Mineral Katkılar

Betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya betona özel nitelikler kazandırmak amacıyla kullanılan ince malzemeler mineral katkı olarak adlandırılırlar. Bu katkıların betona ek dayanım kazandırma özelliği olduğu kadar, betonun durabilite (kalıcılık) anlamında da performansını arttırırlar. Tüm dünyada ve ülkemizde mineral katkılar zaman içinde her türlü fiziksel, kimyasal ve elektro-kimyasal dış etkilere karşı uzun ömürlü betonarme yapıların üretiminde portland çimentosu veya portland çimentosu klinkeri  ile birlikte kullanılmaktadır.

TS EN 206-1 standardında inorganik iki tip mineral katkı tarif edilmiştir, bunlar ;

-          Hemen hemen inert mineral katkılar ( Tip I ): Bu tip mineral katkılara örnek olarak ince haldeki veya öğütülmüş kalker filleri ve  kalsit filleri gösterilebilir. Bu tip katkıların bağlayıcılık özellikleri (puzolanik aktivite) yoktur ve betonda sadece boşluk doldurma etkisi gösterirler.

-          Puzolanik veya durgun hidrolik mineral katkıla-r ( Tip II ): Bu tip mineral katkılara örnek olarak silis dumanı (silikafüme, mikrosilika, mikrosilis), uçucu kül, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, tras ve öğütülmüş pirinç kabuğu külü sayılabilir. Bu tip mineral katkıların boşluk doldurma etkisinin yanısıra, bağlayıcılık özellikleri de bulunmaktadır.

Çimento ve beton endüstrisinde yaygın olarak kullanım alanı bulan puzolanik mineral katkılar aşağıda sıralanmıştır.

Silis dumanı:

Bu mineral katkı tipi silisyum metalinin veya ferrosilisyum alaşımlarının üretimi sırasında elde edilen bir yan üründür. % 85-98 oranında amorf silisyum dioksit (SiO2) içeren mikroskobik küresel taneciklerden oluşur. Tane çapları yaklaşık 0.10-0.15 mikron civarındadır ve özgül yüzeyi (inceliği) çimentonun yaklaşık 100 katıdır. Bu inceliği sayesinde çimentonun dolduramadığı boşlukları doldurarak daha kompakt bir beton elde edilmesini sağlarlar. Aynı zamanda çimentonun hidratasyonu sırasında açığa çıkan kalsiyum hidroksitle (kireç) reaksiyona giren parçacıklar daha fazla  CSH zincirlerinin oluşmasına imkan verirler.

 


Silis dumanı katkılı çimentolar ve betonlar yüksek dayanım ve dayanıklılık istenen yerlerde kullanılmaktadır. Uygulama alanları olarak yüksek dayanım istenen yerinde dökülmüş veya prefabrik beton elemanları, ağır aşınmaya veya zararlı kimyasallara maruz betonlar, deniz yapıları ve her türlü yüksek performanslı beton yapı sayılabilir.

Uçucu kül:

Uçucu kül, kömürle çalışan termik elektrik santrallarında ortaya çıkan, çok ince taneli olup baca gazları ile taşınan ve mekanik veya elektrostatik yöntemlerle bacalarda tutulan bir atık üründür. Uçucu kül, silisli ve alüminli olan bileşimi dolayısıyla puzolanik özellik göstererek tüm dünyada çimento ve beton içerisinde katkı maddesi olarak kullanım alanı bulur. Aynı zamanda ince ve küresel tane yapısından

dolayı taze betonda işlenebilmeyi arttırır, hidratasyon ısısını azaltır. Çimento hidratasyonu sonucu oluşan kireçle reaksiyona girerek ilave bağlayıcı jel oluşturur, çimento hamurundaki boşlukları doldurur ve betona dayanıklılık kazandırır. Uçucu küllerin özellikleri, yakılan kömürün karakteristiğine göre değişmektedir. Örneğin linyit kömürünün yakılmasıyla elde edilen uçucu külde kireç oranı genellikle yüksek olup, puzolanik aktiviteleri yüksektir. Antrasit kömüründen veya iyi yakılmayan diğer kömürlerden elde edilen uçucu küllerde karbon miktarı yüksek olur. Bu da puzolanik özelliği olumsuz etkiler.

Uçucu kül genellikle çimentodan daha ince taneli olarak elde edilir. Dolayısıyla ilave öğütme gerektirmeden kullanılabilir. Gerektiğinde seperatörlerden geçirilerek inceliği daha da arttırılır ve olumlu özellikleri daha etkin hale getirilir.

Uçucu küllerin karakteristiklerine dair standart TS EN 450’dir. Uçucu küllerin sınıflandırılmasında, kimyasal bileşen yüzdesine göre esas olarak ASTM C 618 ve TS EN 197-1 standartları baz alınmaktadır. ASTM C 618’e göre uçucu küller F ve C tipi olarak, TS EN 197-1’e göre V ve W tipi olarak sınıflandırılmıştır.


Tablo 10. Uçucu küllerin standartlara uygunluk sınırları

 

%

TS EN 450

TS EN 197-1

TS 639

ASTM C 618

V

W

F

C

SiO2+Al2O3+Fe2O3

> 70

 

 

 

> 70

> 50

SO3

< 3

 

 

< 5

< 5

< 5

MgO

 

 

 

< 5

 

 

Na2O

 

 

 

 

< 1.5

< 1.5

Cl-

< 0.1

 

 

 

 

 

Kızdırma Kaybı

< 5

< 5

< 5

< 10

< 6

< 6

Serbest CaO

< 1

 

 

 

 

 

Reaktif SiO2

>25

>25

>25

 

 

 

Reaktif CaO

 

< 10

> 10

 

 

 

0,045 mm elek üzerinde kalan

< 40

 

 

 

< 34

< 34

 

Yüksek fırın cürufu:

Cüruflar çeşitli metalurji tesislerinden elde edilen atık madde gruplarından birisidir.  Kimyasal kompozisyonları ve özellikleri elde edildikleri sanayi kuruluşlarının ürettiği ana ürün tipine ve üretim yöntemine bağlı olarak birbirinden farklılıklar gösterir. Cürufların çimento ve beton sektörlerinde çok çeşitli kullanım olanakları bulunmaktadır. Konvansiyonel çelik üretim teknikleriyle elde edilen cüruflar kristal yapıya sahip kütleler olarak ortaya çıkar. Bu tür cüruflar ya hiç kullanılmaz ya da yol satbilize malzemesi olarak kullanılır. Buna karşılık, modern teknolojiyle çelik üretimi yapılan tesislerde camsı yapıya ve bir miktar hidrolik özelliklere sahip olan cüruflar elde edilir. Tüm cüruflar içinde en yaygın kullanım alanına sahip olanı yüksek fırın cüruflarıdır.

Günümüzde cüruflu çimentolar granüle yüksek fırın cürufunun portland çimentosu klinkeri ve alçı taşı ile birlikte veya ayrı ayrı öğütülüp karıştırılmasıyla elde edilir. Cüruflu çimento üretiminde kullanılan cüruf miktarı değişik ülkelerde, çimento tipine de bağlı olarak önemli farklılıklar göstermektedir ve bu oran % 25’den % 80’e kadar değişebilmektedir. Cüruflu çimentolarla üretilmiş betonların erken dayanımları, cürufun inceliğine ve miktarına bağlı olarak portland çimentolu betonlara göre daha düşük sayredebilir; ancak gerek son dayanımlarda gerekse işlenebilirlikte, daha özenli ve uzun süreli kürleme ile referans betona göre önemli artışlar sağlanmaktadır. Dayanıklılık (kalıcılık:durabilite) bakımından ise cüruf kullanımı son derece yararlıdır. Sülfatlı sular, deniz suları, klorlu sular, karbonatlı sular, termal sular, buz çözücü maddeler vb. İle yapılan uzun süreli deneyler sonucunda cüruflu çimentolar ile üretilen betonların zararlı kimyasal etkiler altında performanslarının yüksek olduğu belirlenmiştir.

Tras:

Daha önce açıklandığı gibi, belirli şartların yerine gelmesiyle kireç ile birleşerek bağlayıcılık özellik kazanan malzemelere “puzolan” denilmektedir. Silis dumanı, uçucu kül ve yüksek fırın cürufu Yapay Puzolan sınıfında mineral katkılar olup, volkanik kayaçlar, gevşek yapılı kayaçlar, tüfler, tortul kayaçlar, hibrit kayalar gibi doğada bulunan malzemeler genel olarak “tras” diye adlandırılırlar. Bu doğal malzemelerin kireçle karıştırılarak kullanılması, Romalılar’a dek uzanmaktadır. Tras kelimesi her ne kadar özel bir tip mineral katkıyı tarif etmekteyse de tüm doğal puzolanlar tras olarak anılır. Tras daha çok çimento fabrikalarında Traslı Çimento üretimi için klinkere karıştırılarak öğütülmektedir. Traslı çimentolarla yapılan betonların dayanımları tras miktarına ve özelliklerine bağlı olarak portland çimentolu betonların dayanımına göre daha düşük seyretmektedir ve daha özenli ve uzun süreli kürlemeye ihtiyaç duymaktadır.

 

Okunma 1759 defa Son Düzenlenme Pazartesi, 20 Ocak 2014 11:45