandran ve Malhotra, 1984):
-Katkısız kontrol betonu ile aynı çimento dozajı ve işlenebilirliğe sahip, düşük su/çimento oranı ile beton üretiminde su kesme amaçlı olarak kullanılabilirler. Böylece betonda dayanım artışı sağlarlar.
-Hem su hem de çimento miktarını azaltarak katkısız betonlar ile aynı işlenebilirlikte ve aynı dayanıma sahip beton üretiminde kullanılabilirler. Böylece çimentodan tasarruf edilmesini sağlarlar.
-Katkısız beton ile aynı bileşenlere sahip katkılı betonun işlenebilirliğini artırma amacıyla kullanılabilirler.
Bu çalışmamızda, Yalova Merkez ilçe için asgari olarak C30 betonu zorunlu olduğundan C30 reçetesine göre üretilmiş optimum katkılı beton ile aynı oranlarda karışımı olan ancak sadece akışkanlaştırıcı miktarı farklı olan betonların taze ve sertleşmiş haldeki basınç dayanımınları karşılaştırılmıştır. Deneyimizin değişkenleri akışkanlaştırıcı miktarı ve akışkanın su kesme özelliğinden dolayı betonun bünyesine giren su miktarıdır.
Ar-Ge çalışmasında Bursa Beton Sanayi ve Tic. A.Ş. ‘den temin edilen PÇ 42,5 tip çimento kullanılmıştır. Hidratasyon kontrolü ile işlenebilirlik süresini uzatan, polikarboksil esaslı, akışkanlatırıcı likit beton katkısı kullanılmıştır. Dozaj ise Maksimum numunelerde Çimento Ağırlığının %1.63 ü kadar, optimum numunelerde ise çimento ağırlığının %1.2 si kadar kullanılmıştır. Akışkanlaştırıcı katkının iki ayrı dozajdaki etkisini incelemek için 3 beton karışımı hazırlanmıştır. Dozajlar belirlenirken üretici firmaların dozajları ve tavsiye ettiği miktarın üstünde dozajlar seçilmiştir. Karışımlar 18±2 °C sıcaklıkta yatay eksenli bir laboratuvar betoniyeri kullanılarak hazırlanmıştır. Karışım önce agregalarla çimentonun kuru karışımı, ardından da su ile karıştırılmış kimyasal katkının ilavesi şeklinde 3 ͠ 4 dakikalık bir sürede hazırlanmıştır. Taze betonda çökme (slump) deneyleri yapıldıktan sonra 39 adet 15*15*15cm küp numuneler alınmıştır. Bu numunelerin 3., 7., 28., 90., 360., ve 720., günlerde eksenel basınç dayanımlarının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Numuneler test tarihine kadar 20±2 °C sıcaklıkta kür havuzunda bekletilmiştir. Tüm testler gününde yapılmış olup;
Proje sonuç raporunun özeti olarak aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:
1- Süper akışkanlatırıcı katkılar, normal ve aşırı dozajlarda bile erken dayanımı (7 ve 28 gün) etkilememiştir.
2- Slump değeri (çökme) en fazla maksimum katkı kullanılan taze beton numunelerinde gözlemlenmiştir. Slump değeri yüksek olan taze betonlar, kalıp içerisine daha iyi yerleşmektedir. Katkısız beton günümüz koşullarında yoğun donatı ağlarında kalıbı tam dolduramayacağından efektif olmayacağı düşünülmektedir ancak maksimum grubun çökme değeri segragasyonu artırabileceği ve agreganın kalıpta dibe çöküp beton şerbetini kalıbın üst kısmında tutabileceği unutulmamalıdır.
3- 360.gün deneylerine kadar yapılan deneylerde akışkanlaştırıcı katkılı betonlar, katkısız betona göre yüksek dayanım verdiği görülmüştür. Bu durumun sebebi akışkanlaştırıcı malzemenin su kesme özelliği sayesinde düşük su/çimento oranıdır.
4- Maksimum grup betonlarda optimum guruba göre %36 fazla akışkanlaştırıcı kullanılmıştı. Erken dayanımlarda (1-3gün) maksimum gurup betonları düşük sonuçlar vermiştir. Aşırı yüksek dozajda akışkanlaştırıcı kullanımı 1-3 gün süre içerisinde kalıbın sökülmesi gereken imalatlarda sorun çıkarmaya adaydır.
5- Beton yaşı arttıkça dayanım artışının hızı, 3 gurup beton için grafiksel olarak azalarak artan eğimde olmasına rağmen 360 gün sonuna kadar her takım dayanımını yükseltmiştir.
6- 720 gün sonunda elde edilen sonuçlar ışığında optimum düzeyde akışkan kullanılan numunelerde %2.56 lık bir artış olduğu gözlemlenirken katkısız numunlerde %2,33 lük bir dayanım kaybı gözlemlenmiş olup, maksimum akışkan kullanılan betonlarda bu dayanım kaybının %6,1 olduğu gözlemlenmiştir.
7- Şantiye sahasında silodan bir reçete ile çıkıp gelmiş olan betonun bilinçsizce su miktarının artırılması veya bilinçsiz bir şekilde akışkan katılması bu dayanım kayıplarını daha da artırabileceği öngörülmektedir.
Eksenel Basınç Dayanımı Grafiği
Dayanım artışı hızı grafiği
Süper akışkanlaştırıcı katkı maddesinin kullanım miktarının betonun dayanımına etkisi başlıklı projemizde 3., 7., 28., 90., 360., ve 720., günlerde yapılan eksenel basınç dayanımı sonuçlarının yukarıdaki grafiklerde görüleceği üzere zaman içerisinde birbirine yakın sonuçlar verdiği görülmüş ancak daha uzun süreli etkilerinin üniversitelerle birlikte incelenmesinin faydalı olacağı kanaatine varılmış olup raporumuz Bakanlığımız (Yapı İşleri Genel Müdürlüğü) ile paylaşılacaktır.
