View
220
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
YAPI MALZEMESĐNDE ÖZEL KONULAR -2-2-
Doç. Dr. Halit YAZICI
Yüksek Performanslı
betonlarhttp://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/
Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü
Arayüzey-Geçiş Bölgesi
Agrega Ara yüzey Çimento Hamuru
Arayüzey (ITZ)
� Đri Agreganın etrafını saran 10-50 µmkalınlığındaki geçiş bölgesi
� Bu bölge betonun diğer kısımlarından daha zayıf
� Mekanik özelliklere etkisi beklenenden daha fazla
Agrega Geçişbölgesi
Çimento pastası
Gerilme
Birim şekil değiştirme
agrega
beton
Çimento hamuru
Çimento hamuru ve
agrega kırılmaya kadar
doğrusal davranış
gösterir
Beton ise kırılmaya
kadar doğrusal davranış
göstermez
Eğriselliğin nedeni?
Mikro çatlak
Dayanımın %30’u
Dayanımın %50’si Kırılma anı
Dayanımın %75’i
Birim şekil değiştirme
Ger
ilm
e (%
Day
anım
ın)
� 1. Aşama (σ<0.3fc): Uygulanan gerilmenin basınç dayanımının %30’unun altında kaldığıaşamada geçiş bölgesindeki çatlaklar kararlıdır. Dolayısıyla gerilme-birim deformasyon eğrisi doğrusaldır.
� 2. Aşama (0.3fc<σ<0.5fc): Gerilme değeri basınçdayanımının %30’unu aştığı durumda gerilme arttıkça mikro-çatlakların uzunluğu, genişliği ve sayısı artmaya başlar. Dolayısıyla, gerilme arttıkça deformasyon gerilmeye oranla daha çok artar ve davranış doğrusallıktan uzaklaşmaya başlar. Ancak, basınç dayanımının %50’sine kadar geçiş bölgesinde bulunan mikro-çatlaklar kararlı kabul edilebilir, matristeki çatlama ihmal edilebilir düzeydedir.
� 3. Aşama (0.5fc<σ<0.75fc): Basınçdayanımının %50-60’ına ulaşıldığında matris çatlamaya başlar. Yükün daha da artmasıhalinde geçiş bölgesindeki çatlak sistemi kararsız duruma geçer ve bağlayıcı matristeki çatlakların yayılması artar. Sonuç olarak gerilme-deformasyon eğrisi yataya doğru belirgin biçimde eğilir.
� 4. Aşama (0.75fc<σ): Deformasyon enerjisi belirli bir yük altında çatlakların kendiliğinden yayılması için gerekli olan kritik seviyeye ulaşırsa sonuç kırılma olur. Gerilme artışıyla matriste ve geçişbölgesindeki çatlakların yayılma hızı yüksek olduğundan çatlak sistemi sürekli hale gelir, çok büyük deformasyonlar oluşur.
� Dış yükün uygulanmasından önce bile bağlayıcımatris ile iri agrega arasındaki geçiş bölgesinde mikro-çatlaklar mevcuttur. Bu çatlakların sayısı ve büyüklüğü diğer faktörlerin yanısıra, geçişbölgesinin dayanımına, betonun terleme karakteristiklerine ve kürüne bağlıdır. Normal kür koşulları altında (beton kurumaya veya termal büzülmeye maruzken) matris ile iri agrega arasındaki geçiş bölgesinde, elastisite modüllerinin farklıolmasından kaynaklanan ve çatlamalara sebep olan farklı deformasyonlar oluşur.
� Đri agregaların etrafında toplanan su filmi bu bölgede S/Ç oranını arttırır
� S/Ç oranının bu bölgede yüksek olması nedeniyle, iri agreganın çevresinde büyük kalsiyum hidroksit (kireç) ve etrenjit kristalleri oluşur.
� Bu bölge zayıf ve geçirimlidir
� Tabaka halindeki kireç kristalleri agrega yüzeyine dik yönelme eğilimindedir.
Çimento
Agrega
Boşluk, gözenek
Arayüzey-Geçiş Bölgesi
Agrega Ara yüzey Çimento Hamuru
Karakteristik Özellikler (ITZ)
� Matris ile kıyaslandığında daha büyük porozite
� CH (kalsiyum hidroksit) çökelmesi
� Daha büyük kristaller
� Silika dumanı gibi puzolanlar kullanımıarayüzeydeki poroziteyi azaltır
� 1. Dolgu etkisi
� 2.CH ile reaksiyon, puzolanik etki
Hafif agrega-ITZ ilişkisi
� Gözenekli hafif agregalar ile aderans daha iyi
� Termal işlemle yüksek sıcaklıkta üretilmişyapay hafif agregaların yüzeyindeki amorf silika ile CH reaksiyon yapabilir
� Karbonat kökenli agregalar çimento hamuru ile reaksiyona girerse aderans olumlu yönde gelişir.
Portland çimentosunda hidratasyon ürünlerinin oluşma hızları
Hidratsyon ürünlerinin oluşumunun priz süresine, geçirimliliğe, poroziteye, dayanıma etkisi
� Elektron mikroskobu ile büyütülmüş C-S-H jeli görüntüsü
� Elektron mikroskobunda büyütülmüş etrenjitkristali
10 dakika 3 saat 24 saat
Singenit
Kısa Etrenjit
C – S – H
Jips
Uzun Etrenjit
Portlantit
C-S-H
fazının uzunluğu (nm)
100
1600
Hidratasyon süresi (gün)
200 300 400
1400
1200
1000
800
600
400
500
200
0
0 600
C-S-H fazının en uzun parçacığı
C-S-H fazının en kısa parçacığı
Hidratasyon reaksiyonu
� Su/çimento oranı 0.63 olan çimento hamuru
� 100 cm3 çimento alırsak
� Çimento kütlesi Mc= 100*3.14= 314 g
� Su kütlesi Mw= 314*0.63= 200 g
� 1cm3 çimento hidratasyonundan yaklaşık 2 cm3 hamur elde ediliyor
� Sıfır porozite için gerekli su/çimento oranı:
S/Ç= 100/100*3.14 = 0.32
Đyi Hidrate olmuş hamurZayıf CSH Kristallerinin Birarayatoplanması
H: Büyük hekzogonalkristaller CH, C4ASH18, C4AH19 gibi
C: Hidratasyon ürünlerinin dolduramadığı kapilerboşluklar
Hidrate çimentodaki boşluklar� CSH içindeki jel boşlukları 5-25 AGeçirimliliği ve dayanımı etkilemezSünme ve kuruma büzülmesine biraz etkisi vardır
� Kapiler boşluklar > 50 nm geçirimliliği ve dayanımı etkiler< 50 nm sünme ve kuruma büzülmesine etkisi çoktur
� Hava boşluklarıHapsolmuş hava ∼3 mmSürüklenmiş hava 50-200 µm
Jel suyu
Kapiler su
Fiziksel olarak bağlı su
� Sertleşme: plastik kıvamın kaybolması, katılaşma
� Priz başlangıcı: katılaşmanın başlangıcı (>45-60 dak)
� Priz sonu: Tamamen katılaşma (<400-600 dak)
Ana bileşenler� C3S : çok reaktif, hidratasyon ısısı yüksek,
erken dayanımı yüksek (%50)� C2S: düşük hidratasyon ısısı, yavaş reaksiyon
(%25)� C3A: yüksek hidratasyon ısısı, sülfatlı
ortamda problemli (%10)� C4AF: %10� Alçıtaşı: %5, prizi kontrol etmek için katılır.
Bas
ınç
daya
nım
ı(M
Pa) C3S
C2S
C3A
C4AF
Zaman (gün)
Bogue - Lerch
80
60
40
20
00 100 200 300 400
80
20
40
60
100
0 15 30
15
30
0
Bas
ınç
daya
nım
ı(M
Pa)
C3S
C2S
C3A
C4AF
C2S
C3S
C4AF
C3A
Zaman (gün)
Beaudoin - Ramachandran
00 200 300 400100
Priz sırasında ve hidratasyonun erken aşamalarında ısı çıkışı
� Type I General Purpose
� Type II Moderate heat of hydration and sulfateresistance (C3A< 8%) : general construction, seawater, mass concrete
� Type III High early strength (C3A < 15%) : emergency repairs,precast, winter construction.
� Type IV Low heat ( C3S < 35%, C3A < 7%, C2S > 40%):mass concrete
� Type V - sulfate resistant ( C3A < 5%) : sulfate in soil, sewers
Çimento tipinin dayanıma etkisi
Çimento tipinin hidratasyon ısısına etkisi
Đnceliğin dayanım gelişimine etkisi
Đnceliğin hidratasyon ısısına etkisi
Sıcaklığın hidratasyon ısısına etkisi
� Calcium aluminate cement concretes are generally not recommended for structural use. This is because the principalhydration product, CAH10, is unstable under ordinaryconditions. It gradually transforms into a stable phase, C3AH6, which has a cubic structure and is denser. The CAH10-to-C3AH6 conversion is associated with a large increase in porosity and therefore a corresponding decrease in strength.
YAPI MALZEMESĐNDE ÖZEL KONULAR -2-2-
Doç. Dr. Halit YAZICI
Yüksek Performanslı
betonlarhttp://kisi.deu.edu.tr/halit.yazici/
Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü
Recommended