YÜZEY BETONLARININ ONARIMINDAERKEN YÜKSEK DAYANIMLI BETON UYGULAMASI

INSTRUCTIONS FOR PREPARING INVITED PAPERS

Yuşa Şahin, Yılmaz Akkaya, Mehmet Ali Taşdemirİstanbul Teknik Üniversitesi,

İstanbul

Özgür OkyayOyak Beton A.Ş.,

İstanbul

Özet

Havaalanı apronları, beton yollar ve endüstriyel zeminlerdebakım ve onarım süreleri, ekonomik açıdan problemlere nedenolmaktadır. Onarım sırasında normal dayanım gelişiminesahip betonlar kullanıldığında gerekli basınç ve eğilmedayanımlarına ulaşmak yaklaşık bir hafta sürmektedir. Çokhızlı priz alan özel bağlayıcılarla veya katkılarla yapılanbetonlar kullanıldığında ise yeterli işlenebilirlik vekıvam koruma süresi sağlanamamaktadır. Sunulan çalışma kapsamında yapılan deneysel araştırmalarlaişlenebilirliği yüksek, yeterli kıvam koruma süresisağlayan ve sahanın 8 saat içinde tekrar kullanımaaçılmasına olanak veren, aynı zamanda saha şartlarınınihtiyacı doğrultusunda gerekli dayanıklılık şartlarınısağlayan tamir betonu geliştirilmiştir. Araştırmalar hemlaboratuvar çalışmaları hem de endüstriyel boyutta üretimve saha çalışmalarını kapsamaktadır.

Abstract

The abstract of the paper, between 100 and 150 words,should be written summarizing the paper.

1. GİRİŞ

Erken yaşta yüksek dayanım ve uzun yıllar dayanıklılığınedeniyle, havaalanlarında, endüstriyel zeminlerde ve otoyolların imalatında yüksek performanslı yüzey betonlarıkullanılmaktadır. Beton, ilk yatırım maliyeti olarak asfaltgibi malzemelerden daha pahalı olsa da daha uzun ömürlüdürve daha az bakım gerektirir [1]. Ülkemizde, henüz yolinşaatlarında beton malzemesi tercih edilmemekle birlikte,havaalanları için bu konu oldukça kritiktir. Yüzeydayanıklılığı ve kayma dayanımı yüksek, sürüş gürültüsü çokdüşük olan bu beton yolların servis ömürleri ise 25-40 yılarasındadır [2]. Kullanıcılarından alınan ücretlerin yolunömrü boyunca yapılacak harcamalarda dikkate alınmasınedeniyle, uzun ömürlü ve az bakım-onarım gerektiren yolyapımı malzemelerinin kullanımını ön plana çıkmaktadır [3].

Erken yüksek dayanımlı betonlar geleneksel betonlardanfarklı olarak özel malzemelerle ve belirli bileşim oranlarıile elde edilmektedirler. Bunlar aşağıdaki gibi maddelerhalinde sıralanabilir.

Hızlı priz alançimento

Yüksek çimento miktarı

Kimyasal katkı Silis dumanı Düşük su/çimento

oranı Hidratasyon ısısını muhafaza

etmek için yalıtım Yeni karıştırılmış betonda daha yüksek sıcaklık

değerleri elde ederek Yüksek kür sıcaklığı veya buhar kürü

Erken yüksek dayanıma sahip bir beton bu maddelerdenbiriyle veya kombinasyonlarıyla da elde edilebilir [4].

Erken yüksek dayanımlı betonlar için minimum değerleriiçeren hali hazırda bir yönetmelik veya standartbulunmamakla birlikte yapılan araştırmalarda bazı değerlerönerilmektedir. Kaliforniya Ulaştırma Bölümü (Caltrans)karayolları tamirlerinde trafiğin tekrar açılması için,kullanılan tamir malzemesinin minimum 2.8 MPa eğilmedayanımı kazanması gerektiğini belirtmektedir [5]. 90'lıyılların ortasında New Jersey Eyaleti Ulaştırma Bölümütarafından yapılan çalışmaya göre ise hızlı tamiruygulamalarında, 6 saat sonunda en az 20.7 MPa basınç ve2.4 MPa eğilme dayanımı yeterli görülmektedir [6]. MichiganUlaştırma Bölümü ise erken yüksek dayanım için en az 4 saatsonunda 17.2 MPa basınç dayanımı istemektedir [7]. AmerikanFederal Karayolu Yönetimi (FHWA), yaptığı araştırmalarsonucu sunduğu raporda yüksek performanslı betonlarıdayanımlarına göre üç sınıfa ayırmaktadır; (a) çok erkendayanım, (b) erken yüksek dayanım ve (c) çok yüksekdayanım. Bu rapor verilerine göre, çok erken dayanımlıbeton 4 saat sonunda en az 20.7 MPa basınç dayanımıkazanmalıyken, erken yüksek dayanımlı beton ise 24 saatsonunda 34.5 MPa dayanım kazanmalıdır. Buna ek olarak FHWA,hızlı priz alan betonlarda, 3 saat sonunda en az 6.9 MPa ve24 saat sonunda en az 20.7 MPa basınç dayanımı kazanmasıgerektiğini belirtmektedir [8]. Bu basınç dayanımlarınagöre, tamiri yapılan yapılar 4 ila 6 saat kesintiyeuğradıktan sonra tekrar kullanıma açılabilir.

Erken yaşta yüksek dayanımlı betonlar, kullanılan katkımalzemeleri dolayısıyla çok hızlı priz almaya başlarlar vekısa sürede işlenebilirliklerinde ciddi azalmalar meydanagelir. Bu tür beton uygulamalarında, beton üretimi ilegerekli yerlere dökülmesi arası zaman çok kısatutulmalıdır. Bu betonların bir başka sakıncası isegeleneksel betonlardan daha fazla ileri yaş dayanımı ileilgili problemlere rastlanılmasıdır. Örnek olarak yüksekdozaj ve katkı kombinasyonları betonda rötre artışı, mikroyapının bozulması ve beklenmedik etkileşimlere sebepolmaktadır [1]. Laboratuvar ve saha çalışmalarında gözlenen

başka bir sorun ise doğru oluşmamış hava boşluğusisteminden dolayı donma çözülme etkisine karşı bubetonların dayanıksız olmasıdır [9].

Literatür incelemelerinde beton otoyolların dayanıklılığınıetkileyen 8 ana özellik belirlenmiştir. Bunlar basınçdayanımı, eğilme dayanımı, elastisite modülü, kırılmaenerjisi, termal genleşme katsayısı, geçirimliliközelikleri, rötre ve hava boşluğu sistemidir [10]. Çalışmakapsamında, işlenebilirliği yüksek, yeterli kıvam korumasüresi ve erken yüksek dayanımlı bir beton için gereklimekanik özellikler ve saha şartlarının ihtiyacıdoğrultusunda ileri yaşlar için gerekli dayanıklılıközelikleri test edilmiştir.

Beton tasarımının geliştirme sürecinde, kullanılan çimentove agregalarla uyum sağlayabilen bir katkı sistemioluşturulmuştur. Katkı sisteminde düşük su/çimento oranınısağlayabilmek için süperakışkanlaştırıcı katkı, dayanımkazanma hızını artırmak için erken dayanım katkısı, erkenyaş çatlaklarını önlemek için mikro lif ve donma-çözülmeyedayanıklılık için hava sürükleyici katkı kullanılmıştır.Geliştirilen tasarımın uygulanabilirliği, sahada yapılangerçek ölçekli deneme dökümleriyle ispatlanmıştır.

2. LABORATUVAR ÇALIŞMALARI

2.1. Kullanılan Malzemeler

2.2.1 Çimento

Saha çalışması için üretimin yapılacağı hazır betontesisinde kullanılan çimentolar dikkate alınıp, çalışmakapsamında CEM II/A-M (S-L) 42,5 R (ASLAN Çimento)çimentosu kullanılmıştır. Çimentonun özgül ağırlığı 3.1g/cm3, özgül yüzeyi (Blaine) 4200 g/cm2’dir. Çimentonunkimyasal bileşimi Çizelge 1’de sunulmaktadır.

Çizelge 1. Çimentonun kimyasal bileşimi (%).

S.Ca SO3 MgO CI K2O Na2 SiO Al2O Fe2O Çözünmey Kızdır

O O 2 3 3en

kalıntıma

kaybı

0.81 3.69

2.25

0.01

0.62

0.18

20.30

5.30

2.76 0.73 4.80

2.1.2 Agrega

Çalışma kapsamında kullanılan agregalara ait fizikselözelikler ve elek analizi değerleri Çizelge 2’desunulmaktadır.

Çizelge 2. Agregalara ait fiziksel özelikler ve elek analizi değerleri.

Agrega

Özgülağırlık

g/cm3

Suemme%

Elek boyutları, mm - % Geçen

0.063

0.25 0.5 1 2 4 8 16 22

Doğal kum 2.63 1.21 1.0 10.

796.5

98.8

99.1

99.5 100 100 100

Kırma kum 2.68 0.93 4.1 14.

123.9

35.0

64.3

97.1 100 100 100

Kırma taş I 2.71 0.42 1.0 1.8 1.8 1.8 1.8 6.8 63.

7 100 100

Kırma taş II 2.71 0.33 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 12.

052.5 100

2.1.3 Kimyasal katkılar

i. Erken dayanım katkısı (EDK): C-S-H oluşmasınıhızlandırarak çimento esaslı malzemelerin erken dayanım (6-12 saat) kazanmasını sağlayan özelikte aktif nanotanecikler içeren kimyasal katkıdır.

ii. Süperakışkanlaştırıcı katkı (SA): Polikarboksilatesaslı bir katkı kullanılmıştır.

iii. Hava sürükleyici katkı (HSK): Nötralize kolofonreçinesi esaslı betonun içerisinde mikron boyutunda havakabarcıkları oluşmasını sağlayan bir hava sürükleyici katkıkullanılmıştır.

2.1.4 Mikro lif

15 mm uzunluğunda, 0.91 g/cm3 yoğunluklu ve 500-700 MPaçekme dayanımına sahip polipropilen lifler kullanılmıştır.

2.2. Beton Tasarımı

Çalışma kapsamında erken yüksek dayanıma sahip veendüstriyel olarak uygulanabilir bir beton tasarımıgerçekleştirilmiştir. Su/çimento oranı 0.32 olan tasarımaait bileşen miktarları Çizelge 3’te sunulmaktadır.

Çizelge 3. Beton bileşenleri ve miktarları.

Bileşen Çim. Su

Doğalkum

Kırmakum

K.Taş I

K.TaşII

EDK SA HSKMikrolif

Miktar, kg/m3 500 16

0 404 445 433 433 20 6.5 0.45 1.0

2.3. Uygulanan Deneyler

2.3.1. Taze beton deneyleri

Beton tasarımına ait taze beton deney sonuçları Çizelge 4’de sunulmaktadır.

Çizelge 4. Taze beton deney sonuçları.

Deney sonucu

Uygulanan standart

Çökme (slump), cm

26 TS EN 12350-2

Çökmede yayılma, cm

65

Sıcaklık, °C 25.6Birim ağırlık, kg/m3

2400 TS EN 12350-6

Hava içeriği, % 3.5 TS EN 12350-7

Priz başlangıcı, dak

120EN 13294

Priz sonu, dak 150

Kıvam koruma süresi belirli zaman aralıklarında yapılançökme-yayılma ve reometre deneyleri ile belirlenmiştir.Reometre ölçümleri ICAR marka beton reometresi kullanılarakbetondan alınan 20 lt’lik örnekler üzerindegerçekleştirilmiştir. Reometrenin ucundaki pervanenin betoniçinde farklı hızlarda döndürülmesiyle reolojik akışmodellerine ait parametreler olan statik ve dinamik akmadayanımı ile plastik viskozite değerleri belirlenmiştir.Mikro liflerin kıvam koruma üzerindeki etkisini belirlemekamacıyla beton tasarımı mikro lif kullanılmadan üretilerekde deneyler yapılmıştır. Kıvam koruma süresi deneysonuçları Çizelge 5’te sunulmaktadır.

Çizelge 5. Kıvam koruma süresi sonuçları.

Deneyler

Mikro lifli betontasarımı

Mikro lifkullanılmamış üretim

Baş.

45 90 120 Baş.

45 90 120

Çökme, cm 26 25 22 10 26 26 21 11Çökmede yayılma,cm 65 60 40 - 75 63 38 -Statik akmadayanımı, Pa 250 480

1200

4650 90 420

1310

4200

Dinamik akma day.,Pa 0.1 0.1 120

1420 0.1 0.1 120

1440

Plastik viskozite,Pa.s 75 150 170 280 70 140 180 250

Ortam sıcaklığı, C 22 22 22 2222.2

22.1

22.1

22.1

Beton sıcaklığı, C 23 23 23.5 25 23 23 23 24.

5

Beton tasarımının ve mikro lifsiz halinin 90 dakika sonundavibrasyonsuz yerleştirilebilir durumda olduğu söylenebilir.Mikro lif kullanımının başlangıçta ölçülen yayılma değeriüzerinde etkisi olduğu zamanla bu etkisinin ortadankalktığı ve plastik viskozite üzerinde belirgin biretkisinin olmadığı görülmektedir.

Hava boşluğu sistemi analizleri: Taze betonlar üzerinde havaboşluğu sistemi analizleri AVA 3000 cihazı kullanılarak

yapılmıştır [11]. Taze betondan alınan 6 mm altında malzemeüzerinde yapılan ölçümler sonucu hava boşluğu sistemiparametreleri belirlenmiştir. Deney sonucunda, hava miktarı% 2.9, aralık faktörü 0.268 mm ve özgül yüzey 26.9 mm-1

olarak ölçülmüştür.

2.3.2. Sertleşen beton deneyleri

Kuruma rötresi deneyleri: Betonların kuruma rötresi değerleriŞekil 1’de gösterilen kalıplar (uzunluk 1 m, genişlik 10 cmve yükseklik 6 cm) kullanılarak ölçülmüştür.

Şekil 1. Kuruma rötresi ölçümleri.

Mikro lif kullanımının kuruma rötresi üzerindeki etkisinibelirlemek amacıyla beton tasarımı mikro lif kullanılmadanüretilerek de kuruma rötresi ölçümleri yapılmıştır.Uzama/kısalmalar dakikada bir veri alınarak veri kaydediciile toplanmıştır. Ölçümler 20±2 °C sıcaklık ve 60±5 bağılneme sahip ortamda gerçekleştirilmiştir. 8 saat sonundabeton tasarımı 1 mm, mikro lif kullanılmadan üretilen betonise 1.2 mm kısalma yapmıştır. Beton tasarımı ve mikro lifkatılmadan hazırlanan karışımın, kuruma rötresi (8 saatlik)deneyine ait birim şekil değiştirme-zaman grafiği Şekil2’te gösterilmektedir.

Uzama/kısalmalarınLVDT’ler ile

Numune sıcaklıklarının

Şekil 2. Kuruma rötresinin zamanla değişimi (8 saatlik).

Betonların maksimum birim şekil değiştirmeye ilk 4 saatiçinde ulaştığı ve mikro lif kullanımının birim şekildeğiştirmeyi hem azalttığı hem de geciktirdiğigörülmektedir. Hidratasyonun başlaması sonucu sıcaklığınartmasından birim şekil değiştirmenin etkilenmediğigörülmektedir.

Yarı adyabatik ısı gelişimi takibi: Yarı adyabatik ısı gelişimideneyi NT Build 388 standardına uygun olarak yapılmıştır.Erken dayanım katkısının ısı gelişimi üzerindeki etkisinibelirlemek amacıyla beton tasarımı erken dayanım katkısıkullanılmadan da üretilerek yarı adyabatik ısı gelişimitakip edilmiştir. Erken dayanım katkısı ilk saatlerde betonısısını artırırken, bu etki ilerleyen günlerde azalmıştır.

Şekil 3. Yarı adyabatik ısı gelişimi.

2.3.3. Sertleşmiş beton deneyleri

Basınç dayanımı: Basınç dayanımı deneyleri hem küp(15x15x15) hem de silindir (d:10 ve h:20) numunelerüzerinde EN 12390-3 standardına uygun olarak yapılmıştır.Küpler üzerinde yapılan deney sonuçları 3’er numuneortalamasıdır. Silindir numunelerin saatlik sonuçları 2,günlük sonuçları ise 3 numune ortalamasıdır. Silindirnumuneler döküm yüzeyleri tıraşlama yöntemi iledüzeltilerek deneye tabi tutulmuştur. Deney sonuçlarıÇizelge 6’da sunulmaktadır. Beton tasarımının erken yüksekdayanımlı betonlarda aranan basınç dayanımı değerlerineistenilen sürelerde ulaştığı görülmektedir.

Çizelge 6. Basınç dayanımı değerleri.

Basınç dayanımı, MPaSaat Gün

5 6 7 8 9 10 12 1 3 7 14 28Küp 16

.826.9

35.3

38.6

46.1

47.1

49.1

57.6

69.5

72.3

83.4

89.1

Silindir - 17

.2 - 31.3

35.4

40.4

41.8

54.8

66.8

71.0

80.6

85.0

Elastisite modülü: Elastisite modülü ölçümleri silindir (d:10ve h:20) numuneler üzerinde yapılmıştır. Deney sonuçları2’şer numune ortalaması olup Çizelge 7’de sunulmaktadır.

Çizelge 7. Elastisite modülü değerleri.

Elastisite modülü, GPaSaat Gün

8 10 12 1 3 7 14 2824 31.5 34.5 38.6 42.9 44.1 45.6 46.4

Yarmada çekme dayanımı: Yarmada çekme dayanımları küp(15x15x15) numuneler üzerinde EN 12390-6 standardına göreyapılmıştır. Deney sonuçları 3’er numune ortalaması olupÇizelge 8’de verilmektedir.

Çizelge 8. Yarmada çekme dayanımı değerleri.

Yarmada çekme dayanımı, MPaSaat Gün

5 6 7 8 9 10 12 1 3 7 14 281.47

2.40

2.74

3.09

3.48

3.62

3.68

5.32

6.05

6.88

8.15

9.55

Kırılma enerjisi ve net eğilme dayanımı: Kırılma enerjisi deneylerikapalı çevrimli geri beslemeli bir yükleme cihazında 0.025mm/dak yükleme hızında yapılmıştır. Mikro liflerin eğilmedayanımına katkısını belirlemek amacıyla beton tasarımımikro lif kullanılmadan üretilerek elde edilen karışımüzerinde de deneyler yapılmıştır. Kırılma enerjisihesabında 0.5 mm sehime kadar olan alan kullanılmıştır.Beton tasarımına ait 6., 8., 10. ve 24. saatlerde yapılaneğilme deneyleri sonucu elde edilen yük-sehim eğrileriŞekil 4’de gösterilmektedir.

Şekil 4. Yük-sehim eğrileri.

Beton tasarımında mikro lif kullanılmasının amaçlarındabiri de eğilme dayanımı ve kırılma enerjisi değerleriniartırmaktı. Bu amaca yönelik yapılan deneyler sonucu eldeedilen beton tasarımına ve mikro lif kullanılmadan üretilenkarışıma ait yük-sehim eğrileri Şekil 5’tegösterilmektedir.

Şekil 5. Mikro lif kullanımının eğilme dayanımı ve kırılma enerjisine etkisi.

Mikro lif kullanılmadan üretilen karışımlarda 6 saatsonunda 1 MPa’ın altında bir eğilme dayanımı eldeedilirken, mikro lif kullanılmasıyla 3 MPa eğilme

dayanımına ulaşılmıştır. Beton tasarımının 8 saat sonundaulaştığı değerlere mikro lifsiz karışım 10 saateulaşmaktadır. Bir günlük numunelerde yapılan deneysonuçlarında ise mikro lifli ve lifsiz karışımlar arasındabelirgin farklılıklar elde edilmemiştir. Sonuçta, mikro lifkullanılmasıyla erken saatlerde net eğilme dayanımı vekırılma enerjisi değerlerinde belirgin artışlar eldeedilmiştir.

Termal genleşme katsayısı: Termal genleşme katsayıları TI-B 101standardına uygun olarak belirlenmiştir. 100x100x400 mm’likkirişler üzerinde 1., 3. ve 7. günlerde 5, 20 ve 30 °Csıcaklıklarda yapılan uzama/kısalma ölçümleri sonucubelirlenen termal genleşme katsayıları Çizelge 9’dasunulmaktadır.

Çizelge 9. Termal genleşme katsayıları.

Termalgenleşmekatsayısı,1/°Cx10-6

Standartsapma,x10-7

1.Gün

5.93 8.00

3.Gün

6.05 8.28

7.Gün

6.95 2.65

Hava boşluğu sistemi analizleri: Sertleşmiş betonlar üzerinde havaboşluğu sistemi analizleri TS EN 480-11 standardına uygunolarak analiz yapan Rapid Air cihazı kullanılarakyapılmıştır. Betondan alınan kesitler üzerinde görüntüanalizleri yapılarak hava boşluğu sistemi parametreleribelirlenmiştir. Analizler sonucu, hava miktarı % 3.5,aralık faktörü 0.251 mm ve özgül yüzey 27.3 mm-1 olarakölçülmüştür.

3. SAHA UYGULAMASI

3.1. Taze Beton Deneyleri

Laboratuvar deneyleri sonunda oluşturulan beton tasarımınınendüstriyel boyutta üretimi hazır beton santralindegerçekleştirilmiştir. Santralde üretilen beton, mikseredoldurulmuş ve belirli zaman aralıklarında örnekleralınarak laboratuvarda uygulanan taze beton deneylerinetabi tutulmuştur. Uygulanan taze beton deneylerine aitsonuçlar Çizelge 10’da sunulmaktadır.

Çizelge 10. Taze beton deney sonuçları.

Baş. 45 90Çökme, cm 25 24 16Çökmede yayılma, cm 60 50 -Statik akma dayanımı, Pa 320 780 3400Dinamik akma dayanımı, Pa 0.1 15 2240Plastik viskozite, Pa.s 90 230 260Birim ağırlık, kg/m3 2410 2415 2408Hava miktarı, % 3.8 4.0 3.7Ortam sıcaklığı, C 28 29 28Beton sıcaklığı, C 27.5 30 32Priz başlangıcı, dakika 100

- -

Priz sonu, dakika 130 - -

Endüstriyel boyutta üretilen betonun taze beton değerlerilaboratuvarda üretilen betona ait değerlerden daha düşükelde edilmiştir. Bunun nedeni olarak ortam sıcaklığınındaha yüksek olması ve buna bağlı olarak betonsıcaklığındaki artış gösterilebilir. Kıvam koruma süresilaboratuvar değerlerine göre yaklaşık yarım saat dahaazdır. Bununla birlikte, beton tasarımı hem taze betonsonuçlarına göre hem de beton reometresi ile elde edilenreoloji modelleri parametrelerine göre 90 dakika kıvamkoruma süresi sağlayarak endüstriyel boyutta başarıylaüretilmiştir.

3.2. İleri Yaş Deneyleri

Yüzey betonları birçok iklimsel ve kimyasal etkene maruzkalmaktadır. Bu nedenle, betonun ileri yaş dayanımözellikleri önemli bir role sahiptir. Sahada büyük ölçekli(3x3x0.2 m) dökülen betondan alınan karot örnekleriüzerinde gerçekleştirilen su geçirimlilik deneyleri, hızlıklor geçirimliliği, aşınma deneyi, donma çözülme deneyi vedüzlem kesitlerin mikroskop altında incelenmesine aitsonuçlar aşağıda sunulmaktadır. Büyük ölçekte dökülenbetonun performansını değerlendirmek amacıyla laboratuvardaüretilen betonlar üzerinde de ileri yaş özeliklerideneyleri yapılmıştır.

3.2.1. Kılcal su geçirimliliği: Kılcal su emme deneyleriASTM C 1585 (Standard Test Method for Measurement of Rateof Absorption of Water by Hydraulic-Cement Concretes)standardına uygun olarak yapılmıştır. Kılcal geçirimlilikdeneyleri 3’er adet numune üzerinde yapılmış olup deneylersonucu laboratuvarda üretilen örnekler ile sahadan karotolarak alınan örneklerin kılcal geçirimlilik katsayılarıeşit olarak elde edilmiştir. Bu katsayılar birincil veikincil kısım olarak sırasıyla 10x10-4 mm/s1/2 ve 2x10-4

mm/s1/2’dir.

3.2.2. Basınçlı su geçirimliliği: Basınç altında su işlemederinliğinin tayini BS EN 12390-8 standardına göreyapılmıştır. Bu standarda göre numunelere 72±2 saatsüreyle, 500±50 kPa su basıncı uygulanmıştır. Bu süreninsonunda, basınçlı su uygulanan yüzeye dik şekilde numuneortasından yarılarak ikiye bölünmüş ve suyun işlediğiortalama derinlik ve en büyük derinlik ölçülmüştür. Deney,hava kurusu durumda ve çapı 150 mm olan karot örnekleriüzerinde yapılmıştır. Basınçlı su geçirimliliği sonuçlarıÇizelge 11’de sunulmaktadır.

Çizelge 11. Basınçlı su geçirimliliği deney sonuçları.

Örnek no

Basınç altında suişlem derinliği,

mmOrtalama Maksimum

1 4 10

2 9 153 7 10

3.2.3. Hızlı klor geçirimliliği: Hızlı klor geçirimliliğideneyi ASTM C 1202 (Standard Test Method for ElectricalIndication of Concrete’s Ability to Resist Chloride IonPenetration) standardına göre yapılmıştır. Deneyde, çapı100 mm ve kalınlığı 51 mm olan silindir numunelerkullanılmıştır. Deneyde 60 V sabit potansiyel farkıuygulanmış ve geçen elektrik akım şiddeti miktarı belirliaralıklarla kaydedilerek 6 saat sonunda iletilen elektrikakımı miktarı coulomb cinsinden hesaplanmıştır. Ölçümlersonucu laboratuvarda üretilen numunelerden ortalama 1120coulomb, sahadan karotla alınan numunelerden ortalama 960coulomb elektrik yükü geçmiştir. ASTM C 1202 standardındayapılan sınıflandırmaya göre karot numuneleri çok düşük,laboratuvarda üretilen numuneler ise düşük sınıfınagirmektedir.

3.2.4. Aşınma deneyi: Aşınmaya karşı direnç TS 2824 EN 1338standardında yer alan Böhme deneyi ile ölçülmüştür. Deneysonucunda 50 cm2 alanda laboratuvarda üretilen örneklerde 5cm3, sahadan karotla alınan örneklerde ise 5.6 cm3 hacimkaybı ölçülmüştür. Standartta beton kaplama blokları içinen üst sınıf olan 4. sınıfta 50 cm2 alandan maksimum hacimkaybı 18 cm3’tür.

3.2.5. Donma-çözülme deneyi: Donma-çözülme deneyleri TS EN12390-9 standardına uygun olarak yapılmıştır. Numunelere,NaCI tuzu etkisinde 28 donma-çözülme çevrimi uygulanmıştır.Pullanma miktarları 6., 14. ve 28. çevrim sonunda yapılannumune yüzeyinden dökülen malzeme miktarlarınıntartılmasıyla hesaplanmıştır. Karot ile alınan 15 cm çaplıörnek ve laboratuvarda dökülen küp numunelere ait sonuçlarÇizelge 12’de sunulmaktadır.

Çizelge 12. Donma-çözülme deney sonuçları.

Pullanma miktarı, g/m2

6.Çevrim

14.Çevrim

28.Çevrim

Saha 7 29 62

Laboratuvar

4 12 24

Donma çözülme deneyleri sonucunda pullanma hasarıoluşmamıştır. Laboratuvar ve saha üretimlerinin sonuçlarıarasındaki fark önemsiz olup, karot yüzeyinin taş kesmecihazında düzeltilirken zayıflamış olmasından kaynaklandığıdüşünülmektedir.

3.2.6. Düzlem kesit incelemeleri: Saha çalışmaları vegerçek ölçekli denemeler sırasında yerinde dökülen erkendayanımı yüksek betonların yerindeki kalitesini araştırmakamacıyla karotlar alınmış ve düzlem kesit incelemelerinetabi tutulmuştur. Alınan 100 mm çaplı karotların ortabölgelerinden yaklaşık 10 cm x 20 cm en kesite ve 1 cmkalınlığa sahip dilim şeklinde numuneler kesilmiştir. Bunumuneler, beton içindeki mevcut tüm boşluk ve mikroçatlakların doldurulması amacıyla vakum altında florasanstozu içeren yüksek akışkanlıktaki bir sıvı epoksi içindebekletilmiştir. Sonrasında, beton yüzeyi 1 mm aşındırılarakdüzlem haline getirilmiş ve fotoğraflanmıştır.

Daha sonra aşındırma işlemi 2 mm aşağıya kadar devamettirilmiştir. Bu seviyede UV-ışık altında yapılanfotoğraflama ile 1 mm de görülen boşluk ve çatlak yapısınınalt tabakalara doğru inip inmediği tesbit edilebilmektedir.Bu seviyelerde ki kesit fotoğrafları Şekil 6’dasunulmaktadır.

1 mm aşındırma 2 mm aşındırmaŞekil 6. Düzlem kesit incelemeleri.

Yapılan incelemelerde ve verilen fotoğraflarda görüldüğügibi, beton numuneler içinde büyük boşluklar olmadığı,yerleştirme ve döküm koşullarının istenen kalitede olduğu,plastik rötre veya kuruma rötresi gibi nedenlerdenkaynaklanabilecek herhangi bir çatlak bulunmadığı tespitedilmiştir.

4. SONUÇLAR

Deneyler sonucunda erken yüksek dayanıma sahip veendüstriyel olarak uygulanabilir beton tasarımı eldeedilmiştir. Oluşturulan katkı sistemi, erken dayanımkatkısı, süperakışkanlaştırıcı, mikro lif ve havasürükleyici katkılardan oluşmakta olup ek olarak prizhızlandırıcı veya priz geciktirici katkı içermemektedir.Beton tasarımı bu yönüyle, benzer amaçlarla yapılançalışmalar sonucu elde edilen tasarımlardan farklıdır vedaha ekonomiktir.

Erken yüksek dayanımlı betonlarda yüksek çimento dozajındankaynaklanan rötre çatlaklarını azaltmak ve eğilme dayanımıartırmak amacıyla mikro lifler kullanılmıştır. Betontasarımı içinde bulunan mikro lif erken dayanım kazanantamir betonlarında ilk kez kullanılmıştır. Mikro liflerinçok erken yaşlarda eğilme dayanımına ve kırılma enerjisineolan katkısı yapılan deneysel çalışma sonuçlarıyla ortayakonmuştur.

Yeterli donma-çözülme dayanıklılığı için gerekli havamiktarı ve diğer hava boşluğu sistemi parametreleri taze vesertleşmiş betonlarda yapılan hava boşluğu sistemianalizleri ile belirlenmiştir. Böylece yeterli hava boşluksistemine sahip beton tasarımı yapılarak hem erken yaşlardayüksek dayanıma sahip hem de donma-çözülmeye dayanıklı birbeton elde edilmiştir.

Araştırma, hem laboratuvar çalışmalarını hem de endüstriyelölçekli üretim ve saha denemelerini kapsamaktır. Böylecesadece bir laboratuvar çalışması değil aynı zamandaendüstriyel nitelikli bir ürün elde edilmiştir. Sahadanalınan numuneler de yapılan ileri yaş deney sonuçlarıyla

betonun geçirimsizliği ve çevresel etkenlere karşıdayanıklılığı ortaya konmuştur.

Teşekkür… Bu çalışma TÜBİTAK Mühendislik Araştırma Destek Grubu tarafından desteklenmiştir (Proje no: 109R026).

Kaynaklar

1. Hoel, L.A., Short, A.J., “The Engineering of theInterstate Highway System”, Transportation Research Board,Washington DC, 2006.

2. Springenschmid, R., Fleischer, W., “Recent Developmentsin the Design and Construction of Concrete Pavements forGerman Expressways”, 7th International Conference on ConcretePavements, Florida, USA, September 9-13, 2001.

3. Akkaya, Y., Taşdemir, M.A., “Beton Yollarda KullanılanMalzemelerle İlgili Genel Bir Değerlendirme”, Hazır BetonDergisi, 2007.

4. Mo, L., Multi - Scale Design for Durable Repair of Concrete Structures,Ph.D. Thesis, Michigan University, USA, 2009.

5. Anderson, J., “Paving Repair Finds a Four-HourChampion”, Concrete Construction, Vol. 46, No:12, pp.69-70, 2001.

6. Kurtz, S., Balaguru, P., Consolazio, G., Maher, A.,“Fast Track Concrete for Construction Repair”, FHWAReport no: 2001-015, New Jersey Department ofTransportation, 1997, 67p.

7. MDOT (Michigan Department of Transportation),“Qualification Procedure for Prepackaged Hydraulic Fast-Set Materials for Patching Structural Concrete”, QualityAssurance and Quality Control (QA/QC), 2003.

8. Zia, P., Leming, M.L., Ahmad, S.H., “High PerformanceConcrete, a State of the Art Report”, Strategic HighwayResearch Program, Report no: SHRP-C/FR-91-103, 1991.

9. Van Dam, T.J., Buch, N. et. al., “Early Opening toTraffic Portland Cement Concrete for PavementRehabilitation”, Federal Highway Administration, NCHRP Report540, 2005, 38p.

10. Hansen, E.A., Jensen, E.A., Mohr, P., “The Effects ofHigher Strength and Associated Concrete Properties onPavement Performance”, Federal Highway Administration,Research and Development Report (RD-00-161), 2001, 79p.

11. Petersen, C.G., “Air Void Analyzer for Fresh Concrete, Lastest Advances”, Ninth ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, Sevilla-Spain, October 13-17, 2009.