ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASItez.sdu.edu.tr/Tezler/TF00990.pdf · 2020. 8. 20. · yapılmıştır. Bulunan değerlerin standart

ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Hakan SARIKAYA

Danışman Yrd.Doç.Dr. Celalettin BAŞYİĞİT

YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI

ISPARTA 2006

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Hakan SARIKAYA


ISPARTA 2006

ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK

ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI Hakan SARIKAYA


ISPARTA 2006

Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürlüğüne;

Bu çalışma jürimiz tarafından Yapı Eğitimi Anabilim Dalı’nda YÜSEK LİSANS

TEZİ olarak kabul edilmiştir.

Başkan : Yrd. Doç. Dr. Celalettin BAŞYİĞİT ( Danışman )

Üye : Prof. Dr. Mümin FİLİZ

Üye : Yrd. Doç. Dr. Mustafa TÜRKMEN

ONAY

Bu tez ... / ... /2006 tarihinde Enstitü Yönetim Kurulunca belirlenen yukarıdaki jüri

üyeleri tarafından kabul edilmiştir.

… / … /2006

Prof. Dr. Fatma GÖKTEPE

S.D.Ü. FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRÜ

İÇİNDEKİLER

Sayfa

İÇİNDEKİLER ………………………………………………………………. i

ÖZET ………………………………………………………………………… iii

ABSTRACT ………………………………………………………………….. iv

ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR ……………………………………………………... v

SİMGELER DİZİNİ …………………………………………………………. vi

ŞEKİLLER DİZİNİ ………………………………………………………….. vii

ÇİZELGELER DİZİNİ ………………………………………………………. ix

1. GİRİŞ ……………………………………………………………………… 1

1.1. Zeolitler ………………………………………………………………….. 4

1.2. Zeolitlerin İnşaat Sektöründe Kullanım Alanları ………………………... 6

1.3. Önceki Çalışmalar ……………………………………………………….. 9

2. MATERYAL ve METOD ………………………………………………… 12

2.1. Çimentonun Sağlanması ………………………………………………… 12

2.2. Kimyasal Katkı ………………………………………………………….. 13

2.3. Su ………………………………………………………………………... 14

2.4. Agreganın Sağlanması …………………………………………………... 16

2.5. Agrega Deneyleri ………………………………………………………... 16

2.6. Beton Karışım Hesapları ………………………………………………… 19

2.7. Betonların Üretimi ………………………………………………………. 24

2.8. Beton Deneyleri …………………………………………………………. 26

3. DENEY SONUÇLARI ……………………………………………………. 32

3.1. Zeolit ve Normal Agregaya ait Özellikler ……………………………….. 32

3.1.1. Granülometri Analizi ………………………………………………….. 32

3.1.2. Birim Ağırlık ………………………………………………………….. 35

3.1.3. Özgül Ağırlık ………………………………………………………….. 37

3.1.4. Su Emme ………………………………………………………………. 40

3.2. Zeolit Agregalı Betonların Özellikleri …………………………………... 42

3.2.1. Zeolit Agregalı Betonların Fiziksel Özellikleri ……………………….. 42

3.2.2. Zeolit Agregalı Betonların Mekanik Özellikleri ………………………. 43

4. TARTIŞMA ve SONUÇ ……………………………..……………………. 53

5. KAYNAKLAR ……………………………………………………………. 54

ÖZGEÇMİŞ ………………………………………………………………….. 59

ÖZET

ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK

ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Hakan SARIKAYA

Bu çalışmada Atabey agregası ile Manisa-Gördes bölgesinden çıkartılan zeolit

agregası kullanılmıştır. Bu agregalar ile elde edilen betonların üzerinde deneyler

yapılarak fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır.

Deneysel çalışmalarda Atabey agregası ve zeolit agregasının elek analizi deneyi

yapılmıştır. Bulunan değerlerin standart değerler dışında olduğu görülerek bir

iyileştirme yapılmıştır. İyileştirilmiş agregalar üzerinde deneyler yapılmıştır. Atabey

ve zeolit agregalarından su/çimento oranı 0,50 olan 350 dozlu katkılı ve katkısız

olmak üzere sekiz farklı seri beton numuneler üretilmiştir.

Deneysel çalışmalar sonucu üretilen betonların Ultrases hızı, zeolit miktarı arttıkça

Ultrases hızı da artmıştır, Katkılı betonun Ultrases hızı ise normal betona göre

yüksektir. Üretilen betonların Schmidt Sertlikleri, zeolit miktarı arttıkça Schmidt

Sertlikleri azalmıştır. Katkılı betonun Schmidt Sertlikleri ise normal betona göre

yüksektir. Üretilen betonların Basınç dayanımları zeolit miktarı arttıkça basınç

dayanımları azalmıştır. Katkılı betonun Basınç dayanımları ise normal betona göre

yüksektir. Katkılı betonun Eğilme dayanımları ise zeolit miktarı arttıkça eğilme

dayanımı azalmıştır.

Anahtar kelimeler: Normal beton, Hafif beton, Zeolitli beton

ABSTRACT

RESEARCH OF PHYSICAL AND MECHANICAL

CHARACTERISTICS OF ZEOLITE ADDED CONCRETES

Hakan SARIKAYA

In this study, we have used Atabey aggregate and zeolite aggregate removed from

Manisa-Gördes region. We have carried out some surveys on concrete which was

obtained by using these zeolites, the physical and mechanical properties of concrete

have been analyzed.

In this study we have Atabey aggregate and zeolite aggregate use of sieve analysis.

We have improved the results of the analysis because the normal results weremuch

more beyond the standard valves. Eight different concrete samples whose water and

cement ratios are 0,50 and which are 350 doses have been produced from Atabey and

zeolite aggregates and these concretes differs in that they are both admixtures and

witness admixtures.

Ultra sound speed of the concretes produced by experimental studies increased as the

zeolite amout was increased . Ultra sound speed of admixtures concrete is higher

than the normal concrete. Schmidt stifness reduced as the zeolite amount increased.

Schmidt stifness of admixtures concrete is higher than the normal concrete. Pres

strenght admixtures concrete is higher than normal concrete. Droop strenght of that

concretes reduced as the zeolite amount was increased.

Key words: Normal concrete, Lightweight concrete, Zeolite concrete

ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR

Bu çalışmada normal Atabey agregası ile Manisa-Gördes bölgesinden çıkartılan

zeolit agregasının fiziksel özellikleri tespit edilmiş ayrıca bu agregalar ile elde edilen

betonların üzerinde deneyler yapılarak fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmıştır.

Tez çalışmam süresince tezimi yöneten ve çalışmalarımda ilgi ve teşviklerini

esirgemeyen, danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Celalettin BAŞYİĞİT’ e şükranlarımı

sunarım. Çalışmam boyunca desteklerini yardımlarını benden esirgemeyen Yrd. Doç.

Dr. Şemsettin KILINÇARSLAN’ a ve Yapı Eğitimi Bölüm başkanı Prof. Dr. Mümin

FİLİZ’ e ve akademik personeline en içten teşekkürlerimi sunarım.

“Zeolit Katkılı Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması” adlı ve

YL–094 numaralı çalışma SDÜ Bilimsel Araştırma Projesi tarafından

desteklenmiştir. SDÜ bilimsel Araştırma Projesi Komisyon üyelerine ve projenin

kabul edilmesinde emeği geçenlere teşekkür ederim.

Ayrıca yetişmemde emeği geçen aileme ve hoş görülerinden dolayı nişanlım

Hatice DELİCE’ ye çok teşekkür ederim.

SİMGELER DİZİNİ

Ç Karışımdaki çimento miktarı

A1 Karışımdaki ince malzeme miktarı

δA1 İnce malzemenin yoğunluğu

A2 Karışımdaki kaba malzeme miktarı

δA2 Kaba malzemenin yoğunluğu

δç Çimentonun yoğunluğu

H 1 m3 Betondaki Hava Miktarı

V Ultrases hızı

L Numune boyu

t Ultrases geçiş süresi

σ Basınç dayanımı

P Kırılma yükü

A Numunenin Alanı

fcf Eğilme dayanımı

F En büyük yük

L Mesnet silindirleri arasındaki açıklık

d1, d2 Numunenin en kesit boyları

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 2.1. Terazi ……………………………………………………………… 17

Şekil 2.2. Elek analizi deneyinde kullanılan standart elekler ………………… 17

Şekil 2.3. Etüv ………………………………………………………………... 18

Şekil 2.4. N 35 beton serisinin hacimce karışım oranları ……………………. 21

Şekil 2.5. NZ 10 beton serisinin hacimce karışım oranları …………………... 22



Şekil 2.8. NK 35 beton serisinin hacimce karışım oranları ………………….. 23

Şekil 2.9. NZK 10 beton serisinin hacimce karışım oranları ………………… 23

Şekil 2.10. NZK 30 beton serisinin hacimce karışım oranları ……………….. 23

Şekil 2.11. NZK 50 beton serisinin hacimce karışım oranları ……………….. 24

Şekil 2.12. 10x10 cm küp kalıplar …………………………………………… 25

Şekil 2.13. Düşey eksenli cebri karıştırmalı beton mikseri ………………….. 25

Şekil 2.14. Sarsma tablası ……………………………………………………. 26

Şekil 2.15. Schmidt çekici ve deneyin yapılışı ………………………………. 27

Şekil 2.16. Ultrases aleti ……………………………………………………... 28

Şekil 2.17. 300 ton kapasiteli beton presi ……………………………………. 29

Şekil 3.1. Normal agreganın granülometri eğrisi (dmax =16 mm) ……………. 32

Şekil 3.2. Zeolitin granülometri eğrisi (dmax =16 mm) ………………………. 33

Şekil 3.3.İyileştirilmiş ve beton yapımında kullanılacak olan Atabey ve

Zeolit agregalarının ortak granülometri eğrisi ……………………………….. 34

Şekil 3.4. Normal agreganın birim ağırlık değerleri …………………………. 36

Şekil 3.5. Zeolit agregasının birim ağırlık değerleri …………………………. 37

Şekil 3.6. Normal agrega ve Zeolit agregasının özgül ağırlık değerleri ……... 39

Şekil 3.7. Normal agrega ve Zeolit agregasının su emme yüzdeleri …………. 41

Şekil 3.8. Üretilen beton numunelerin çökme değerleri ……………………... 43

Şekil 3. 9. Betonların Ultrases Hızları ……………………………………….. 44

Şekil 3.10. Betonların Schmidt Sertlikleri …………………………………… 44

Şekil 3.11. Betonların 7 günlük Basınç Dayanımları ………………………… 45

Şekil 3.12. Betonların 28 günlük Basınç Dayanımları ……………………….. 46

Şekil 3.13. Betonların 90 günlük Basınç Dayanımları ……………………….. 46

Şekil 3.14. N 35 beton serisinin basınç dayanımları …………………………. 47

Şekil 3.15. NZ 10 beton serisinin basınç dayanımları ……………………….. 47



Şekil 3.18. NK 35 beton serisinin basınç dayanımları ……………………….. 49

Şekil 3.19. NZK 10 beton serisinin basınç dayanımları ……………………... 49



Şekil 3.22. Katkılı beton serisinin eğilme dayanımları ………………………. 51

Şekil 3.23. Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün ) ( Katkı

kullanılmamış beton ) ………………………………………………………… 52

Şekil 3.24. Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün )( Katkı

kullanılmış beton ) …………………………………………………………… 52

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Çizelge 2.1. PÇ 42,5 çimentosunun kimyasal özelikleri ……………………... 12

Çizelge 2.2. PÇ 42,5 çimentosunun fiziksel ve mekanik özelikleri ………….. 13

Çizelge 2.3. S.D.Ü. şebeke suyunun kimyasal analizleri …………………….. 15

Çizelge 2.4. Beton yapımında kullanılan agrega yüzdeleri …………………... 19

Çizelge 2.5. Üretilen betonların karışım yüzdeleri …………………………... 20

Çizelge 2.6. Karışıma giren beton bileşenleri (kg/m3) ……………………….. 21

Çizelge 2.7. Betonların Schmidt Sertlikleri ………………………………….. 27

Çizelge 2.8. Betonların Ultrases Hızları ……………………………………... 28

Çizelge 2.9. Betonların 7 günlük basınç dayanımları ………………………... 30

Çizelge 2.10. Betonların 28 günlük basınç dayanımları ……………………... 30

Çizelge 2.11. Betonların 90 günlük basınç dayanımları ……………………... 31

Çizelge 2.12. Betonların 28 günlük eğilme dayanımları ……………………... 31

Çizelge 3.1. Normal agreganın elek analizi deney sonuçları ………………… 32

Çizelge 3.2. Zeolitin elek analizi deney sonuçları …………………………… 33

Çizelge 3.3. Normal agrega için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri.. 35

Çizelge 3.4. Normal agrega birim ağırlıkları (gr / cm3) ……………………… 35

Çizelge 3.5. Zeolit agregası için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri.. 36

Çizelge 3.6. Zeolit Birim Ağırlıkları (gr / cm3) ……………………………… 37

Çizelge 3.7. Normal agrega için özgül ağırlık deney değerleri ……………… 38

Çizelge 3.8. Zeolit agregası için özgül ağırlık deney değerleri ………………. 38

Çizelge 3.9. Agregaların özgül ağırlık değerleri ……………………………... 39

Çizelge 3.10. Normal agreganın su emme deney değerleri ………………….. 40

Çizelge 3.11. Zeolit agregasının su emme deney değerleri ………………….. 40

Çizelge 3.12. Zeolit ve normal agreganın su emme yüzdeleri ……………….. 41

Çizelge 3.13. Betonların birim ağırlığı ve su emme yüzdeleri ………………. 42

Çizelge 3.14. Üretilen beton numunelerin çökme miktarları ………………… 42

Çizelge 3.15. Betonların Ultrases Hızları ……………………………………. 43

Çizelge 3.16. Betonların Schmidt Sertlikleri ………………………………… 44

Çizelge 3.17. Betonların Basınç Dayanımları ………………………………... 45

Çizelge 3.18. Betonların Eğilme Dayanımları ……………………………….. 51

1. GİRİŞ

Beton; kum, çakıl, kırma taş veya diğer agregaların su, bazı katkı maddeleri ve

çimento ile birlikte meydana getirdiği bir bileşimdir. Bileşime giren malzemeler özel

olarak oranlandığı zaman karışım herhangi bir yere dökülebilir ve ebadı ile şekli

önceden belli kalıpların şeklini alabilen plastik bir kütle meydana getirir.

Çimentonun hidratasyonu sonunda beton, birçok gayeler için kullanılabilecek

mukavemete ve sertliğe erişir.

Beton teknolojisinin tarihi ancak 1850 yıllarında, betonda ilk teçhizatın

kullanılmasına kadar gitmektedir. Bu tarih, çimento patentinin alınışından 25 yıl

kadar sonrasına rastlar. Betonarme yapıların önem kazanması 19. yüzyıl başında

olmuştur. Beton malzemeleri ve sertleşmiş beton özellikleri hakkında en ayrıntılı

araştırmaların yapılması ve karışım hesapları için esasların getirilmesi, 1950–1960

yılları arası rastlanır. Daha sonraki yıllarda betonun uzun süredeki davranışı, döküm

tekniği, ekipman, kalitesinin devamlılığı, kalite kontrolü deneyleri, betonda

ekonomiyi artırma, daha zor şartlarda beton yapıların inşası, yeni malzemeler, katı

maddeleri, iş programlaması, yönetimi ve ekonomisi konularında büyük gelişmeler

olmuştur. Ancak, betonun temel özellikleri konusunda 1950–1960 yıllarında getirilen

esaslarda büyük bir değişiklik olmamıştır. Yalnız, gelişen teknoloji ile

kullanılabilecek özel beton tipleri getirilmiştir.

Uzun yıllar hafif agregalı beton, duvar ve blok eleman üretiminde kullanılan bir

malzeme olarak görülmüştür. 1950’ lerden sonra hafif agregalı betonun taşıyıcı

olarak kullanılması gündeme gelmiştir. Yapay hafif agregaların üretimine başlanması

ile, yüksek dayanımlı hafif agregalı betonlar üretilmeye başlanmıştır. Günümüzde

kullanılmakta olan hafif betonları üretmek için beton içinde çeşitli yöntemlerle

boşluk oluşturmak genel kuraldır. Ancak boşluk oluşturma ya harç içinde veya iri

agrega daneleri arasında yapılır. Hafif betonlar öncelikle ekonomik olmaları

nedeniyle kullanılırlar. Çok katlı yapıların artması sonucu, yapı yüklerinde azalma

sağlama gereği de ortaya çıkmaktadır. Hafif agregalı beton kullanarak, çelik

gereksinimi azalmakta, temellerde ve diğer taşıyıcı yapı kısımlarında tasarruf

sağlanmakta, depreme karşı daha güvenilir yapı elde edilmektedir. Betonun ağırlık

olarak hafif olması yani ağırlığının azalması sonucu taşıma kolaylığı ve inşaat

yerinde montaj kolaylığı sağlamaktadır. Üstün yanlarının yanında, hafif agregalı bazı

olumsuz ve sorun oluşturan yanları da vardır. Hafif agregaların pürüzlü yüzeye sahip

olması nedeniyle, doğal agregaya göre işlenebilirliği daha az beton elde

edilebilmektedir. Belirli bir dayanım sağlamak için çimento gereksinmesi daha fazla

olmaktadır. Diğer bir olumsuzluk, yapay hafif agregaların doğal agregalara oranla

pahalı olmalarıdır. Ancak bu nedenle oluşan maliyet artışı, taşıma masraflarının

azalması ile dengelenmektedir. Hafif agregalı beton üretiminde daha fazla itina

gerekmektedir. Boşluklu olmaları nedeniyle dayanımları düşük, su emme oranları

yüksek ve elastisite modülleri düşüktür. Bu nedenle taşıyıcı betonarme eleman

üretiminde hafif beton kullanılacaksa, hesaplarda farklı kriterler kullanmak gerekir.

Hafif betonlar; kullanılan hammaddeye ve yapım tekniğine göre aşağıda açıklandığı

gibi başlıca üç şekilde üretilir.

a) Karışımda normal agregalar ( kum, çakıl, kırma taş) yerine hafif agrega

kullanarak üretilen, hafif mineral agregalı betonlar,

b) Beton veya harç kütleleri içinde çok miktarda boşlukların oluşturulmasıyla

elde edilen boşluklu, köpüklü veya gaz beton gibi adlar alan betonlar,

c) Karışımda genellikle normal iri agrega kullanılarak üretilen ince agregasız

betonlardır.

Hafif agregalarla yapılan betonun özellikleri agreganın mineralojik yapısı ile birlikte

granülometrik dağılımına, çimento miktarına, su-çimento oranına ve sıkışma

derecesine bağlıdır. Sertleşmiş betonların birim ağırlığı, su emmesi, dayanımı ve ısı

yalıtımı birbirleriyle ilişkili olan özellikleridir.

Betonun tüm mekanik özellikleri arasında en önemli olanı ve değeri en yüksek olanı

basınç dayanımıdır. Ancak betonun çekme dayanımı oldukça zayıftır. Malzemenin

bu özelliği göz önüne alınarak betonarme yapı sistemi doğmuştur. Beton gevrek bir

malzemedir. Çekme dayanımının çok küçük olması nedeniyle, pratikte beton

yalnızca basınca çalıştırılır. Basınç dayanımı betonun tüm olumlu nitelikleriyle

paralellik gösterir. Ayrıca betonun kalitesi basınç dayanımı ile tanımlanır. Betonun

en önemli özelliği olan basınç dayanımı zamanın artan bir fonksiyonudur ve dayanım

artımı yıllarca sürebilir. Ancak betonarme yapılarda genel olarak 28 günlük dayanım

esas alınarak, emniyet gerilmeleri saptanmaktadır.

Hafif betonun dayanımı agrega dayanımı ve çimento hamuru dayanımı tarafından

oluşturulur. Hafif agregaların dayanımı sertleşmiş çimento hamuru dayanımından

düşüktür. Bu nedenle genel bir kural olarak hafif betonlarının dayanımlarının da

genellikle çimento hamuru dayanımından düşük değerlerde olabileceği söylenebilir.

Aynı çimento dozajında, agrega dayanımı azaldıkça hafif betonun dayanımı düşük

değerler almaktadır. Hafif agregalı betonların dayanımlarının çimento dayanımına

bağlı olarak doğrusal bir şekilde değişir fakat dayanımdaki gerçek değişmenin farklı

agregalar nedeniyle oluşmaktadır. Hafif agregalı betonlarının çoğunun dayanımdaki

artış, zamana bağlı olarak normal betonda olduğu gibi gelişir.

Dünya nüfusu her geçen yıl hızla artan bir hal almıştır. Artan nüfusa paralel olarak

gelişen teknoloji insanlık rahatlığı açısından çok yönlü taleplerin artmasına sebep

olmuştur. Dünya üzerinde gelişen doğal afetler güvenli yapı gereksinimini, artan

nüfus ve teknolojiye rağmen temiz bir çevrede yaşama isteğini, enerjinin tasarrufuna

ve buna benzer başlıca taleplerdir. Bu taleplerin karşılanması amacıyla yapılacak

yatırımların yeni teknoloji üretimini belirleyen ana faktörler, ekonomiklik ve çevre

dostu olmasıdır. Yapı endüstrisinde ısı ve ses yalıtımı yüksek, ısıya dayanıklı, hafif,

yüksek basınç dayanımlı, elde edilişi ve kullanımı rahat malzemelere ihtiyaç

duyulmaktadır. Yapısal özelliklerinin yanında ekonomiklik ve dekoratif özellikte de

olması arzu edilen bir özelliktir.

Yapılan araştırmalar sözü edilen özellikleri taşıyabilen malzemenin zeolitlerden

üretilebileceği saptanmıştır. Zeolit, geniş anlamındaki tanımıyla alkali ve toprak

alkali katyonları ihtiva eden sulu alümina silikat olarak tanımlanır. Doğal zeolitler

yaygın kullanım alanlarının varlığı ve büyük pazar potansiyeline rağmen, birçok

Pazar alanında daha yeni yeni kabul görmeye başlamıştır. Zeolitler endüstriyel

alanlarda kullanılabildiği 1940’ lı yıllarda ortaya konulmasına rağmen tali mineral

olarak volkanik kayaçların boşluk ve çatlaklarında bulunduğunun bilinmesi

kullanımlarını sınırlamıştır. Ancak 1950’li yıllardan sonra denizel ve gölsel tüflerin

de zeolit içerdiklerinin saptanmasıyla zeolitlerin kullanım alanları hızla genişlemiştir.

1.1. Zeolitler

Zeolit doğal ya da yapay olmak üzere atomik düzeyde gözenekli yapıya sahip sulu

alümina silikat bileşiklerine verilen isimdir. İlk olarak İsveç’ li mineralog Fredrick

Cronstedt tarafından 1756 yılında bulunmuştur. Bu kristaller ısıtıldıklarında

yapılarında bulunan suyun köpürmesinden dolayı Yunanca kaynayan taş anlamına

gelen Zeolit adını almıştır.

1756 yılında İsveçli kimyacı ve mineralog Frederic Cronstedt’ in bir bakır

madeninde yeni bir mineral bulmasıyla tanımlanan doğal zeolitler iki asır boyunca

yalnızca volkanik kayaçların boşluklarında yer alan mineraller gözüyle bakılmış ve

kristal yapının analizi yapılmamıştır. Zeolitler üzerinde ilk deneysel çalışmalar 1857

yılında A. Dumour tarafından yapılan zeolitlerin su tutma tersinirliği ile 1858 yılında

E. Erchorn’ un gerçekleştirdiği iyon değişim özelliklerinin incelenmesi üzerinde

yoğunlaşmıştır.

Dünya zeolit rezervlerini tam olarak tespit edilmiş rakamlarla vermek mümkün

değildir. Dünyada zeolit oluşumları 1950’ lerden sonra saptanmaya başlamış ve

hemen hemen bütün kıtalarda yaygın olarak görülmüştür. Yeryüzünde sedimanter

kayaçlarda en fazla klinoptilolit mevcut olmakla birlikte, en az onun kadar ticari

değeri olan mordenit, filipsit, şabazit, erionit ve analsim minerallerine de oldukça sık

rastlanmaktadır. Zeolit konusunda rezerv miktarlarından ziyade, tespit edilen

oluşumlarından mineralojik-kimyasal-fiziksel detay araştırmalarının yapılıp

yapılmadığından bahsetmek daha yerinde olacaktır. Çünkü özellikle

volkanosedimanter bölgelerde tesbit edilen zeolit oluşumları, en kaba tahminler ile

ve tüm sınır değerleri en düşük seviyelerde tutulsa bile milyar ton’ lar ifade

edilebilen yayılmalara sahiptir. Bu tip jeolojik bölgelere sahip ülkelerin birçoğu

yüksek zeolit rezervlerine sahiptir. Bu durumda teknolojik parametreler açısından

araştırmalarını tamamlamış ülkeler sanki dünya ülkeleri arasında en büyük rezervlere

sahip gibi görünmektedir. Bu değerlendirmeler çerçevesinde önemli zeolit üreticisi

olan Küba, Eski SSCB, A.B.D, Japonya, İtalya, Güney Afrika, Macaristan ve

Bulgaristan’ ın önemli rezervlere de sahip olduğu söylenebilir.

Ülkemiz ise doğal zeolitler açısından ideal jeolojik ortamlara sahip olmasına rağmen,

ülkemizde ilk defa 1971 yılında Gölpazarı-Göynük civarında analsim oluşumları

saptanmıştır. Daha sonra Ankara’nın batısında analsim ve klinoptilolit yatakları

bulunmuştur. Volkano tortul oluşumlarının gözlenebildiği ülkemizde daha çok

klinoptilolit ve analsim türleri yoğunlukta olup diğer türlere çok az rastlanılmıştır.

Türkiye’ de detaylı etüdü yapılmış tek zeolit sahası Manisa –Gördes civarındaki

MTA ruhsatlı sahadır. Sahada 18 milyon ton görünür zeolit rezervi ve 20 milyon ton

zeolitik tüf rezervi tespit edilmiştir. Balıkesir-Bigadiç bölgesinde ise, Türkiye’nin en

önemli zeolit yaltaklanmaları tespit edilmiş olup kolaylıkla işletilebilir. Nitelikte

yaklaşık 500 milyon ton rezerv 1995 yılında tahmin edilmektedir. Diğer bölgelerde

detaylı bir çalışma yapılmamış olup, ülkemiz genelinde toplam rezervin 50 milyar

ton civarında bulunduğu tahmin edilmektedir.

Ülkemizde kesin doğal zeolit rezerv tespit çalışması bulunmamaktadır. Bunun

başlıca nedeni, henüz bilinen zeolit oluşumlarının birçoğunda volkanik içerisindeki

zeolit zonalarının sınırlarının belirlenmemiş olmasıdır. Ancak, Gördes, Bigadiç,

Emet, Kırka ve Karamürsel gibi bazı bölgeler için gerekli zeolitli zonlar gerekse

kayaç içerisindeki zeolit oranları ile ilgili yapılan ayrıntılı çalışmalar milyarlarca ton

zeolit tüf rezervini ortaya koymuştur. Özellikle Gördes ve Bigadiç’de kayaç

içerisindeki zeolit oranı ortalama % 80 civarındadır.

Türkiye’ deki yatakların büyüklüğü ve kalitesine rağmen işletilebilirliği ve kullanım

alanları üzerindeki bilgilerin azlığı, zeolit kaynaklarının değerlendirilmesine engel

olmaktadır. Dünyada doğal zeolitlerin kullanımı ve üretimi hızla gelişmekte ise de

ülkemizde bu zamana kadar, zeolit üretimi yapılmamıştır. Pilot çapta ürün kullanımı

belirleme çalışmaları için küçük yapılmaktadır.

1.2. Zeolitlerin İnşaat Sektöründe Kullanım Alanları

Zeolitler inşaat sektöründe başlıca şu şekillerde kullanılırlar.

• Puzzolan çimento

• Hafif agrega

• Boyutlandırılmış taş

Doğal zeolitlerin sulu alt yapılarda kullanılacak puzzolan çimento üretiminde

kullanılması, yüksek silis içermeleri nedeniyle betonun katılaşma sürecinde açığa

çıkan kirecin nötrleşmesine sağlayabilmektedir.

İlk puzzolan çimentosu yol, su geçidi ve kamu binalarının yapılması için Napoli

yakınlarındaki zeolitik tüfler kullanılarak İtalya tarafından üretilmiştir. Zeolitik

puzzolan çimentoları sürekli su ile temas içinde olan yapılarda etkin bir biçimde

kullanılmaktadır. Zeolitik tüfler dünyanın birçok yerinde içlerinde zeolit olduğu

bilinmeden yalnız silis bileşimlerinden yararlanılmak amacıyla kullanılmaktadır.

Yugoslavya, Bulgaristan ve Almanya’ da büyük miktarlarda zeolitik tüf, puzzolan

çimentosu üretimi için işletilmektedir.

Zeolitler 200 yıldan beri yapı taşı olarak kullanılmışlardır. Zeolitli tüflerin hafif oluşu

kadar dayanıklı oluşları ve kolaylıkla kesilip işlenebilmeleri de yapı taşı olarak

kullanılmalarının en önemli nedenleridir. Güney Meksika’ da birçok binalar % 90

mordenit ve klinoptilolit içeren zeolitik tüflerden kesilmiş taşlardan yapılmışlardır.

Aynı şekilde Japonya’ nın Otsunomiyo kenti yakınlarında yüzlerce yıldır yapı taşı

olarak işletilen zeolitler 100 metreden fazla kalınlığa sahiptirler. Bu yapı taşı olarak

işletilen zeolitler, % 80–85 klinoptilolit yanında az miktarlarda montmorilonit,

kaledonit ve volkanik cam içerirler. Orta İtalya’ daki ünlü Napoli kentinin hemen

hemen tüm binaları büyük miktarlarda şabazit ve filipsit içeren sarı zeolit tüflerinden

yapılmışlardır. Orta Avrupa’ daki birçok büyük binalarda, Almanya’ daki Leacher

bölgesindeki zeolitik tüflerden kesilmiş yapı taşları kullanılmıştır. Avrupa’ daki

birçok ülkede, zeolitlerin yapı endüstrisinde değişik biçimlerde kullanılma olanakları

araştırılmaktadır. Klinoptilolit, perlit gibi, 1200–1400 oC’ ye kadar ısıtıldığında,

içerdiği suyun ani olarak buhar fazına geçmesi ile genleşmekte ve bu anda soğuma

sağlanırsa hafif ve gözenekli bir silikat malzemesi oluşmaktadır. Böylece

genleştirilmiş zeolitlerde yoğunluk 0,8 g/cm3 ‘ e kadar düşmekte, gözeneklilik de %

65’ e kadar çıkabilmektedir.

Genleştirilmiş doğal zeolitlerin sıkışma ve aşınmaya karşı dayanımı daha yüksek

olup, genleştirilmiş hafif agrega üretilmektedir. Doğal zeolitik tüfler düşük ağırlıklı,

yüksek gözenekli, homojen, sıkı-sağlam yapılıdırlar. Bu özelliklerinden dolayı hafif

yapı taşı olarak yapı endüstrisinde kullanımları mümkündür.

Gelişmiş ülkelerde doğal zeolitlerin yapı endüstrisinde kullanımı görülmektedir. Bu

ülkelerin başında Rusya, Kanada, A.B.D., Japonya ve Belçika gelmektedir. Özellikle

Rus bilim adamları doğal zeolitlerden yapı endüstrisinde, dekoratif süslemelerde

kullanılması için çalışmalar yapmışlar ve bu çalışmaların sonuçlarını patent alarak

hayata geçirmişlerdir.

Zeolitik tüf yatakları birçok ülkede puzzolonik hammadde olarak kullanılmaktadır.

Zeolit puzzolanları, son beton ürününün daima yeraltı su korozyonuna maruz

kalacağı hidrolik çimentolarda, önemli uygulamalar bulmaktadır. Zeolitlerin sulu

altyapılarda kullanılacak puzzolan çimento üretiminde kullanılması, yüksek silis

içermeleri nedeniyle, betonun katılaşma sürecinde açığa çıkan kirecin nötrleşmesini

sağlayabilmektedir.

Zeolitik tüfler, düşük ağılıklı, yüksek gözenekli, homojen, sıkı-sağlam yapılıdırlar.

Kolayca kesilip işlenebilmeleri ve hafiflikleri ile iyi bir yapı taşı olarak

kullanılabilirler. Doğal zeolitlerden elde edilen hafif yapı malzemelerinin

kullanılmasıyla, yapı ağırlıklarının azaltılması sonucu, deprem güvenliğinin artması

da sağlanacaktır. Bu malzemelerin hafif olması yapıların taşıyıcı sistemlerinde

ekonomi sağlandığı gibi, deprem yüklerine karşı güvenliği de arttırmaktadır.

Doğal zeolitlerin kullanılmasıyla elde edilen hafif yapı malzemeleri, yüksek ısı

yalıtım özelliği ile ısıtma ve soğutma sistemlerinin hem ilk yatırımlarında hem de

yapıların kullanımları süresince ortaya çıkan enerji harcamalarında önemli tasarruflar

sağlayacaktır. Bu malzemelerin istenilen boyutlarda üretilebilmesi, ahşap gibi kolay

işlenebilmesi, delme ve oyma işlemlerinin çok kolay gerçekleşebilmesi, milimetrik

duyarlıktaki boyutları nedeniyle düzgün derzler elde edilmesi, sıva işlemlerinin en az

kalınlıklara indirilmesi mümkündür. Bütün bunların sonucunda elde edilen düzgün

yüzeyler nedeniyle bu malzemelerin üretilmesi, yapımcılara çağdaş teknolojinin

üstün özelliklerini sunacaktır.

Doğal zeolitlerden yapılan hafif yapı malzemelerinin, taşıma ve işçilik giderlerinde

önemli tasarruf sağlayacağı bir gerçektir. Bu malzemeler ile yapılan yapının ağılığı

azalacak ve deprem güvenliği artacaktır. Bu malzemelerden yapılan blokların düzgün

yüzeyli ve düzgün kenarlı olması, duvarların sıvasız bırakılmasına veya sadece ince

sıva ile sıvanması olanak verecektir. Bu malzemelerin çeşitli yüksek dayanım gücüne

sahip türde üretilmeleri mümkündür. Bu malzemeler yüksek düzeyde ısı yalıtım

özelliğine sahiptirler. Doğal zeolitlerin özelliklerinden dolayı bu malzemeler, iklim

ve çevre koşullarından etkilenmez. Dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Bu malzemelerin

hafifliği nedeniyle, büyük boyutlarda üretilmesi mümkündür. Büyük boyutlu ve

düzgün yüzeyli bloklarla duvar örülmesi özel bir beceri gerektirmez. Ahşap gibi

kesilebilir, delinebilir, tesisat kanalları açılabilir. Bu özellikleri ile yapımı hızlandırır,

malzeme israfını ortadan kaldırır. Doğal zeolitlerden yapılan bu yapı malzemelerinin

ataşe dayanıklı olması yangın güvenliğini artırır ve yangından korunmuş mekânların

yaratılmasını sağlar.

Avrupa'nın bilinen ve ana hammadde olarak silika kumu kullanarak hafif inşaat

blokları üreten "Autoclaved Cellular Concrete, (ACC)" teknolojisine rakip olarak

geliştirilen yeni bir teknolojide doğal zeolitler kullanılarak daha ekonomik olarak

daha üstün özelliklerde hafif inşaat blokları geliştirilmiştir.

"Light Zeolite Concrete (LZC)" olarak adlandırılan bu yeni hafif inşaat bloklarının

bazı özellikleri aşağıda özetle verilmektedir.

• LZC değişik yoğunluklarda üretilebilmektedir. 750–1000 kg/m3 yoğunluklar

en yaygın olanlardır. Bu yoğunluklarda üretilen hafif inşaat blok'unun

sıkıştırılabılme gücü (compressive, strength) 7,5–10 Mpa'dır. 750 kg/m3

yoğunluktaki bir blok aynı boyutlardaki bir beton bloğun 1/3 ağırlığında,

diğer yöntemlerle üretilmiş olan gözenekli hafif blokların 2/3 ağırlığındadır.

Bu nedenle taşıma ve inşaat-montaj işlemlerinde önemli tasarruflar

sağlamaktadır.

• LZC hafif inşaat bloklarının sıkıştırılabilme gücü 5–30 Mpa arasında istenilen

değerde ayarlanabilmektedir. İçi boş olarak üretilerek hafif olmaları sağlanan

diğer inşaat bloklarından daha fazla taşıma gücüne sahiptir.

• LZC, klasik inşaat bloklarına kıyasla, boyutları çok daha değişmez ve

tekrarlanabilir olarak üretilebilir. Bu nedenle inşaat sıvasında bloklar arasında

kullanılacak harçtan önemli tasarruflar yapılabilir. Bir LZC üreticisinin

iddiasına göre klasik inşaat bloklarında bloklar arası için 10 mm harç

kalınlığına ihtiyaç duyulurken, bu kalınlık LZC için 4 mm'dir.

• LZC blokların ısı yalıtımı diğer inşaat bloklarına kıyasla çok üstündür.

• LZC bloklar ayrıca ses ve gürültü yalıtımı da sağlamaktadır.

• LZC bloklar yanmaz malzemelerdir. Yapılan bir test 1000 °C sıcaklıkta bile

LZC'de herhangi bir değişiklik olmadığını; 1250 °C'de hafif ergimelerin

başladığını ve 1800 °C'de ergidiğini göstermiştir.

• LZC atmosferik koşullarda çok dayanıklıdır.

1.3. Önceki Çalışmalar

Bu tez çalışmasını konu alan literatür bilgileri tarandığı zaman, yapılan çalışmaları şu

şekilde toplayabiliriz.

Poon, Lam, Kou ve Lin (1999), 0,25 ve 0,30 su/çimento oranına sahip beton dökümü

gerçekleştirmişler ve bu örneklerde çimento yerine çimento ağırlığının %0, %15 ve

%25 oranlarında zeolit kullanarak basınç dayanımlarını ve zeolitin puzolanik

aktivitesi ile porozitesini incelemişler.

Mol (2001), değişik oranlarda pomza-zeolit karışımlarının kimi fiziksel ve kimyasal

özelliklerini belirlemiştir.

Saka (2001), Zeoliti endüstriyel atıkların çöp depolama alanı dizaynında

geçirimsizlik malzemesi olarak değerlendirmiştir.

Oğuz (1989), Hafif ve yarı hafif betonların fiziksel ve mekanik özellikleri arasındaki

ilişkileri ve hafif betonun basınç yükleri altında davranışını ve bunların yük taşıyıcı

elemanlarında kullanılamayacağını incelemiştir.

Serbest (1999), Manisa-Gördes yöresi ve Balıkesir-Bigadiç yöresine ait içinde doğal

zeolitlerden klinoptilolit bulunan zeolitik tüf örnekleriyle deneyler yapılmıştır.

Deneyler sonucunda Manisa-Gördes bölgesine ait ve içinde doğal zeolitlerden

klinoptilolit bulunan zeolitik tüflerden üretilen, “Anafom” adlı malzemenin, hafif

yapı endüstrisinde kullanımının daha uygun olduğunu saptamıştır.

Apaydın ve Sunay (2004), Çimento yerine farklı oranlarda zeolit kullanarak beton

üzerinde etkisini araştırmışlar ve ayrıca aynı oranlarda uçucu kül kullanarak, zeolitli

örneklerle kıyaslayarak dayanımlarını incelemişler.

İhtiyaroğlu (1984), Tabii hafif agregalarla imal edilen hafif beton bloklarının duvar

elemanı olarak özelliklerinin tayini üzerinde incelemeler yapmıştır.

Uygunoğlu (2005), Afyon ve çevresindeki hafif agregalarla üretilen blok

elemanlarının fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırmış, Değişik agrega

granülometrisi ve çimento miktarının blok elemanların fiziksel ve mekanik

özelliklerine etkisi incelemiştir.

Canpolat Yılmaz, Köse, Yurdasev ve Soma (2002), Zeolitin harç üzerindeki

kullanımını incelemişler ve bu çalışmada puzolanik malzemelerin harcın; hacim

genleşmesi, priz süresi ve su yüzdelerine olan etkilerini araştırmışlar.

Kocakuşak (2001), doğal zeolitler ve uygulama alanlarını incelemiş.

Ülkü ve Turgut (1991), zeolitler ve uygulama alanlarını incelemiş.

Felekoğlu (2003), Kendiliğinden yerleşen betonun fiziksel ve mekanik özelliklerini

incelemiş.

Kaya (2003), Pomza taşından hafif beton üretmiş ve onun özelliklerini incelemiş.

Özdemir (1998), Radyoaktif atıkların doğal saklanma ortamında zeolit ile çimento ve

bentonit kili kullanılarak uygun koşullardaki davranışlarını incelemiş.

Bektaş, Uzal ve Turanlı (2003), öğütülmüş doğal zeolitin doğal alkali-silika

reaksiyonu ve sülfat etkisi ile genleşmesinin incelenmesi

Sağın (2005), Pomza ile üretilen hafif beton bloklarının fiziksel özelliklerini

incelemiştir.

Kocaman (2000), Doğu Anadolu Bölgesindeki doğal hafif ve normal agregalarla

üretilen betonların fiziksel, mekanik ve ısı iletkenlik özelliklerini incelemiş.

2. MATERYAL ve METOD

Bu çalışmada, Manisa ilinin Gördes ilçesinde bulunan Enli Madencilik A.Ş.

tarafından çıkarılan doğal zeolit agregası ile Isparta ili Atabey ilçesinde bulunan

doğal agrega yataklarından elde edilen normal agrega kullanılmıştır. Belirli oranlarda

ve belli granülometriye sahip zeolit, agrega yerine konularak farklı mukavemetlere

sahip betonlar elde edilmeye çalışılmıştır. Beton yapımında bağlayıcı olarak portland

çimentosu ve S.D.Ü.’nin şebeke suyu kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda Türk

standartları Enstitüsünün agregalar ve betonlar üzerine yaptığı deneyler

uygulanmıştır. Bu çalışmada su/çimento oranı 0,50 olan katkılı ve katkısız olmak

üzere beton serileri dökülmüştür.

2.1. Çimentonun Sağlanması

Bu çalışmada Isparta’ da bulunan Göltaş Çimento Fabrikası’nda üretilmiş PÇ 42,5

çimentosu kullanılmıştır. PÇ 42,5 çimentosunun Göltaş Çimento Fabrikası’nda

yapılmış olan kimyasal özellikleri Çizelge 2.1., fiziksel ve mekanik özellikleri

Çizelge 2.2.’ de verilmiştir.

Çizelge 2.1. PÇ 42,5 çimentosunun kimyasal özelikleri

Bileşen PÇ 42,5 ( % )

MgO 1,91

Al2O3 6,20

SiO2 20,60

CaO 61,40

Fe2O3 3,01

SO3 2,53

K2O 1,03

Na2O 0,19

Cl 0,007

Kızdırma Kaybı 1,35

Çözünmeyen Kalıntı 0,30

Çizelge 2.2. PÇ 42,5 çimentosunun fiziksel ve mekanik özelikleri

Bileşen PÇ 42,5 ( % )

Özgül Ağırlık (gr/cm3) 3,10

İncelik (cm2/gr) 2914

7 günlük basınç dayanımı (N/mm2) 37,7

28 günlük basınç dayanımı (N/mm2) 49,8

7 günlük eğilme-çekme dayanımı (N/mm2) 5,9

28 günlük eğilme-çekme dayanımı (N/mm2) 7,5

2.2. Kimyasal Katkı

Deney çalışmalarında Sika Yapı Kimyasalları A.Ş.’ nin ürettiği FFN süper

akışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılmıştır. Yüksek oranda su azaltıcı ve erken

yüksek dayanım sağlayan bu katkı maddesi ASTM C 494 Tip F’ ye uygundur.

Döşeme betonu, temeller, yoğun donatılar nedeniyle beton yerleştirmenin güç olduğu

kesitler ile her türlü perde ve kolon betonlarında süper akışkanlaştırıcı olarak

kullanılan bu katkı maddesi su miktarını arttırmadan ve ayrışma riski olmadan

çalışabilme olanağı sağlamaktadır. Çimento ağırlığının % 0,8–3’ ü oranında

kullanılabilen ve su azaltıcı olarak kullanılan bu katkı maddesi dozajına bağlı olarak

% 25–30 su azaltarak betonun 28 günlük dayanımında % 10–40 oranında artış

sağlamaktadır. (Sika Ürün Klavuzu)

2.3. Su

Beton yapımında kullanılan temel malzemelerden biriside sudur. Su olmadan

çimento hidratasyona uğrayamaz, yani sertleşemez. Betonun mukavemetini direk

etkileyen bir faktör karışımda kullanılan su/çimento oranıdır.

Genel olarak içilebilen her su, betonda karışım suyu olarak rahatlıkla kullanılabilir.

İnşa edilecek yapı cinsi ve çevre şartlarına göre deniz suyu da beton karışım suyu

olarak kullanılabilir. Deniz suyu ile yapılan yapılarda kazanılan nihai mukavemet

normal betona nazaran biraz düşüktür. Ancak bu mukavemet düşmesi, betonda düşük

su/çimento oranları kullanarak telafi edilebilir. Betonarme yapılar için deniz suyunun

paslanmayı kolaylaştırıcı etkisi ( içindeki klorür tuzlar nedeniyle ) önem kazandığı

için teçhizatlı betonlarda deniz suyu kullanılmalıdır. Keza öngerilmeli beton

elemanlarının yapımında deniz suyu kullanılmamalıdır.

Başka çare yok ise, teçhizatlı beton yapımında, demirler etrafındaki beton örtü

( pas payı ) kalınlaştırılıp, geçirimsiz ve hava katkılı bir beton yaparak deniz suyu

kullanılmamasının olumsuz etkilerindeki risk azaltılabilir.

Denizden çıkarılan kum ve çakıllar deniz suyuna nazaran daha az tuz taşıdıkları için

beton yapımında normal su ile beraber kullanılabilir.

Deniz suyu ile yapılan betonlarda izlenen mukavemet düşmesi normal su ile yapılan

betonlara kıyasla % 20’ ye kadar çıkabilir.

Agreganın emdiği su miktarı tanelerin kökenine, yapısına ve granülometri bileşimine

bağlı bulunmaktadır. Su miktarının optimum değerden düşük olması betonun

mukavemetini azaltacaktır.

Yapılan araştırmada kullanılan su S.D.Ü.’nin şebeke suyudur ve malzemede ne kadar

kullanılacağı hesaplanmıştır. S.D.Ü. Jeotermal Enerji, Yeraltı suyu ve Mineral

Kaynakları Araştırma ve Uygulama Merkezinden alınan suyun özellikleri aşağıdaki

Çizelge 2.3. ’de verilmiştir.

Çizelge 2.3. S.D.Ü. şebeke suyunun kimyasal analizleri

Na+ (mg/l) 9,95

K+ (mg/l) 3,51

Mg2+(mg/l) 35,0

Ca2+(mg/l) 82,04

Fe2+(mg/l) 0,12

Pb2+(mg/l) 0,14

Zn2+ (mg/l) < 0,2

Cu 2+ (mg/l) 0,22

Al3+ (mg/l) < 0,05

Cl- (mg/l) 6,0

SO42-(mg/l) 20

NO3-(mg/l) 12,3

NH4(mg/l) < 0,06

NO2-(mg/l) < 0,07

CO32- (mg/l) 0

% Na 6,93

SAR 0,23

Toplam Sertlik (of) 40,9

Karbonat Sertliği (of) 43,2

2.4. Agreganın Sağlanması

Çalışmada bölgenin önemli derecede agrega ihtiyacını karşılayan Atabey kum çakıl

ocağından getirilen normal agrega ve Manisa Enli Madencilik işletmesinden alınan

zeolit olmak üzere iki tip agrega kullanılmıştır. Normal agrega; Atabey Belediyesinin

işletmeciliğini yaptığı Isparta’nın Atabey İlçesinde bulunan, Akçay Deresinden

sağlanmıştır. Ocaktan S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton

Teknolojisi Laboratuarına getirilen yaklaşık 3 m3 agrega yıkanıp kurutulduktan sonra

ASTM standartlı elekler ile elenmişlerdir. Manisa Enli Madencilik işletmesinden

getirilen yaklaşık 3 m3 zeolit doğrudan elenmiştir. Agregalar nem ve sudan

korunacak şekilde depolanmıştır.

2.5. Agrega Deneyleri

Manisa Enli Madencilik işletmesinden gelen zeolit ve Atabey Belediyesi Ocağından

gelen normal agrega TS 707’ ye göre, orta bölmeden ve iç kısımlardan olmak üzere

toplam altı değişik bölümden yaklaşık 60 kg malzeme alınmış ve agrega deneyleri

yapılmak üzere saklanmışlardır.

Granülometri analizi için agrega deneyleri yapmak üzere saklanan normal agrega ve

zeolitten alınan numuneler, TS 130’a uygun olarak etüve konulmuş, 24 saat sonra

etüvden çıkarılmıştır. Deney elekleri, yukarıdan aşağıya doğru göz açıklıkları giderek

küçülecek şekilde üst üste yerleştirilmiştir. Kurutulup tartılmış deney numunesi en

üstteki eleğin içine konmuş ve eleme işlemi yapılmıştır. Eleme işlemi sonunda her

elekte kalan malzeme hassas terazide tartılmıştır.

Şekil 2.1. Terazi

Şekil 2.2. Elek analizi deneyinde kullanılan standart elekler

Şekil 2.3. Etüv

Birim ağırlık deneyleri, TS 3529’a göre gevşek birim ağırlık ve sıkı birim ağırlık

olmak üzere iki durumda yapılmıştır. Gevşek birim ağırlık ve sıkı birim ağırlıkların

saptanması için deneyler TS 707’ de belirtildiği şekilde yapılmıştır.

Agregadaki özgül ağırlık ve su emme oranı deneyi TS 3526’ya uygun olarak

yapılmıştır. 800 gram numune alınarak 24 saat su içinden bırakılmıştır. Numunenin

serbest yüzey suyu süzülerek akıtılmış ve kuruma tepsisi üzerine konularak doygun

kuru yüzey hali meydana gelinceye kadar kurumaya bırakılmıştır.

Agregaların su emme yüzdelerini belirlemek amacı ile yapılan deneyde; özgül ağırlık

deney metodunda kullanılan yöntem ile numuneler doygun kuru yüzey durumuna

getirilmiş ve sonra agregaların su emme tayini deneyleri yapılmıştır.

2.6. Beton Karışım Hesapları

Beton bileşimlerinde normal agrega kullanılarak TS 802’ ye göre 350 dozlu betonlar

üretilmesi hedeflenmiştir. Karışın hesapları, üretilecek betonun kuru plastik kıvamda

ve maksimum dane çapı 16 mm. olacak şekilde birim hacim ağırlık yöntemine göre

yapılmıştır. Agrega karışım oranları % 40’ ı ince (0–4 mm.) ve % 60’ ı kalın (4–16

mm.) olacak şekilde alınmıştır. Karışımda kullanılan agrega granülometri değeri

Çizelge 2.4.’de verilmiştir. Bu çalışmada hesaplanan agrega miktarının tamamı

normal agrega olmak üzere N35 serisi kontrol betonları üretilmiştir. Agrega

hacminin %10’u, %30’u, %50’si kadar aynı hacimde zeolit kullanılarak NZ10,

NZ30, NZ50 serisi betonlar üretilmiştir ve aynı serilerden katkılı betonlar

üretilmiştir. Beton karışım agregası A16-B16 bölgesi içinde kalacak şekilde alınmıştır.

Üretilen betonların kodları Çizelge 2.5.’ de verilmiştir.

Çizelge 2.4. Beton yapımında kullanılan agrega yüzdeleri

Agrega Boyutu Agrega Sınıfı Karışımda Kullanılan

Agrega Yüzdesi

Yığışım

0 - 0.25mm 4 4

0.25mm - 0.5mm 5 9

0.5mm -1mm 6 15

1mm - 2mm 10 25

2mm - 4mm

İnce

15

40

40

4mm - 8mm 25 65

8mm - 16mm

Kaba

35

60

100

Çizelge 2.5. Üretilen betonların karışım yüzdeleri

Kodu Beton Sınıfı Agrega ( % ) Zeolit ( % )

N35 350 Dozlu 100 ---

NZ10 350 Dozlu 90 10

NZ30 350 Dozlu 70 30

NZ50 350 Dozlu 50 50

NK35 350 Dozlu 100 ---

NZK10 350 Dozlu 90 10

NZK30 350 Dozlu 70 30

NZK50 350 Dozlu 50 50

Su/Çimento (w/c) oranı; üretilecek betonların 28 günlük basınç dayanımı göz önüne

alınarak seçilmiştir. Su/Çimento oranı 0.50 alınmıştır. TS 802’ de belirtilen karışım

suyu ve hava miktarları alınarak 1m3 sıkıştırılmış betonda bulunacak beton

bileşenlerinin miktarları denklem 2.1. de yerine konularak hesaplanmıştır.

----- + S + ----- + ----- + H = 1 m3 (2.1) δ

A1 A2Ç

δA1 δA2ç

Burada

Ç: Karışımdaki çimento miktarı

δç: Çimentonun yoğunluğu (kg/m3)

A1: Karışımdaki ince malzeme miktarı (kg)

δA1: İnce malzemenin yoğunluğu (kg/m3)

A2: Karışımdaki kaba malzeme miktarı (kg)

δA2: Kaba malzemenin yoğunluğu (kg/m3)

H: Karışımdaki toplam hava miktarı (m3)

hapis olmuş hava miktarı 20 dm3 alınmıştır. Karışımdaki 1 m3 için kullanılan

miktarlar Çizelge 2.6’ da verilmiştir.

Çizelge 2.6. Karışıma giren beton bileşenleri (kg/m3)

Beton Su Çimento Katkı İnce

Agrega

Kaba

Agrega

İnce

Zeolit

Kaba

Zeolit

N35 704 1128 --- ---

NZ10 633 1015 57 82

NZ30 493 790 176 250

NZ50

175

---

352 564 296 418

NK35 704 1128 --- ---

NZK10 633 1015 57 82

NZK30 493 790 176 250

NZK50

171,5

350

3,5

352 564 296 418

N 35 Beton Serisi

Su7.42%

Çimento14.85%

İnca Agrega29.87%

Kaba Agrega47.86%

Şekil 2.4. N 35 beton serisinin hacimce karışım oranları

NZ 10 Beton Serisi

Su7.57%Çimento

15.14%

İnca Agrega27.38%

Kaba Agrega43.90%

İnce Zeolit2.47%

Kaba Zeolit3.55%

Şekil 2.5. NZ 10 beton serisinin hacimce karışım oranları

NZ 30 Beton Serisi

Su7.83%Çimento

15.67%

İnca Agrega22.07%Kaba Agrega

35.36%

İnce Zeolit7.88%

Kaba Zeolit11.19%


NZ 50 Beton Serisi

Su8.12%

Çimento16.24%

İnca Agrega16.33%

Kaba Agrega26.17%

İnce Zeolit13.74%

Kaba Zeolit19.40%


NK 35 Beton Serisi

Su7.28%

Çimento14.85%

İnca Agrega29.87%

Kaba Agrega47.86%

Katkı0.15%

Şekil 2.8. NK 35 beton serisinin hacimce karışım oranları

NZK 10 Beton Serisi

Su7.42%Çimento

15.14%Katkı

0.15%

İnca Agrega27.38%

Kaba Agrega43.90%

İnce Zeolit2.47%

Kaba Zeolit3.55%

Şekil 2.9. NZK 10 beton serisinin hacimce karışım oranları

NZK 30 Beton Serisi

Su7.68%Çimento

15.67%

İnca Agrega22.07%

İnce Zeolit7.88%

Kaba Zeolit11.19%

Katkı0.15%

Kaba Agrega35.37%


NZK 50 Beton Serisi

Su7.96%

Çimento16.24%

İnca Agrega16.33%

Kaba Agrega26.17%

Kaba Zeolit19.40%

Katkı0.15%İnce Zeolit

13.75%


2.7. Betonların Üretimi

S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi

Laboratuarında yapılan çalışmalarda 8 seri beton üretilmiştir. Bunlar 350 dozlu,

katkısız ve katkılı beton serileridir. Katkılı beton serilerinin üretiminde süper

akışkanlaştırıcı katkı maddesi kullanılmıştır. Karışımlarda maksimum dane çapı 16

mm seçilmiştir ve bütün karışımların granülometrisi aynı kalmıştır.

Karışıma giren agrega, zeolit, su ve çimento üretilecek betonun koduna göre önceden

tartılıp hazırlanmıştır. Karışım suyu S.D.Ü.’nin şebeke suyu kullanılmıştır. Harcı

karıştırmada kullanılacak düşey eksenli cebri karıştırmalı mikser su yardımı ile

nemlendirilmiştir. Önce agregalar mikser’e katılarak beş dakika karıştırılmış, daha

sonra çimento katılarak üç dakika daha bileşimdeki kuru maddeler karıştırılmıştır.

Daha sonra mikser deki karışıma gerekli su ilave edilerek karıştırma üç dakika daha

sürdürülmüştür. Numunelerin kıvamını belirlemek amacıyla abrams konisi ile çökme

miktarları bulunmuştur.

Çeşitli deneylerde kullanılmak üzere sarsma tablası üzerindeki 100 mm.× 100 mm. ×

100 mm. boyutlu küp kalıplara ve 100 mm.×150 mm.× 300 mm. boyutlu silindir

kalıplara harç üç aşamada konmuş ve her aşamada 10 sn. sarsma tablası aleti ile

sarsılmıştır. Her seri beton için 20 adet küp ve 3 adet silindir numune üretilmiştir.

Numunelerin üstü ıslak keten örtü ile örtülerek 24 saat kalıp içinde bırakılmış, bu

sürenin sonunda lastik takozlar yardımıyla kalıptan çıkarılmıştır. Numuneler

deneylerin yapılacağı güne kadar bağıl nemi % 65 olan ve sıcaklığı 22 °C olan kür

odasında saklanmıştır.

Şekil 2.12. 10x10 cm küp kalıplar

Şekil 2.13. Düşey eksenli cebri karıştırmalı beton mikseri

Şekil 2.14. Sarsma tablası

2.8. Beton Deneyleri

Betonların mekanik özelliklerinin saptanması iki aşamada yapılmıştır. Bunlar

tahribatsız testler ve tahribatlı testlerdir. Tahribatsız test yöntemlerinden Schmidt

sertlik deneyi ve Ultrases geçiş deneyi uygulanmıştır.

Schmidt sertlik deneyleri S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve

Beton Teknolojisi Laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Deney başlamadan Schmidt

çekici kalibre edilmiştir. Deneyler 10 × 15 × 30 cm3 numunelerde betonlar 28 günlük

iken yapılmıştır. Deney her bir beton serisi için üç farklı numune üzerinde ve her

numune için 5 farklı noktasından uygulanmak sureti ile gerçekleştirilmiştir. Küp

numunelerin üst yüzeyinden 90° açı ile alınan değerler ile alınan değerler, kullanım

kılavuzunda yer alan grafikte bu değerlere karşılık gelen dayanım değerleri

bulunmuştur.

Şekil 2.15. Schmidt çekici ve deneyin yapılışı

Çizelge 2.7. Betonların Schmidt Sertlikleri

Beton serisi 1.değer 2.değer 3.değer

N35 32,00 32,10 32,00

NZ10 25,90 26,00 26,00

NZ30 21,80 21,80 21,90

NZ50 17,70 17,60 17,40

NK35 42,00 42,10 42,10

NZK10 33,00 33,00 33,10

NZK30 27,50 27,50 27,50

NZK50 23,40 23,50 23,60

Ultrases geçiş hızlarını ölçmek için S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı

Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında bulunan Ultrases cihazı

kullanılmıştır. Ultrases hız ölçümü 12 voltluk akümülatör ile çalışan dijital göstergeli

Ultrases ölçme aleti ile yapılmıştır. Aletin önce sıfır ayarı yapılmış sonra kalibre

edilmiştir. Numunelerin her iki yanına gres yağı sürülerek proplar ile numune

arasında boşluk oluşması önlenmiştir. Silindir üç adet numune üzerinde yapılan

deney ile ses dalgaları geçirme süreleri ölçülmüştür. Ultrases hızı deney sonuçlarının

değerlendirilmesinde mikro saniye (µsn) olarak okuna Ultrases hızı geçiş süresi

değerleri denklem 2.2. formülü ile hesaplanarak Ultrases hızı km/sn cinsinden

bulunmuştur.

V = ---- (2.2) L

t

V: Ultrases hızı (km/sn)

L: Numune boyu (km)

t: Ultrases geçiş süresi (sn)

Şekil 2.16. Ultrases aleti

Çizelge 2.8. Betonların Ultrases Hızları

Beton serisi 1.değer 2.değer 3.değer

N35 2,05 2,05 2,05

NZ10 2,19 2,20 2,19

NZ30 2,49 2,48 2,49

NZ50 2,92 2,92 2,92

NK35 2,11 2,11 2,11

NZK10 2,23 2,23 2,23

NZK30 2,53 2,54 2,54

NZK50 3,05 3,05 3,05

Tahribatlı test yönteminde tek eksenli basınç deneyi yapılmıştır. Bu deney için

S.D.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi

Laboratuarında bulunan 300 ton kapasiteye sahip tek eksenli basınç presi

kullanılmıştır. Basınç deneylerinde yükleme hızı saniyede 0.35 Mpa olarak sabit

tutulmuştur. Bu amaçla daha önceden hazırlanan küp beton numunelerinden 3 er

adedi 7. ve 5 er adedi 28., 90. günde kırılarak kırılma anındaki okunan değer

denklem 2.3. de yerine konularak bulunan basınç dayanımı değerleri verilmiştir.

σ = ---- (2.3) P A

σ : Basınç dayanımı (MPa)

P : Kırılma yükü (N)

A: Numunenin yük doğrultusundaki kesit alanı (mm2)

Şekil 2.17. 300 ton kapasiteli beton presi

Çizelge 2.9. Betonların 7 günlük basınç dayanımları

Basınç Dayanımı

( 7 günlük ) (MPa)

Beton serisi

1.değer 2.değer 3.değer

N35 36,47 35,29 36,95

NZ10 36,17 36,39 35,56

NZ30 17,50 17,85 18,53

NZ50 13,35 14,28 13,86

NK35 39,08 38,62 38,78

NZK10 36,93 35,74 36,34

NZK30 26,01 27,17 26,37

NZK50 17,04 16,34 16,86


Basınç Dayanımı ( 28 günlük ) (MPa) Beton serisi

1.değer 2.değer 3.değer 4değer 5.değer

N35 46,51 46,11 46,54 45,18 45,52

NZ10 45,39 43,70 44,47 45,86 44,27

NZ30 24,75 25,25 23,93 24,13 25,19

NZ50 19,56 20,44 19,30 18,14 19,45

NK35 48,74 48,24 46,80 47,58 48,62

NZK10 45,50 45,00 46,47 44,44 45,73

NZK30 34,58 33,50 34,15 34,06 33,08

NZK50 22,04 22,48 22,31 22,51 21,87


Basınç Dayanımı ( 90 günlük ) (MPa) Beton serisi

1.değer 2.değer 3.değer 4değer 5.değer

N35 52,31 51,58 49,45 51,03 51,25

NZ10 48,08 48,79 49,26 49,08 48,85

NZ30 23,30 21,70 23,93 22,95 22,56

NZ50 17,55 16,93 16,45 17,78 17,01

NK35 62,61 60,63 61,29 59,99 61,50

NZK10 55,68 57,78 57,15 54,86 56,45

NZK30 30,53 31,70 30,76 30,85 31,28

NZK50 20,65 20,89 21,28 21,12 20,54

Tahribatlı test yönteminde eğilme deneyi yapılmıştır. Bu deney için S.D.Ü. Teknik

Eğitim Fakültesi Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında bulunan

10 ton kapasiteli eğilme cihazı kullanılmıştır. Bu amaçla daha önceden hazırlanan

katkılı beton numunelerinden 3 adedi 28. günde kırılarak kırılma anındaki okunan

değer denklem 2.4. de yerine konularak bulunan eğilme dayanımı değerleri

verilmiştir.

fcf = ------------ (2.4) 3. F. L 2.d1.d22

fcf : Eğilme dayanımı (MPa)

F : En büyük yük (N)

L : Mesnet silindirleri arasındaki açıklık (mm)

d1, d2 : Numunenin en kesit boyları

Çizelge 2.12. Betonların 28 günlük eğilme dayanımları

Eğilme Dayanımı (28 günlük) (MPa) Beton

Serisi 1.değer 2.değer 3.değer

NK35 317,90 310,24 314,16

NZK10 261,95 257,35 266,90

NZK30 151,38 148,12 154,44

NZK50 115,84 104,36 111,82

3. DENEY SONUÇLARI

3.1. Zeolit ve Normal Agregaya ait Özellikler

3.1.1. Granülometri Analizi

Normal agrega ve zeolit için yapılan elek analiz deney sonuçları Çizelge 3.1. ve


Çizelge 3.1. Normal agreganın elek analizi deney sonuçları

Elek

Boyutu

Elek Üstünde

Kalan

Malzeme

(gr)

Elekten

Geçen

Malzeme

miktarı(gr)

Elek üstünde

Kalan

Malzeme

Miktarı( % )

Elekten

Geçen

Malzeme

Miktarı( % )

16 0,00 5000 0,00 100

8 585,02 4414,98 11,7 88,3

4 1220,38 3194,60 36,1 63,9

2 1174,94 2019,66 59,6 40,4

1 778,58 1241,08 75,2 24,8

0.5 527,16 713,92 85,7 14,3

0.25 238,08 475,84 90,5 9,5

Tava 475,84 0 100 0

Şekil 3.1. Normal agreganın granülometri eğrisi (dmax =16 mm)

0102030405060708090

100

Agrega

A16B16

1 2 4 80,5pan 0,25

C16

Çizelge 3.2. Zeolitin elek analizi deney sonuçları

Elek

Boyutu

Elek Üstünde

Kalan

Malzeme

(gr)

Elekten

Geçen

Malzeme

miktarı

(gr)

Elek üstünde

Kalan

Malzeme

Miktarı

( % )

Elekten

Geçen

Malzeme

Miktarı

( % )

16 0,00 5000 0,00 100

8 1042,11 3957,89 20,8 79,2

4 1093,97 2863,92 42,7 57,3

2 992,04 1871,88 62,6 37,4

1 564,68 1307,2 73,9 26,1

0.5 394,17 913,03 81,7 18,3

0.25 305,32 607,71 87,8 12,2

Tava 607,71 0 100 0

Şekil 3.2. Zeolitin granülometri eğrisi (dmax =16 mm)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

Zeolit

A16

B16

0,25 0,5 1 2 4 8 16pan

C16

Yukarıdaki elek analizi sonuçlara göre bu agregalardan beton yapılamayacağı açıktır.

Çünkü doğal haldeki atabey agregasının ve zeolitin granülometrik eğrisine göre

kalım malzeme oranı çok fazladır. Bu agregalar üzerinde iyileştirmeler yapılmalıdır.

Bu iyileştirme işlemi 16 mm elekten başlayarak her elek için ayrı ayrı eleme işlemi

yapılmış ve mevcut agregalar sınıflandırılmıştır. Bu şekilde atabey ve zeolit

agregasının granülometri eğrisini istenen şekilde ayarlanabilmektedir. Bu ayarlama

sonucunda agrega karışımlarının beton üretimi için uygun olduğu gözlenmiştir.

Betonda agrega karışımı granülometrisinin A16-B16 eğrileri arasında olduğu zaman

— En yüksek doluluk oranı,

— En az su miktarı ile kalıba iyi yerleşebilecek kıvam,

— Taze betonda ayrışmayı (segregasyon) önlemek ve yapışkanlığı (kohezyonu),

— Taze betonun iyi ve kolay yerleşmesi ve

— Taze betonda terlemenin azalması sağlanmış olur.

İyileştirilmiş ve beton yapımında kullanılacak olan Atabey ve Zeolit agregalarının

ortak granülometri eğrisi Şekil 3.3.’ de verilmiştir.

Şekil 3.3. İyileştirilmiş ve beton yapımında kullanılacak olan Atabey ve Zeolit

agregaların ortak granülometri eğrisi

0102030405060708090

100

Karışım

A16B16

C16

1 2 4 80,5pan 0,25

3.1.2. Birim Ağırlık

Birim ağırlık deneyleri gevşek birim ağırlık ve sıkı birim ağırlık olmak üzere iki

durumda yapılmıştır. Deney sonuçları normal agrega ve zeolit için sırasıyla Çizelge

3.3., Çizelge 3.4., Çizelge 3.5. ve Çizelge 3.6.’da verilmiştir.

Çizelge 3.3. Normal agrega için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri

4 mm alt numune 1 2 3

Kap Ağırlığı 3805 3805 3805

Kap Hacmi 934,1 934,1 934,1

Kap + Numune 5200 5184 5197

Numune 1395 1379 1392

Gevşek

Gevşek Birim Ağırlık 1,49 1,48 1,49

Kap + Numune 5461 5452 5467

Numune 1656 1647 1662

Sıkı

Sıkı Birim Ağırlık 1,77 1,76 1,78

4 mm üstü numune 1 2 3


Kap Hacmi 934,1 934,1 934,1

Kap + Numune 5195 5165 5180

Numune 1390 1360 1386

Gevşek


Kap + Numune 5461 5457 5440

Numune 1656 1652 1635

Sıkı


Çizelge 3.4. Normal agrega birim ağırlıkları (gr / cm3)

Gevşek Sıkı

4 mm. üst 1,47 1,76

4 mm. alt 1,49 1,77

1,471,76

1,491,77

0,000,200,400,600,801,001,201,401,601,802,00

Gevşek BirimAğırlık

Sıkışık BirimAğırlık

4 mm. üst4 mm. alt

Şekil 3.4. Normal agreganın birim ağırlık değerleri

Çizelge 3.5. Zeolit agregası için gevşek ve sıkı birim ağırlık deney değerleri

4 mm alt numune 1 2 3


Kap Hacmi 934,1 934,1 934,1

Kap + Numune 4740 4742 4728

Numune 935 937 923

Gevşek


Kap + Numune 4834 4844 4840

Numune 1029 1039 1035

Sıkı


4 mm üstü numune 1 2 3


Kap Hacmi 934,1 934,1 934,1

Kap + Numune 4514 4506 4515

Numune 709 701 710

Gevşek


Kap + Numune 4647 4658 4653

Numune 842 853 848

Sıkı


Çizelge 3.6. Zeolit Birim Ağırlıkları (gr / cm3)

Gevşek Sıkı

4 mm. üst 0,76 0,91

4 mm. alt 1,00 1,11

0,760,91

1,001,11

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

Gevşek BirimAğırlık

Sıkışık BirimAğırlık

4 mm. üst4 mm. alt

Şekil 3.5. Zeolit agregasının birim ağırlık değerleri

3.1.3. Özgül Ağırlık

Agreganın özgül ağırlıklarını belirlemek amacı ile yapılan deney sonuçları Çizelge

3.7. ve Çizelge 3.8.’ de gösterilmiştir.

Çizelge 3.7. Normal agrega için özgül ağırlık deney değerleri

Numune 1 2 3

Su dolu cam kap

Ağırlığı (gr)

636,6 636,6 636,6

Numune Ağırlığı (gr) 40 40 40

4 mm üst

Kap+numune+su

Ağırlığı (gr)

661,7 661,7 661,7

Su dolu cam kap

Ağırlığı(gr)

636,6 636,6 636,6


4 mm alt

Kap+numune+su

Ağırlığı (gr)

660,7 660,7 660,7

Çizelge 3.8. Zeolit agregası için özgül ağırlık deney değerleri

Numune 1 2 3

Su dolu cam kap

Ağırlığı (gr)

636,6 636,6 636,6


4 mm üst

Kap+numune+su

Ağırlığı (gr)

656,5 656,5 656,5

Su dolu cam kap

Ağırlığı (gr)

636,6 636,6 636,6


4 mm alt

Kap+numune+su

Ağırlığı (gr)

657,7 657,7 657,7

Deney değerleri kullanılarak elde edilen doygun kuru yüzey özgül ağırlık değerleri


Çizelge 3.9. Agregaların özgül ağırlık değerleri

Agrega Zeolit

4 mm. üst 2,68 2,11

4 mm. alt 2,51 1,99

2,68

2,112,51

1,99

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Agrega Zeolit

4 mm. üst4 mm. alt

Şekil 3.6. Normal agrega ve Zeolit agregasının özgül ağırlık değerleri

Agregaların ağırlığına göre sınıflandırılmasında Atabey agregası 2,68 gr / cm3 değeri

ile normal agrega sınıfına, zeolit de 2,11 gr / cm3 değeri ile normal agrega sınıfına

girmişlerdir.

3.1.4. Su Emme

Agreganın su emme yüzdelerini belirlemek amacı ile yapılan deney sonuçları

Çizelge 3.10. ve Çizelge 3.11.’ de gösterilmiştir.

Çizelge 3.10. Normal agreganın su emme deney değerleri

Ağırlık Normal Agrega

Kap Ağırlığı 318

Kap + Numune (P1) 360,2

4 mm üst

Etüvde kurutulduktan sonra

Kap + Numune (P0)

355,9


Kap + Numune (P1) 359,6

4 mm alt


Kap + Numune (P0)

342,4

Çizelge 3.11. Zeolit agregasının su emme deney değerleri

Ağırlık Zeolit


Kap + Numune (P1) 1128

4 mm üst


Kap + Numune (P0)

928


Kap + Numune (P1) 1124

4 mm alt


Kap + Numune (P0)

925

Su emme miktarı yüzde olarak ( S ) = ( P1 – P0 ) * 100 / P0 formülü ile

hesaplanmıştır. Agregaların yüzde su emme sonuçları Çizelge 3.12.’de gösterilmiştir.

Çizelge 3.12. Zeolit ve normal agreganın su emme yüzdeleri

Agrega Zeolit

4 mm üst 1,20 29,30

4 mm alt 5,02 30,10

1,20

29,30

5,02

30,10

0

5

10

15

20

25

30

35

Agrega Zeolit

4 mm. üst4 mm. alt

Şekil 3.7. Normal agrega ve Zeolit agregasının su emme yüzdeleri

Zeolitin su emme yüzdesi, Atabey agregasına göre yüksek çıkmıştır. Normal

agreganın 4 mm. alt değerinin % 5 çıkmasına rağmen standart değerler içinde

kalmıştır. Zeolitin su emme yüzdesinin yüksek çıkması, zeolitli betonların su emme

değerinin yüksek çıkacağının bir göstergesidir.

3.2. Zeolit Agregalı Betonların Özellikleri

3.2.1. Zeolit Agregalı Betonların Fiziksel Özellikleri

Çalışma kapsamında üretilen çeşitli beton serilerinin fiziksel özellikleri aşağıda

sunulmuştur.

Çizelge 3.13. Betonların birim ağırlığı ve su emme yüzdeleri

Beton

Serisi

Doygun Birim Ağırlığı

(kg / m3)

Kuru Birim Ağırlığı

(kg / m3)

Su Emme

(%)

N35 2,538 2,498 1,60

NZ10 2,497 2,445 2,13

NZ30 2,241 2,154 4,04

NZ50 2,111 2,008 5,08

NK35 2,525 2,499 1,04

NZK10 2,437 2,405 1,33

NZK30 2,236 2,187 2,24

NZK50 2,072 2,005 3,34

Taze betonun abrams konisi ile yapılan çökme deney değerleri Çizelge 3.14’de

verilmiştir.

Çizelge 3.14. Üretilen beton numunelerin çökme miktarları

Beton

Kodları

Çökme miktarları

( mm. )

N35 42

NZ10 33

NZ30 26

NZ50 20

NK35 65

NZK10 55

NZK30 40

NZK50 33

4233

2620

65

55

4033

0

10

20

30

40

50

60

70

N35 NZ10 NZ30 NZ50 NK35 NZK10 NZK30 NZK50

Şekil 3.8. Üretilen beton numunelerin çökme değerleri

3.2.2. Zeolit Agregalı Betonların Mekanik Özellikleri

Çeşitli serilerde üretilen betonların mekanik özellikleri Çizelge 3.15., Çizelge 3.16.,

Çizelge 3.17. ve Çizelge 3.18.’ de verilmiştir.

Çizelge 3.15. Betonların Ultrases Hızları

Beton Serisi Ultrases Hızı

N35 2,05

NZ10 2,19

NZ30 2,49

NZ50 2,92

NK35 2,11

NZK10 2,23

NZK30 2,54

NZK50 3,05

2.05 2.192.49

2.92

2.11 2.232.54

3.05

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50


Şekil 3. 9. Betonların Ultrases Hızları

Çizelge 3.16. Betonların Schmidt Sertlikleri

Beton Serisi Schmidt Sertliği

N35 32,00

NZ10 26,00

NZ30 21,80

NZ50 17,60

NK35 42,10

NZK10 33,00

NZK30 27,50

NZK50 23,50

32.00

26.0021.80

17.60

42.10

33.00

27.5023.50

05

1015202530354045


Şekil 3.10. Betonların Schmidt Sertlikleri

Çizelge 3.17. Betonların Basınç Dayanımları

Basınç Dayanımı Beton

Serisi 7 günlük

(MPa)

28 günlük

(MPa)

90 günlük

(MPa)

N35 36,24 45,97 51,12

NZ10 36,04 44,74 48,81

NZ30 17,96 24,65 22,89

NZ50 13,83 19,38 17,14

NK35 38,83 47,99 61,20

NZK10 36,34 45,43 56,38

NZK30 26,52 33,87 31,02

NZK50 16,75 22,24 20,90

Betonun mekanik dayanımlarını belirleyen en önemli faktör 28 günlük basınç

dayanımıdır. Çizelge 3.15.’de verilen Ultrases hızları, Çizelge 3.16.’da Schmidt

sertliği, Çizelge 3.17.’de ise 7 günlük ve 90 günlük Basınç dayanımları mekanik

özelliklerini daha iyi ortaya koymak için ve 28 günlük basınç dayanımları ile

ilişkisini ortaya çıkarmak için verilmiştir.

36.24 36.04

17.9613.83

38.8336.34

26.52

16.75

05

1015202530354045


Şekil 3.11. Betonların 7 günlük Basınç Dayanımları

45.97 44.74

24.6519.38

47.99 45.43

33.87

22.24

0

10

20

30

40

50

60



51.12 48.81

22.8917.14

61.2056.38

31.02

20.90

0

10

20

30

40

50

60

70



36,24

45,9751,12

0

10

20

30

40

50

60

7. gün 28.gün 90. gün

N35

Şekil 3.14. N 35 beton serisinin basınç dayanımları

36,04

44,7448,81

0

10

20

30

40

50

60


NZ 10

Şekil 3.15. NZ 10 beton serisinin basınç dayanımları

17,96

24,6522,89

0

5

10

15

20

25

30


NZ30


13,83

19,3817,14

0

5

10

15

20

25


NZ50


38,83

47,99

61,2

0

10

20

30

40

50

60

70


NK 35

Şekil 3.18. NK 35 beton serisinin basınç dayanımları

36,34

45,43

56,38

0

10

20

30

40

50

60


NZK 10

Şekil 3.19. NZK 10 beton serisinin basınç dayanımları

26,52

33,8731,02

0

5

10

15

20

25

30

35

40


NZK 30


16,75

22,2420,9

0

5

10

15

20

25


NZK 50


Çizelge 3.18. Betonların Eğilme Dayanımları

Beton

Serisi

Eğilme Dayanımı

28 günlük (MPa)

NK35 314,10

NZK10 262,06

NZK30 151,30

NZK50 110,67

314.10

262.06

151.30110.67

0

50

100

150

200

250

300

350

NK35 NZK10 NZK30 NZK50

Şekil 3.22. Katkılı beton serisinin eğilme dayanımları

y = - 0.6035 x + 47.415R2 = 0.9315

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 Agregadaki zeolit oranı

28 günlük dayanım

Şekil 3.23. Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün )

( Katkı kullanılmamış beton )

y = - 0.5392 x + 49.649R2 = 0.9929

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60

28 günlük dayanım

Agregadaki zeolit oranı

Şekil 3.24. Zeolit oranının basınç dayanımına etkisi ( 28. gün )

( Katkı kullanılmış beton )

4. TARTIŞMA ve SONUÇ

Bu çalışmanın temel amacı, Manisa ilinin Gördes ilçesinden doğal zeolit agregası ile

elde edilen betonun fiziksel ve mekanik özelliklerini tespit etmek, Zeolit agregasının

fiziksel özelliklerini araştırmak ve bunları normal beton ve agrega ile

karşılaştırmaktır.

Bu amaçla yapılan deney sonucunda aşağıda verilen sonuçlar elde edilmiştir.

Zeolit agregasının gevşek birim ağırlığı 700–1000 arasında olurken, sıkışık birim

ağırlığı ise 900–1200 kg/m3 arasındadır. Atabey agregasının gevşek birim ağırlığı

1400–1600 kg/m3 arasında olurken sıkışık birim ağırlığı ise 1700–1900 kg/m3

arasındadır. Zeolit agregasının özgül ağılığı 1.99–2.11 gr/cm3 dolaylarında olurken,

Atabey agregasının özgül ağırlığı ise 2.51–2.68 gr/cm3 dolaylarında olmaktadır.

Zeolitin su emme yüzdesi, Atabey agregasına göre yüksek çıkmıştır. Normal

agreganın 4 mm. alt değerinin % 5 çıkmasına rağmen zeolitin su emme yüzdesi % 30

çıkmıştır. Üretilen betonlardaki zeolit miktarı arttıkça su emme değeri de artmıştır.

Üretilen betonlardaki Ultrases hızı, zeolit miktarı arttıkça Ultrases hızı da artmıştır.

Katkılı betonun Ultrases hızı ise normal betona göre yüksektir.

Üretilen betonlardaki Schmidt Sertlikleri, zeolit miktarı arttıkça Schmidt Sertlikleri

azalmıştır. Katkılı betonun Schmidt Sertlikleri ise normal betona göre yüksektir.

Üretilen betonların Basınç dayanımları zeolit miktarı arttıkça basınç dayanımları

azalmıştır. Katkılı betonun Basınç dayanımları ise normal betona göre yüksektir.

%30 zeolitli ve % 50 zeolitli betonların basınç dayanımları düşük çıkmıştır ve bu

nedenden dolayı bu betonlarda çimento miktarı normal betonlara göre daha yüksek

tutulmalıdır. Katkılı betonun Eğilme dayanımları ise zeolit miktarı arttıkça eğilme

dayanımları azalmıştır.

5. KAYNAKLAR

Anonim, 1996. Çimento hammaddeleri ve Yapı Maddeleri, 7. Beş Yıllık Kalkınma

Planı Özel İhtisas komisyon Raporu, Cilt 1, 2, 3, DPT, Ankara.

Baradan, B., 2004. Yapı Malzemesi II Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik

Fakültesi Yayınları, No:207, 222s, İzmir.

Bektaş, F., 2002. Preventive Measures Against Alkali-Silica Reaction, Fen Bilimler

Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara.

Bektaş, F., Uzal, B., Turanlı, L., 2003. Öğütülmüş Doğal Zeolitin Doğal Alkali-

Silika Reaksiyonu ve Sülfat Etkisi ile Genleşmesinin İncelenmesi, 5. Ulusal

Beton Kongresi, İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi.

Bingöl, A. F., 2002. Pomza ile üretilen hafif betonların yangına karşı dayanımı,

Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim

dalı, Yüksek Lisans Tezi, Erzurum.

Bozkurt, R., 1995. Mineral Tanıma El Kitabı, Anadolu Üniversitesi Yayınları No:

113, Eskişehir.

Büyükakyol, M., 1998. Doğal Zeolitler, Etibank Bülteni, Ankara.

Dikmen, Z., 1998. Karbondioksitin Doğal Zeolitlerde Adsorpsiyonu, Anadolu

Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, Eskişehir.

Dikmen, S., Yörükoğulları, E., 2001. Bigadiç (Balıkesir) Yöresi Doğal Zeolit ve

Modifiye Formlarının N2 Adsorpsiyonu, 10. Ulusal Kil Sempozyumu, Konya.

Ercan, V.L., 1993. Standart Koşullarda ve Deniz Ortamında Dökülen Betonların

Basınç Dayanımlarının Aaraştırılması, Dokuz Eylül Üniversitesi, Yüksek

Lisans Tezi, İzmir.

Ermutlu, E., 1961. Standart Beton Agrega Deneyleri, D.S.İ. Laboratuarı, Anakara.

Felekoğlu, B., 2003. Kendiliğinden Yerleşen Betonun Fiziksel ve Mekanik

Öözelliklerinin Araştırılması, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir.

Fu, Y., Ding, J., Beauddin, J.J., 1996. Zeolite-Based ighht useight Concrete Products,

United States Patent.

Gottardi, G., Galli, E., 1985. Naturel Zeolits, Springer Verlag, Berelin.

Göktekin, A., 1989. Bigadiç Tülü Ovası Zeolitlerinin Teknolojik Özelliklerinin

Araştırılması Projesi Kesin Raporu, İstanbul Teknik Üniversitesi,

Yerbilimleri ve Yer altı Kaynakları Uygulama-Araştırma Merkezi, İstanbul.

Kaya, B., 1989. Pomza Taşından Hafif Beton Üretimi, Dokuz Eylül Üniversitesi,

Bitirme Tezi, İzmir.

Kılınçarslan, Ş., 2004. Barit Agregalı Ağır Betonların Radyasyon Zırhlanmasındaki

Özellikleri Optimal Karışımlarının Araştırılması, Fen Bilimler Enstitüsü,

Doktora Tezi, Isparta.

Kocakuşak, S., 2001. Doğal Zeolitler ve Uygulama Alanları, Malzeme ve Kimya

Teknolojileri Araştırma Enstitüsü, Tübitak Marmara Araştırma Merkezi,

Kocaeli.

Kocaman, B., 2000. Doğu Anadolu Bölgesindeki doğal hafif ve normal agregalarla

üretilen betonların fiziksel, mekanik ve ısı iletkenlik özelliklerinin

belirlenmesi ile tarımsal yapılarda kullanılma olanakları üzerine bir araştırma,

Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Erzurum.

Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., 2002. Design and Control of

Concrete Mixtures, ISBN 0-89312-217-3, USA.

Kumbasar, I., 1977. Silikat Mineralleri, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

Murdock, L.J., Brook, K.M., 1991. Concrete Materials and Practice, ISBN 0-7131-

3653-7, London.

Mol, F., 2001. Değişik Oranlarda Pomza-Zeolit Karışımlarının Kimi Fiziksel ve

Kimyasal Özellikleri, Fen Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.

Neville, A., 1993. Properties of Concrete, ISBN 0-582-23070-5, 3rd edition London.

Onaran, K., 1993. Malzeme Bilimi, Bilim Teknik Yayınevi, İstanbul.

Orchard, D.F., 1974. Concrete Technology, 4 th Edition, Mc Graw Hill Book

Co.,139-144.

Orhun, Ö., 1997. Yörükoğulları, E., Ünaldı, T., Doğal Zeolitin (Klinoptilolit) Katyon

Değişim Kapasitesinin Tayini, Eskişehir.

Orhun, Ö., 1997. Zeolitlerde İyon Değişimi, Anadolu Üniversitesi Yayınları,

Eskişehir.

Özdemir, N., 1998. Radyoaktif Atıkların Saklanmasında Zeolit ve Bentonit

Kullanılması, Fen Bilimler Enstitüsü, Doktora Tezi.

Postacıoğlu, B., 1982. Betonun Yerinde Yapılan Muayene Sonuçlarının

Değerlendirilmesi, Malzeme Semineri, İstanbul.

Postacıoğlu, B., 1986. Beton Cilt I, Teknik Kitaplar Yayınevi, Matbaa Teknisyenler

Basımevi, İstanbul.

Postacıoğlu, B., 1987. Beton Cilt II, Teknik Kitaplar Yayınevi, Matbaa Teknisyenler

Basımevi, İstanbul.

Sağın, S., 2005. Pomza ile üretilen hafif beton bloklarının fiziksel özelliklerinin

incelenmesi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstit�

Documents

ZEOLİT KATKILI BETONLARIN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASItez.sdu.edu.tr/Tezler/TF00990.pdf · 2020. 8. 20. · yapılmıştır. Bulunan değerlerin standart