4
Cilt: 55 Sayı: 649 Mühendis ve Makina 75 Uğur Erşen Şenbil, Ömer Bağdatlı, Kemal Köseoğlu, Özge Andiç Çakır MAKALE Cilt: 55 Sayı: 649 Mühendis ve Makina 74 CHARACTERIZATION OF CRUSHED SANDS HAS DIFFERENT METHYLENE BLUE VALUE AND EFFECTS ON CONCRETE PERFORMANCE Uğur Erşen Şenbil * Kalite Kontrol ve AR-GE Müdürü, İdea Yapı Kimyasalları, Dilovası, Kocaeli [email protected] Ömer Bağdatlı Hazır Beton Tesisler Müdürü, ADO Beton, Tokat [email protected] Kemal Köseoğlu Yrd. Doç., Dr., Ege Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği A.B.D., İzmir [email protected] Özge Andiç Çakır Doç., Dr., Ege Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İzmir [email protected] FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA KUMLARIN KARAKTERİZASYONU ve BETON ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ ÖZET Beton üretiminde kullanılan agregalar, beton dizaynının hacimce % 70-80 kadarını oluşturmaktadır. Kullanılan agrega bileşiminde, en yüksek pay ise maliyet avantajı nedeniyle kırma kuma aittir. Bu nedenle kırma kumun sahip olduğu kirlilik düzeyi, betonun kalitesini etkileyen en önemli paramet- relerden biri olmakla beraber, kimyasal katkı üreticileri için de katkı dizaynını oluşturmak açısından son derece önemli bir değerdir. Basit ve hızlı bir yöntem olması açısından metilen mavisi test yöntemi, ince malzemedeki kirlilik düzeyini ölçmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kırma kumların kirlilik düzeylerini karakterize etmek amacıyla, metilen mavisi test yönteminin yanı sıra, X-Ray Flo- resans Spektroskopisi ile Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi tekniklerinden yararlanılmıştır ve değişen kirlilik düzeylerinin beton üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Beton, agrega, kırma kum, metilen mavisi, spektroskopi ABSTRACT Aggregates that are used for concrete production, form nearly 70–80 vol. % of concrete design. In aggregate composition that is used, the biggest portion belongs to crushed sand due to cost advantage. For this reason, the level of pollution of crushed sand, in addition to being one of the parameters that affects the quality of concrete, is an extremely important value in terms of creating additive design for chemical additive designers. Determination of the pollution level of fine material, methylene blue test method is used because of simplicity and rapidity. In this research, besides using methylene blue test method, X-Ray Fluoresans Spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy techniques have been used to characterize the pollution level of crushed sand and the effects of variable pollution levels on concrete has been investigated. Keywords: Concrete, aggregate, crushed sand, methylene blue, spectroscopy * İletişim yazarı Geliş tarihi : 22.01.2014 Kabul tarihi : 14.02.2014 Şenbil, U. E., Bağdatlı, Ö., Köseoğlu, K., Andiç Çakır, Ö. 2014. “Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Karakterizasyonu ve Beton Üzerindeki Etkileri,” Mü- hendis ve Makina, cilt 55, sayı 649, s. 74-80. 1. GİRİŞ A gregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan kum, çakıl, kırma taş gibi iri taneli malze- melerdir. Beton hacminin % 75’i agrega tarafından oluşturulmaktadır [1]. Agregaların türü ve gradasyonu, beton özellikleri ve performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir [2]. Kullanılan agrega bileşiminde, en yüksek pay ise mali- yet avantajı nedeniyle kırma kuma aittir. Konkasör tesisinde tekniğine uygun üretim yapılmaması halinde kırma kum içe- sindeki ince madde miktarı kil, silt gibi zararlı malzemelerle birlikte artmakta ve kırma kum kalitesini bozmaktadır [3]. Ag- rega ocağındaki çökel kaya tabakaları arasında olabilecek kil bantlarının kırılan kayalardan ayırmadan doğrudan kırıcılara verilmesi sonucunda by-pass diye adlandırdığımız topraklı malzeme içindeki kil, silt gibi zararlı maddeler ince dağılmış olması sebebiyle kırma kuma karışabilmektedir [3-4]. EN 12620 standardına göre ince malzeme içeriği, 0,063 mm’lik elekten geçen agrega yüzdesidir. İnce malzemeler kil (2 mm den küçük), silt ve kırma işleminden gelen taş tozu (2µm ve 60µm aralığında) olabilir. EN 933-9 standardı, kil partikül- leri açısından ince malzemeye karar vermek adına metilen mavisi test prosedürünü tanımlar [5]. Sulu fazdaki metilen mavisi, negatif yüklü kil yüzeylerine adsorbe olan katyonik bir boyadır, C 16 H 18 N 3 S+ [6]. Metilen mavisi iyonu Resim 1’de şematize edilmiştir. Kil ile ilgili çalışmalarda metilen mavisi testi, katyon değiştirme kapasitesini ve spesifik yüzey alanını ölçmek amacıyla kullanılır [7]. Katyon değiştirme kapasite- si ölçümleri için, metilen mavisi test metodu, basit ve geniş değer yelpazesinde kolay uygulanabilir, titrasyon metotlarına göre daha az zaman kaybettiren bir metottur [8]. 2. MATERYAL VE METOD Bu çalışmada kullanılan agregalar, çimento ve kimyasal katkı karakterize edilmiş uygulanan beton deneyleri için hazırlanan karışım oranları verilmiştir. 2.1 Agregalar Çalışmada, beş farklı metilen mavisi değerine sahip kalker kökenli kırma kum kullanılmıştır. Kırma kumlar Türkiye’de bulunan farklı agrega üreticilerinden temin edilmiştir. Beton kompozisyonlarında kırma kum ile birlikte kullanılan iri agre- ga, tek kaynaktan temin edilerek, dozajı sabit tutulmuş ve tek değişkenin farklı metilen mavisi değerlerine sahip kırma kum olması sağlanmıştır. 2.1.1 Kırma Kumların Kirlilik Düzeylerinin Belirlenmesi (Metilen Mavisi Deneyi – TS EN 933-9) İnce agregalarda (0-2) mm aralığının metilen mavisi değerini ve çok ince tanelerin (0-0,125)mm aralığının metilen mavisi değerini belirlemek amacıyla kullanılır. 500 ml’lik demine- ralize su behere konur ve kurutulmuş minimum 200 gr de- ney numunesi kısmı spatül ile iyice karıştırılarak behere ilave edilir. Büret metilen mavisi çözeltisi ile doldurulur. Süzgeç kâğıdı yüzeyinin büyük kısmı herhangi bir katı veya sıvı ile te- mas etmeyecek şekilde boş bir beherin üzerine veya başka bir uygun destek üzerine yerleştirilir. Karıştırıcı 600 devir/dakika hızda 5 dakika süreyle karıştırıldıktan sonra behere 5 ml daha önceden hazırlanmış olan boya çözeltisi ilave edilir. Beherde- ki malzeme 400 devir/dakika hızda en az 1 dakika karıştırılır ve cam çubuk ile süzgeç kâğıdı üzerinde leke deneyi yapılır. Hale belirmezse, 5 ml daha boya çözeltisi ilave edilir, 1 daki- ka süreyle karıştırılır ve bir leke deneyi daha yapılır. Hale gö- rülünceye kadar boya ilavesine ve leke deneyleri yapılmasına devam edilir. Hale görülmesi aşamasına ulaşıldığında, daha fazla boya çözeltisi ilavesi yapılmaksızın karıştırmaya devam edilir ve 1 dakika aralıklarla leke deneyleri yapılır. Hale ilk 4 dakika kaybolursa, 5 ml daha boya çözeltisi ilave edilir. Hale, beşinci dakikada kaybolursa, sadece 2 ml boya çözeltisi ilave edilir. Kullanılan toplam boya hacmi kaydedilir (V1). Metilen mavisi değeri aşağıdaki formül ile hesaplanır: MB = (V1/M1)*10 MB : Metilen mavisi değeri M1 : Deney numunesi kısmının kütlesi, g V1 : İlave edilen boya çözeltisinin toplam hacmi, ml [9] Deneysel çalışmada kullanılan kırma kumların metilen mavi- si değerleri ve bazı fiziksel özellikleri Tablo 1’de gösterilmek- tedir. Bu özelliklerden agregaların özgül ağırlığı ve su emme oranları TS EN 1097-6 ve tane boyut dağılımı ile çok ince madde içeriği TS EN 933-9’a göre belirlenmiştir. İri agregalar için aynı standartlar uygulanarak elde edilen fiziksel özellik- ler ise Tablo 2’de verilmektedir. Şekil 1. Metilen Mavisi İyonu

1. GİRİŞ FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA A ... · Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu

  • Upload
    others

  • View
    11

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1. GİRİŞ FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA A ... · Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu

Cilt: 55Sayı: 649Mühendis ve Makina 75

Uğur Erşen Şenbil, Ömer Bağdatlı, Kemal Köseoğlu, Özge Andiç ÇakırMAKALE

Cilt: 55 Sayı: 649 Mühendis ve Makina 74

CHARACTERIZATION OF CRUSHED SANDS HAS DIFFERENT METHYLENE BLUE VALUE AND EFFECTS ON CONCRETE PERFORMANCE

Uğur Erşen Şenbil*

Kalite Kontrol ve AR-GE Müdürü,İdea Yapı Kimyasalları, Dilovası, [email protected]

Ömer Bağdatlı Hazır Beton Tesisler Müdürü,ADO Beton, [email protected]

Kemal Köseoğlu Yrd. Doç., Dr.,Ege Üniversitesi,Malzeme Bilimi ve Mühendisliği A.B.D.,İ[email protected]

Özge Andiç ÇakırDoç., Dr.,Ege Üniversitesi,İnşaat Mühendisliği Bölümü, İ[email protected]

FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA KUMLARIN KARAKTERİZASYONU ve BETON ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

ÖZETBeton üretiminde kullanılan agregalar, beton dizaynının hacimce % 70-80 kadarını oluşturmaktadır. Kullanılan agrega bileşiminde, en yüksek pay ise maliyet avantajı nedeniyle kırma kuma aittir. Bu nedenle kırma kumun sahip olduğu kirlilik düzeyi, betonun kalitesini etkileyen en önemli paramet-relerden biri olmakla beraber, kimyasal katkı üreticileri için de katkı dizaynını oluşturmak açısından son derece önemli bir değerdir. Basit ve hızlı bir yöntem olması açısından metilen mavisi test yöntemi, ince malzemedeki kirlilik düzeyini ölçmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kırma kumların kirlilik düzeylerini karakterize etmek amacıyla, metilen mavisi test yönteminin yanı sıra, X-Ray Flo-resans Spektroskopisi ile Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi tekniklerinden yararlanılmıştır ve değişen kirlilik düzeylerinin beton üzerindeki etkileri araştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Beton, agrega, kırma kum, metilen mavisi, spektroskopi

ABSTRACTAggregates that are used for concrete production, form nearly 70–80 vol. % of concrete design. In aggregate composition that is used, the biggest portion belongs to crushed sand due to cost advantage. For this reason, the level of pollution of crushed sand, in addition to being one of the parameters that affects the quality of concrete, is an extremely important value in terms of creating additive design for chemical additive designers. Determination of the pollution level of fine material, methylene blue test method is used because of simplicity and rapidity. In this research, besides using methylene blue test method, X-Ray Fluoresans Spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy techniques have been used to characterize the pollution level of crushed sand and the effects of variable pollution levels on concrete has been investigated.

Keywords: Concrete, aggregate, crushed sand, methylene blue, spectroscopy* İletişim yazarı

Geliş tarihi : 22.01.2014 Kabul tarihi : 14.02.2014

Şenbil, U. E., Bağdatlı, Ö., Köseoğlu, K., Andiç Çakır, Ö. 2014. “Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Karakterizasyonu ve Beton Üzerindeki Etkileri,” Mü-hendis ve Makina, cilt 55, sayı 649, s. 74-80.

1. GİRİŞ

Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan kum, çakıl, kırma taş gibi iri taneli malze-melerdir. Beton hacminin % 75’i agrega tarafından

oluşturulmaktadır [1]. Agregaların türü ve gradasyonu, beton özellikleri ve performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir [2]. Kullanılan agrega bileşiminde, en yüksek pay ise mali-yet avantajı nedeniyle kırma kuma aittir. Konkasör tesisinde tekniğine uygun üretim yapılmaması halinde kırma kum içe-sindeki ince madde miktarı kil, silt gibi zararlı malzemelerle birlikte artmakta ve kırma kum kalitesini bozmaktadır [3]. Ag-rega ocağındaki çökel kaya tabakaları arasında olabilecek kil bantlarının kırılan kayalardan ayırmadan doğrudan kırıcılara verilmesi sonucunda by-pass diye adlandırdığımız topraklı malzeme içindeki kil, silt gibi zararlı maddeler ince dağılmış olması sebebiyle kırma kuma karışabilmektedir [3-4]. EN 12620 standardına göre ince malzeme içeriği, 0,063 mm’lik elekten geçen agrega yüzdesidir. İnce malzemeler kil (2 mm den küçük), silt ve kırma işleminden gelen taş tozu (2µm ve 60µm aralığında) olabilir. EN 933-9 standardı, kil partikül-leri açısından ince malzemeye karar vermek adına metilen mavisi test prosedürünü tanımlar [5]. Sulu fazdaki metilen mavisi, negatif yüklü kil yüzeylerine adsorbe olan katyonik bir boyadır, C16H18N3S+ [6]. Metilen mavisi iyonu Resim 1’de şematize edilmiştir. Kil ile ilgili çalışmalarda metilen mavisi testi, katyon değiştirme kapasitesini ve spesifik yüzey alanını ölçmek amacıyla kullanılır [7]. Katyon değiştirme kapasite-si ölçümleri için, metilen mavisi test metodu, basit ve geniş değer yelpazesinde kolay uygulanabilir, titrasyon metotlarına göre daha az zaman kaybettiren bir metottur [8].

2. MATERYAL VE METOD

Bu çalışmada kullanılan agregalar, çimento ve kimyasal katkı karakterize edilmiş uygulanan beton deneyleri için hazırlanan karışım oranları verilmiştir.

2.1 Agregalar

Çalışmada, beş farklı metilen mavisi değerine sahip kalker

kökenli kırma kum kullanılmıştır. Kırma kumlar Türkiye’de bulunan farklı agrega üreticilerinden temin edilmiştir. Beton kompozisyonlarında kırma kum ile birlikte kullanılan iri agre-ga, tek kaynaktan temin edilerek, dozajı sabit tutulmuş ve tek değişkenin farklı metilen mavisi değerlerine sahip kırma kum olması sağlanmıştır.

2.1.1 Kırma Kumların Kirlilik Düzeylerinin Belirlenmesi (Metilen Mavisi Deneyi – TS EN 933-9)

İnce agregalarda (0-2) mm aralığının metilen mavisi değerini ve çok ince tanelerin (0-0,125)mm aralığının metilen mavisi değerini belirlemek amacıyla kullanılır. 500 ml’lik demine-ralize su behere konur ve kurutulmuş minimum 200 gr de-ney numunesi kısmı spatül ile iyice karıştırılarak behere ilave edilir. Büret metilen mavisi çözeltisi ile doldurulur. Süzgeç kâğıdı yüzeyinin büyük kısmı herhangi bir katı veya sıvı ile te-mas etmeyecek şekilde boş bir beherin üzerine veya başka bir uygun destek üzerine yerleştirilir. Karıştırıcı 600 devir/dakika hızda 5 dakika süreyle karıştırıldıktan sonra behere 5 ml daha önceden hazırlanmış olan boya çözeltisi ilave edilir. Beherde-ki malzeme 400 devir/dakika hızda en az 1 dakika karıştırılır ve cam çubuk ile süzgeç kâğıdı üzerinde leke deneyi yapılır. Hale belirmezse, 5 ml daha boya çözeltisi ilave edilir, 1 daki-ka süreyle karıştırılır ve bir leke deneyi daha yapılır. Hale gö-rülünceye kadar boya ilavesine ve leke deneyleri yapılmasına devam edilir. Hale görülmesi aşamasına ulaşıldığında, daha fazla boya çözeltisi ilavesi yapılmaksızın karıştırmaya devam edilir ve 1 dakika aralıklarla leke deneyleri yapılır. Hale ilk 4 dakika kaybolursa, 5 ml daha boya çözeltisi ilave edilir. Hale, beşinci dakikada kaybolursa, sadece 2 ml boya çözeltisi ilave edilir. Kullanılan toplam boya hacmi kaydedilir (V1). Metilen mavisi değeri aşağıdaki formül ile hesaplanır:

MB = (V1/M1)*10

MB : Metilen mavisi değeri

M1 : Deney numunesi kısmının kütlesi, g

V1 : İlave edilen boya çözeltisinin toplam hacmi, ml [9]

Deneysel çalışmada kullanılan kırma kumların metilen mavi-si değerleri ve bazı fiziksel özellikleri Tablo 1’de gösterilmek-tedir. Bu özelliklerden agregaların özgül ağırlığı ve su emme oranları TS EN 1097-6 ve tane boyut dağılımı ile çok ince madde içeriği TS EN 933-9’a göre belirlenmiştir. İri agregalar için aynı standartlar uygulanarak elde edilen fiziksel özellik-ler ise Tablo 2’de verilmektedir.

Şekil 1. Metilen Mavisi İyonu

Page 2: 1. GİRİŞ FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA A ... · Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu

Cilt: 55 Sayı: 649

Cilt: 55Sayı: 649Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina76 77

Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Karakterizasyonu ve Beton Üzerindeki Etkileri Uğur Erşen Şenbil, Ömer Bağdatlı, Kemal Köseoğlu, Özge Andiç Çakır

2.1.2 Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Kırma Kumların X-Ray Floresans Analiz Sonuçları

Farklı metilen mavisi değerlerine sahip kırma kumların oksit yapısı Tablo 3’te verilmektedir. Agregaların oksit yapısından

kireçtaşı olduğu anlaşılmaktadır. Agregalarda az da olsa MgO bulunması dolomitin, Fe2O3 bulunması ise pirit, hematit veya manyetit vs. gibi demir minerallerinin varlığına işaret etmek-tedir. SiO2 varlığı ise kil mineralleri ve kuvarstan kaynaklan-maktadır [10].

KK 1 KK 2 KK 3 KK 4 KK 5

Metilen Mavisi Değeri 0,34 1,01 1,61 3,03 5,92

Özgül Ağırlık (g/cm3) 2,63 2,66 2,61 2,63 2,68

Su Emme Oranı (%) 1,00 0,80 1,80 1,60 0,50

Tane Dağılımı ve İnce Madde Miktarı (% Geçen)

(Elek Boyutu)

4 mm 98 97 92 94 81

2 mm 69 70 67 66 64

1 mm 44 46 49 41 45

0,5 26 28 37 26 30

0,25 15 20 29 19 20

0,125 9 11 23 14 11

0,063 7,9 9,4 17,5 11 9

İncelik Modülü 3,4 3,3 4,0 4,4 3,5

Tablo 1. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Kırma Kumların Fiziksel Özellikleri ve Metilen Mavisi Deney Sonuçları

1 NO 2 NOÖzgül Ağırlık (g/cm3) 2,66 2,68

Su Emme Oranı (%) 0,7 0,4

0.063 mm'den geçen ince madde miktarı (%) 0,8 0,4

Tane Dağılımı ve İnce Madde Miktarı (% Geçen)

(Elek Boyutu)

16 mm / 81

11,2 mm / 41

8 mm 90 4

5,6 mm 40 1

4 mm 4 /

2 mm 1 /

Tablo 2. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan İri Agreganın Fiziksel Özellikleri

SiO2 (%) Al2O3 (%) Fe2O3 (%) CaO (%) MgO (%) Na2O (%)

KK 1 (MB:0,34) 0,60 0,49 0,11 54,82 0,42 0,01KK 2 (MB:1,01) 1,31 0,86 0,16 53,84 0,34 0,01

KK 3 (MB:1,61) 0,63 0,51 0,17 54,82 0,30 0,01

KK 4 (MB:3,03) 12,93 4,82 1,82 43,58 6,80 0,01

KK 5 (MB:5,92) 3,30 1,48 0,32 52,52 1,13 0,01

Tablo 3. Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Oksit Yapısı

2.1.3 Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Kırma Kumların FT-IR Spektrumları

Analizlerde kullanılan Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektro-metresi Bruker Alpha-ATR. Kristal türü: Elmas. Çalışma fre-

kans Aralığı 4000 – 375 cm-1. Kullanılan yazılım OPUS 7.0.

Farklı metilen mavisi değerlerine sahip kırma kumların kuru olarak çekilen spektrumları Şekil 2 ve Şekil 3'te verilmekte-dir.

Şekil 2. Kırma Kumların Elde Edilen Spektrumları

Şekil 3. SiO2 Pikinin Olduğu Bölge

cm-1

cm-1

Page 3: 1. GİRİŞ FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA A ... · Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu

Cilt: 55 Sayı: 649

Cilt: 55Sayı: 649Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina78 79

Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Karakterizasyonu ve Beton Üzerindeki Etkileri Uğur Erşen Şenbil, Ömer Bağdatlı, Kemal Köseoğlu, Özge Andiç Çakır

numaralı kırma kumda en şiddetliyken, Tablo 3’te bulunan sı-raya göre şiddet giderek azalmaktadır.

2.2 Çimento

Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu kul-lanılmıştır. Çimentonun kimyasal ve fiziksel özellikleri Tablo 4’te verilmektedir.

2.3 Kimyasal Katkı

İdea yapı kimyasalları tarafından tasarlanıp hazırlanan, su azaltıcı/akışkanlaştırıcı İDEA MET-1 katkısı kullanılmıştır. Katkının fizikokimyasal özellikleri Tablo 5’te verilmektedir. Katkı metilen mavisi değeri arttıkça düşen beton performan-sını kompanze etmek amacıyla tasarlanmıştır.

2.4 Deneysel Çalışma

İki tip çalışma yapılmıştır:

Çalışma 1: Bu çalışmada kimyasal katkı kullanılmamıştır ve kompozisyondaki tek değişken olan metilen mavisi değer-lerinin (kirlilik düzeylerinin) taze ve sertleşmiş betona olan etkilerini gözlemlemek hedeflenmiştir. 20±0,5 cm hedef kı-vam yakalamak için, sabit çimento dozajında, metilen mavisi değeri arttıkça artan su ihtiyacına göre karışım suyu verilerek, taze beton ve sertleşmiş beton testleri yapılmıştır. Bu çalışma-ya ait beton karışım oranları Tablo 6’da verilmektedir.

Çalışma 2: 20±0,5 cm hedef kıvam için, çimento miktarı sa-bit tutularak, % 1,2 dozajında kimyasal katkı kullanılmıştır. Kimyasal katkı ile karışım suyunda meydana gelen azalma miktarları ölçülerek, artan metilen mavisi değerlerinde kim-

Özellikler CEM I 42,5 RSO3 (%) 2,71

MgO (%) 1,60

Kızdırma Kaybı (%) 2,26

Çözünmeyen Kalıntı (%) 0,67

Cl - (%) < 0,1

Na2O + 0,658 K2O (%) 0,41

Serbest Kireç (%) 1,22

Priz Başlangıcı (dk) 168

Priz Sonu (dk) 209

Özgül Ağırlık (g/cm3) 3.11

Hacim Genleşmesi (cm) 1.00

Özgül Yüzey (Blaine) 3722

Litre Aralığı (cm2/g) 1012

2 Günlük Dayanım (Mpa) 27.8

7 Günlük Dayanım (Mpa) 45.2

28 Günlük Dayanım (Mpa) 58.4

Tablo 4. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Çimentonun Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri

Yoğunluk (g/cm3) pH Katı Madde Miktarı (%) Klorür İçeriği (%) Toplam Alkali Miktarı (%)

İDEA MET-1 1.184 7.76 39.62 0.01 < 5

Tablo 5. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan İDEA MET-1 Katkısının Kimyasal ve Fiziksel Analiz Değerleri

No Farklı MB Değerlerine Sahip Kırma Kumlarla Yapılan Karışımılar

Çimento Dozajı (kg/m3)

W/C Kimyasal Katkı (%)

Kırma Kum (%) 1 No (%) 2 No

(%)

1 MB: 0,34 320 0,65 0 53 19 28

2 MB: 1,01 320 0,68 0 53 19 28

3 MB: 1,61 320 0,73 0 53 19 28

4 MB: 3,03 320 0,85 0 53 19 28

5 MB: 5,92 320 0,81 0 53 19 28

XRF sonuçlarında, metilen mavisi değeri yükseldikçe, kır-ma kumların kimyasal yapılarında ciddi değişimler meydana gelmektedir. Yapıyı oluşturan oksit miktarları değişmektedir. MB değeri arttıkça, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 değerlerinde artma gözlemlenmiştir. Bu nedenle ince malzemedeki kirliliği oluş-turan yapıların silisyum, alüminyum ve demir oksitleri oldu-ğu söylenebilir.

Spektroskopik sonuçlar incelenecek olursa, MB değeri de-ğiştikçe yapıya bağlı olarak spektrumlarda da değişimler gözlemleniyor. 950 – 1050 cm-1 aralığında pik veren SiO2, 4

Tablo 6. Birinci Çalışmanın Karışım Dizaynı

NoFarklı MB Değerlerine Sahip Kırma Kumlarla

Yapılan Karışımlar

Çimento Dozajı (kg/m3) W/C Kimyasal

Katkı (%)

Kırma Kum (%)

1 No (%)

2 No (%)

1 MB: 0,34 320 0,55 1,2 53 19 28

2 MB: 1,01 320 0,56 1,2 53 19 28

3 MB: 1,61 320 0,62 1,2 53 19 28

4 MB: 3,03 320 0,68 1,2 53 19 28

5 MB: 5,92 320 0,67 1,2 53 19 28

yasal katkının çalışabilirliği gözlemlenmiştir. Bu çalışmaya ait beton karışım oranları Tablo 7’de verilmektedir.

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

3.1 Birinci ve İkinci Çalışmanın Sonuçları

Taze betonda 20±1 ortam sıcaklığında, 30 dakika aralıklarla üç adet slump değeri ölçülmüş 60. dakikada hava içeriği be-

lirlenmiştir. Taze betonun gerçek birim hacim ağırlığı ölçüle-rek teorik birim hacim ağırlığı ile birlikte verilmiştir. Ayrıca sertleşmiş betonun 1, 7 ve 28 günlük basınç dayanımları be-lirlenmiştir. Bu değerler birinci çalışma için Tablo 8’de, ikinci çalışma için ise Tablo 9’da verilmektedir.

3.2 Tartışma

Metilen mavisi değeri arttıkça ince malzemenin kirliliğinin

Tablo 7. İkinci Çalışmanın Karışım Dizaynı

No Karışımlar

Sıcaklık

W/C

Slump Hava İçeriği Birim Ağırlık Beton Basınç

Dayanımları

Ortam Beton 0’ 30’ 60’ 60’ Teorik Gerçek 1 gün

7 gün

28 gün

oC oC (cm) (cm) (cm) (%) (kg/m3) (kg/m3) Mpa Mpa Mpa

1 KK 1 (MB:0,34) 20,5 18,2 0,65 20,0 19,0 17,0 1,6 2309 2330 9,4 29,7 38,3

2 KK 2 (MB:1,01) 20,6 18,4 0,68 20,0 18,0 15,5 1,4 2304 2312 9,0 27,1 35,4

3 KK 3 (MB: 1,61) 20,6 18,5 0,73 20,0 18,5 16,0 1,6 2274 2264 7,4 24,6 31,8

4 KK 4 (MB:3,03) 20,8 18,9 0,85 20,0 17,5 17,5 0,7 2242 2260 7,0 17,7 21,5

5 KK 5 (MB:5,92) 20,3 18,8 0,81 20,0 19,5 18,0 0,7 2210 2249 6,6 19,9 26,1

No Karışımlar

Sıcaklık

W/C

Slump Hava İçeriği Birim Ağırlık Beton Basınç

Dayanımları

Ortam Beton 0’ 30’ 60’ 60’ Teorik Gerçek 1 gün 7 gün 28

gün

oC oC (cm) (cm) (cm) (%) (kg/m3) (kg/m3) Mpa Mpa Mpa

1 KK 1 (MB:0,34) 20,1 18,5 0,55 20,5 19,5 17,5 1,5 2346 2376 7,4 45,6 55,2

2 KK 2 (MB:1,01) 20,1 18,2 0,56 20,0 16,5 15,0 1,7 2362 2353 7,8 43,5 52,1

3 KK 3 (MB:1,61) 20,3 18,1 0,62 20,0 15,0 13,5 1,6 2330 2324 6,2 40,2 47,3

4 KK 4 (MB:3,03) 20,5 18,9 0,68 20,0 17,5 15,5 0,7 2304 2350 7,7 38,6 44,1

5 KK 5 (MB:5,92) 20,3 18,4 0,67 20,0 17,5 14,5 1,1 2315 2352 3,8 34,2 40,6

Tablo 8. Birinci Çalışmanın Sonuçları

Tablo 9. İkinci Çalışmanın Sonuçları

Page 4: 1. GİRİŞ FARKLI METİLEN MAVİSİ DEĞERLERİNE SAHİP KIRMA A ... · Deneysel çalışmalarda Marmara bölgesinde bulunan TS EN 197-1 standardına uygun Nuh CEM I 42,5 R çimentosu

Cilt: 55 Sayı: 649 Mühendis ve Makina 80

Farklı Metilen Mavisi Değerlerine Sahip Kırma Kumların Karakterizasyonu ve Beton Üzerindeki Etkileri

arttığını, metilen mavisi değeri azaldıkça kirliliğin azaldığı görülmektedir. Buna bağlı olarak hedef kıvamı yakalamak için betonun su ihtiyacı artmakta, artan W/C oranı ile birlikte dayanımlar düşmektedir. Bu durum hem katkılı hem de katkı-sız betonlarda gözlemlenmiştir.

Katkılı ve katkısız çalışmalar kıyaslandığında, kimyasal katkı kullanılan betonlarda W/C oranı, katkısız betona göre 0,10 – 0,17 aralığında düşme göstermiştir. Katkılı betonlarda gözlemlenen W/C oranlarındaki düşüş, 7 ve 28 günlük daya-nımlarda katkısız betona göre sonuçların göre daha yüksek çıkmasını sağlamıştır.

Her iki çalışmada da metilen mavisi değerlerinin betonun hava miktarlarına etkisi olmadığı gözlemlenmiştir.

Yapılan çalışmalarda kil ve silt gibi ince malzemelerin beton performansına ciddi anlamda etkisi olduğu görülmektedir. Bu sebeple, agrega üreticilerinin kil ve silt gibi ince malzeme-lerin agregaya karışmasını önlemeye yönelik tedbirler alma-ları gerekmektedir. Bunun yanında beton üreticileri agrega seçimine, üreteceği betonun kalitesi açısından son derece dikkat etmelidir. Bu seçim sırasında kırma kumların kimya-sal yapıları üzerine bilgi edinilmesi, büyük kolaylık ve fayda sağlayacaktır. Kırma kum karakterizasyonunda, metilen ma-visi deneyinin yanı sıra, XRF ve de FT-IR gibi yöntemlerin kullanılabileceği ve bu yöntemlerin konuya farklı bakış açısı getireceği görülmektedir.

KAYNAKÇA 1. Erdoğan, Y. T. 2010. Beton, METU Press Publishing Com-

pany, Türkiye.

2. Norwell, K. J., Stewart, G. J., Juenger, G. C. M., Fowler,

W. D. 2007. “Effects of Clays and Clay-sized Particles on Concrete,” ICAR 15th Annual Symposium, USA.

3. Özbebek, H., Açık, H. 2011. “İnce Agregalarda Yapılan Me-tilen Mavisi ve Kum Eşdeğerliği Deney Sonuçlarının Beton Özelliklerine ve Maliyetine Etkisi,” THBB Beton 2011 Hazır Beton Kongresi, Türkiye.

4. Uluöz, S., Yakıt, E., Düzbasan, S. 2004. “Kırma Agregadaki Taş Unu ve Kil Miktarının Beton Kalitesine Etkisi,” THBB Beton 2004 Hazır Beton Kongresi, Türkiye.

5. Rodrigues, F., Carvalho, T. M., Evangelista, L., Brito, J. 2013. “Physicalechemical and Mineralogical Characteriza-tion of Fine Aggregates From Construction and Demolition Waste Recycling Plants,” Journal of Cleaner Production 52, p.438-445, Portugal.

6. Yükselen, Y., Kaya, A. 2008. “Suitability of the Methylene Blue Test for Surface Area, Cation Exchange Capacity and Swell Potential Determination of Clayey Soils,” Engineering Geology, 102, p. 38–45, Turkey.

7. Petkovsek, A., Macek, M., Pavsic, P., Bohar, F. 2010. “Fi-nes Characterization Through The Methylene Blue and Sand Equivalent Test: Comprasion with Other Experimental Tech-niques and Application of Criteria to The Aggregate Quality Assessment,” Bull Eng Geol Environ, 69, p.561–574, Slove-nia.

8. Hang, T. P., Brindley, G. W. 1969. Methylene Blue Absorp-sion by Clay Minerals: Determination of Surface Areas and Cation Exchange Capacities (Clay-organic Studies XVIII), Pergamon Press, vol. 18, p.203-212, Great Britain.

9. Şimşek, O. 2011. Beton Bileşenleri ve Beton Deneyleri, Seç-kin Yayıncılık, Türkiye.

10. Yılmaz, F., Koltka, S., Sabah, E. 2011. “Emirdağ-Adaçal (Afyonkarahisar) Kireçtaşlarının Beton Agregaları Standar-dına Uygunluğunun Araştırılması,” Afyon Kocatepe Univer-sity Journal of Sciences, Türkiye.