Yapi_Malzemesi_2-baglayici-kirec-dogal_puzolan
Transkript
Yapi_Malzemesi_2-baglayici-kirec-dogal_puzolan
YAPI MALZEMESİ BAĞLAYICI MADDELER Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN Pamukkale Üniversitesi 2007 - BAHAR 2 BAĞLAYICI MADDELER İnce toz halinde olan ve su eklenmesi ile hamur haline geldikten sonra zamanla plastikliğini kaybedip sertleşen, bağlayıcı özelliği olan malzemelere bağlayıcı maddeler denir. TOZ BAĞLAYICI MADDELER KİREÇ, ALÇI, ÇİMENTO vb. SIVI BAĞLAYICI MADDELER YOL YAPIMINDA KULLANILAN HİDROKARBONLU BAĞLAYICILAR PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 2 BAĞLAYICI MADDELER İnce toz halindeki bağlayıcı maddelere su eklenince başlangıçta istenilen şeklin verilebildiği plastik bir hamur elde edilir. Belirli bir süre sonra, hamur katılaşmaya başlar. Bu olaya PRİZ denir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 3 BAĞLAYICI MADDELER PRİZ olayının 2 Çeşidi vardır. 1. Hidrolik bağlayıcılar: Havada ve suda priz yapma özelliği olan ve suda erimeyen bağlacılar. (Çimento) 2. Hava bağlayıcıları: yalnızca havada priz yapan bağlacılar. (Yağlı kireç) PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 4 BAĞLAYICI MADDELER İLK BAĞLAYICILAR: TOPRAK TOPRAK+KİREÇTAŞI KARIŞIMLARI, KİREÇ ALÇILAR, PİŞMİŞ KİL TOZLARI, DOĞAL PUZOLANLAR. Yapılan araştırmalara göre bağlayıcı maddelerin kullanımı Epipaleotik çağlara kadar gitmektedir. Çeşitli tarihi bağlayıcı örneklerine İsrail, Mısır, Türkiye ve İtalya’da rastlamak olanaklıdır. 5 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN BAĞLAYICI MADDELER PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 6 BAĞLAYICI MADDELER PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 7 BAĞLAYICI MADDELER PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 8 BAĞLAYICI MADDELER Panteon Roma imparatoru hadrian tarafından yapılmıştır. M.S. 128 yılında inşa edilmiştir. 43.2 m’lik kubbe çapı ile 1800 yıl bu rekorun sahibi olmuştur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 9 BAĞLAYICI MADDELER Roma’daki spor salonu 100 m açıklığı ve 16000 kişilik kapasitesi ile son yıllarda yapılan en önemli yapılardandır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 10 BAĞLAYICI MADDELER Petronas kuleleri: 451.9 m yükseklik PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 11 KALICILIK SEMBOLLERİ AYASOFYA (İSTANBUL) SERVİS ÖMRÜ : 537 yılında tamamlandı (941 yıl kilise + 422 yıl Cami ) PİRAMİTLER (CHEOPS, KHEFREN, YKRENOS) ≈ 4500 YAŞINDA MISIR ATASÖZÜ: İNSANLIK ZAMANDAN KORKAR ZAMAN DA PİRAMİTLERDEN PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 12 BAĞLAYICI MADDELER İlk bağlayıcı kullanımına M.Ö.17000 yıllarında Natufian kültüründe rastlanmaktadır • PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü İsrail’de görülen Natufian binaları 9 m’ye ulaşan çaplarda dairesel barınaklar olup, duvarları işlenmemiş doğal taşların killi-çamur ve öğütülmüş kireçtaşı ile sıvanması ile yapılmıştır. Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 13 BAĞLAYICI MADDELER Sönmüş kirecin ilk uygulamaları mağara duvarlarına yapılan resimlerde görülmüştür. Kireç mağaralarda iç ve dış dekorasyon ve sıva yapımında kullanılmıştır. Eski Mısır, Kıbrıs, Girit ve Mezopotamya'nın değişik yörelerinde kirecin bir yapı malzemesi olarak kullanılmasına ait örneklere rastlanılmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 14 BAĞLAYICI MADDELER Çatal Höyük kalıntıları içinde bulunan 8000 yıl öncesine ait harçlar ve Yunanistan’ın Rodos adasında bulunan Kameiros sarnıcının puzolanik malzemeden yapılan duvarları, kireç-doğal puzolan karışımlarının binlerce yıl öncesinden bilindiğini vurgulamaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 15 BAĞLAYICI MADDELER M.Ö. 70-25 yılları arasında yaşamış olan Mimar Vitruvius "On Architecture"(Mimarlık Üzerine) adlı 10 ciltlik kitabında puzolan ve kireç karışımlarının hidrolik özelliklerinden bahsetmiş, nehir ve deniz kıyısında yapılacak olan yapılarda kullanılabilecek harç için karışım oranı bile vermiştir : iki kısım puzolan (pulvis Puteolanus) bir kısım kireçle karıştırılır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 16 BAĞLAYICI MADDELER Anadolu ve Ortadoğu’da kireç çoğunlukla döşemelerde ve duvarlarda kullanılmıştır. Kireç harcı; kırılmış kireçtaşı, kül ve kumun açık ateşte pişirilip, yeniden kırılıp, elenmesi ile elde edilmiştir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 17 BAĞLAYICI MADDELER Selçuklu ve Osmanlı yapılarında duvar harcı olarak, Horasan harcı adı verilen bir bağlayıcı kullanıldığı görülmektedir. Bu harcın bileşiminde, pişmiş toprak tozu, kuvarz kumu, kireç, kül hatta yumurta akının kullanıldığı söylenmektedir. Değişik tip liflerin (keçi kılı, palmiye lifi, saman, vb.) harca yaklaşık %3 oranında katıldığı da görülmüştür. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 18 KİREÇ PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 19 KİREÇ Bilinen en eski bağlayıcılardan birisi olan kireç, eski Babil, Mısır, Finikeliler, Hitit ve Persler tarafından hava kireci olarak yapıda kullanılmıştır. Romalılar devrinde ise su kireci bulunmuş ve su içi inşaatlarında kullanılmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 20 KİREÇ KALKER (KİREÇTAŞI), CaCO3 YERYÜZÜ KARALARININ %10’U 850°C -1400°C CaCO3 + ısı CaO + CO2 içinde %30’a kadar MgCO3 içeren kireçtaşları da (dolomit gibi) bu amaçla kullanılabilir. KİREÇ, CaO Suyla karıştırıldığında tipine göre hava veya suda katılaşma özelliği gösteren beyaz renkli inorganik esaslı bir bağlayıcı türüdür. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 21 KİREÇ KALKER (KİREÇTAŞI), CaCO3 YERYÜZÜ KARALARININ %10’U • Tüm kireçtaşı tipleri kristal yapıdadır. • Beyaz renk yüksek derecedeki safsızlığı, gri tonları karbon kaynaklı safsızlıkları, kahverengi, yeşil, açık sarı ve kırmızı renkler demir ve mangan içerdiğinin işaretleridir. Pembe renk ise dolomitik yapı belirtisidir. • Kireçtaşının sertliği genellikle Mohs skalasına göre 2-4 arasında değişir. Dolomit daha sert fakat kırılgandır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 22 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM 2. MODERN YÖNTEM PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 23 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 24 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Yamaç Ocağı Kazılması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 25 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Çeperlerin Kille Örtülmesi PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 26 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ocağın Doldurulması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 27 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ocağın Doldurulması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 28 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ocağın Doldurulması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 29 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ocağın Kapatılması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 30 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ocağın en kesiti PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 31 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Yanıcı maddelerin eklenmesi PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 32 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Kalsinasyon işlemi : 7 – 10 gün sürer PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 33 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Ürün Sönmemiş Kireç PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 34 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Kirecin Söndürülmesi Sönmemiş kireç, ağırlığının yarısı kadar suyun içine konularak söndürülür. Bu işlem sırasında yüksek miktarda ısı açığa çıkar. CaO + H2O MgO + H2O Ca(OH)2 + ısı Mg(OH)2 + ısı Yarım kilo sönmemiş kireç, 0°C’deki 1 litre suyun sıcaklığını kaynama noktası olan 100°C’ye çıkaracak büyüklükte bir reaksiyon ısısı vermektedir. 35 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Söndürme işlemi, yüksek ısı açığa çıkarmasının yanında kalsine kireçtaşlarının hızlıca ayrışmasını sağlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 36 KİREÇ ÜRETİMİ 1. İLKEL (YAMAÇ) YÖNTEM Sönmüş Kireç Elde edilen toz halindeki sönmüş kireç, kuru halde ve torbalar içinde depolarda saklanır. Ancak çeşitli nedenler (taşın aynı oranda pişmemesi veya aşırı pişmesi, sirkülasyon olmayışı vb.) kalitede düşüşe sebep olur, ayrıca üretilen kireç küçük miktardadır. 37 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN KİREÇ ÜRETİMİ 2. MODERN YÖNTEM Taş ocağı Tek bir patlama ile seçilmiş bölgeden 30.000 ton taş elde edilir PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 38 KİREÇ ÜRETİMİ 2. MODERN YÖNTEM Kırma ve Yıkama PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 39 KİREÇ ÜRETİMİ 2. MODERN YÖNTEM Kireçtaşı, döner ya da yatay kalsinasyon fırınlarında, 900°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kalsine edilerek sönmemiş kirece dönüştürülür. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 40 KİREÇ ÜRETİMİ 2. MODERN YÖNTEM Ürün Sönmemiş kireç hidratörlerde söndürülür. Öğütülmüş tozsuz kireç, yüksek akışkanlığa sahip kireç, yüksek boşluklu kireç, yavaş priz yapan kireç sütü, özel katkılar gibi değişik özelliklere sahip kireç çeşitleri üretilebilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 41 KİREÇ Söndürme işlemi sırasında sönmemiş kireç suyla ekzotermik reaksiyona girerek Ca(OH)2’e dönüştüğünden, ısı ile birlikte büyük bir hacim genişlemesi olur ve bu arada hacmi 2.5 kat artar. Eğer kireç tamamen söndürülmezse, bu olay yapıda tamamlanır ve kirecin kullanıldığı yerlerde çatlak vb. kusurlar oluşur. Bu nedenle kirecin söndürülme işlemine dikkat edilmelidir. Kireç taşları, şantiyelerde açılan kireç havuzlarında, en az 15 gün su içinde bekletilmelidir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 42 KİREÇ Sönmüş kirecin rengi genellikle süt beyazdır. Ancak içinde bulunabilecek aşırı yanmış kısımlar rengi hafif sarıya veya griye dönüştürebilir. Siyah lekeler silisyum ve yanmamış kömür safsızlıklarının işareti olabilir. Yağlı kireci su ile karıştırdıktan sonra elde edilen hamur havada bırakılınca, havadaki karbondioksiti alarak aşağıda görülen reaksiyon sonucu, suda erimeyen kalsiyum karbonata dönüşür : CaCO3 Ca(OH)2 + CO2 KARBONATLAŞMA PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 43 KİREÇ Sönmüş kireç, bazik karakterde bir malzeme olduğundan demir ve çelikle tepkimeye girmez. Buna karşılık aluminyum, kurşun ve pirinçle kimyasal reaksiyona girebilir. Sönmüş kireç içindeki su miktarına göre çeşitli formlarda kullanılır. Bunlar; kuru hidrat, kireç hamuru, kireç bulamacı (slurry), kireç sütü, sulu kireç, atmosferde sönmüş kireç olarak adlandırılır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 44 KİREÇ Yüzey Alan: (incelik) Yüksek yüzey alanı * kimyasal reaktiviteyi, * çökeltme hızını, * hamur verimini, * plastikliği arttırır. Sönmemiş kireç : 400-1300 cm2/g Sönmemiş kireç : 400-1300 cm /g Sönmüş kireç : 14000-32000 cm2/g PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 45 KİREÇ KİRECİN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE KULLANIMI En çok * sıva, * harç, * karayollarında stabilizasyon malzemesi ve bitümlü karışımlarda katkı maddesi olarak, * gazbeton, * kireç- kum tuğlası üretimi ve * badana işlerinde kullanılmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 46 KİREÇ KİRECİN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE KULLANIMI •Kireç, harçlara plastisite ve işlenebilirlik kazandırmak amacıyla eklenir. * Çoğunlukla Melez harç adı verilen bu harçlar; 1 kısım çimento, 1-2 kısım kireç ve 5-6 kısım kumdan oluşur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 47 KİREÇ KİREÇ KULLANILIRKEN DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR 1. Kireç ile fazla kalın harç sıvası yapılmamalıdır. Aksi takdirde C02 harcın içine fazla oranda giremeyeceğinden, orta kısımlar plastik durumunu korur. 2. Su ile temas eden yapılarda kullanılmamalıdır. Kireç su içinde erir. 3. Taşıyıcı elemanların yapımında bağlayıcı madde olarak kullanılmamalıdır. Kirecin her türlü yapı malzemesine iyi yapışma yeteneği olmasına karşın, mekanik özellikleri zayıftır 4. Kireçle elde edilen harçların plastik özellikleri fazladır. Şekil değişimi yapabilme yeteneğinin fazlalığı nedeniyle duvar sıvaları için çok uygundur. Kireçle yapılan sıvalar çimento harcı ile yapılan sıvalara kıyasla daha az çatlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 48 PUZOLANLAR PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 49 PUZOLANLAR Puzolanlar, silis veya silis-alumin kökenli malzemelerdir. SiO2 Al2O3 Kendi başlarına bağlayıcılık özellikleri ya çok azdır ya da hiç yoktur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 50 PUZOLANLAR Çok ince iseler, Ortamda sönmüş kireç ve nem varsa kimyasal reaksiyona girerek bağlayıcılık özelliği olan C-S-H oluştururlar. SiO2 + Ca(OH)2 Puzolan + sönmüş Kireç CaO.SiO2.H2O Kalsiyum Silikat Hidrate yapı PUZOLANİK REAKSİYON Puzolanik maddelerin kullanımı binlerce yıl öncesine kadar gitmektedir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 51 PUZOLANLAR Bu özellikteki toprak ilk defa Napoli yakınlarındaki Pozzuoli kasabasından elde edilmiştir. Pozzuoli Vezüv Pompei Vezüv yanardağı yakınlarındaki bu toprak camlaşmış volkan toprağı olup, günümüzde kullanılan “Puzolan” sözcüğü buradan kaynaklanmıştır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 52 PUZOLANLAR DOĞAL YAPAY • Uçucu Kül Volkanik kökenli doğal puzolanlar • Volkanik camlar • Volkanik tüfler ve tras PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Isıl işlem görmüş killer ve diatomitler • Killer ve şeyller • Diatomitler Yapı Malzemesi Dersi • Silis Dumanı • Yüksek Fırın Curufu • Pirinç Kabuğu Külü Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 53 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR * Alumina, silis içerirler. Ren Trası % Santorin Napoli Kayseri Kula Curufu % % % % SiO2 54.2 63.2 55.7 68.08 45.88 Fe2O3 3.8 4.9 4.6 5.58 2.87 Al2O3 16.4 13.2 19.0 18.63 16.53 CaO 3.8 4.0 5.0 5.07 9.73 MgO 1.9 2.1 1.3 1.55 6.90 Diğer Maddeler 19.9 12.6 14.4 1.09 18.09 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 54 DOĞAL PUZOLANLAR PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 55 PUZOLANLAR VOLKANİK MALZEME REZERVLERİNİ OLUŞTURAN VOLKANİZMA KUŞAĞI PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 56 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR • Erimiş magmanın püskürmesi ile oluşmuşlardır. * Erimiş magmanın patlama sırasında ani basınç düşüşü ile atmosferde hızla soğuması sonucunda, yüzeye yakın bölgelerde düzensiz yapısı ile amorf veya camsı faz oluşur. Yüzeyde amorf yapı PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Derinlerde büyük kristalli yapı Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 57 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR • Erimiş magmanın püskürmesi ile oluşmuşlardır. * Çözülmemiş gazların gelişimi nedeni ile yüksek yüzey alanlı, mikroskopik ve makroskopik boşluklu poroz yapıdaki katı madde elde edilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 58 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR • Erimiş magmanın püskürmesi ile oluşmuşlardır. * Geniş yüzey alanı ve düzensiz yapısı nedeni ile volkanik kökenli puzolanik malzemeler içinde bulunan alumina silikatlar suyun içindeki Ca iyonları ile kimyasal reaksiyona girebilirler. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 59 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR • Erimiş magmanın püskürmesi ile oluşmuşlardır. * Magmanın şiddetli püskürmesi sonucunda, yüksek puzolanik aktiviteye sahip camsı malzemeler oluşurken daha zayıf şiddetteki püskürmeler, camsı volkanik malzemelere kıyasla, kireçle daha az kimyasal reaksiyon yapan volkanik külleri meydana getirir. • Volkanik camlar, volkanik tüfler, traslar ve volkanik küller olarak çeşitleri vardır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 60 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK CAMLAR Yunanistan’a bağlı Santorin adası toprağı, İtalya’nın Bacoli ve Japonya’nın Shirasu en iyi bilinen volkanik cam örnekleridir. Shirasu PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 61 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK CAMLAR * Volkanik camlar, şiddetli volkanik püskürmeler esnasında bırakılan sıvı lavların soğuması sonucu oluşurlar. * Bu malzemeler puzolanik aktivite karakteristiklerini esas olarak, düzensiz yapıdaki alumina silikat camlarından elde ederler. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 62 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK CAMLAR * Küçük miktarlarda reaktif olmayan kuvars, feldspat ve mika gibi mineral kristalleri, camsı faz içinde bulunabilir. * İnce öğütülmeleri halinde oldukça güçlü puzolanik özellikleri vardır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 63 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK TÜFLER VE TRAS * İtalya’da Segni-latium, Almanya’da Ren trası, Türkiye’de Kula curufu ve Kayseri trası volkanik tüflerin ve trasların tipik örnekleridir. * Riyolit tüfler, dazit tüfler ve zeolit tüfler en iyi puzolanik malzemelerdir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 64 PUZOLANLAR VOLKANİK KÖKENLİ DOĞAL PUZOLANLAR VOLKANİK TÜFLER VE TRAS * Andezit, bazalt ve bazalt tüfü, genellikle kalite ve performans açısından yeterli değildir. * Değişik tip traslar içinde, augite, apatit, biotit, magnetit, muskovit, hematit, kristobalit, kaolinit, illit, mika ve hornblend gibi mineraller mevcuttur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 65 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Killer ve killi zeminler, plaka veya çubuk şekline sahip olan, boyutları 0.002 mm’ den daha küçük parçalardan oluşurlar. Küçük parçalar, orjinal kayaların daha az stabil olan bileşenlerinin kırılmasından meydana gelen ve çoğunlukla alumina silikat içeren kil minerallerinden oluşurlar. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 66 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Şeyller, killer ile benzer bileşenlere sahiptir ancak su içerikleri killerden daha azdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 67 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Kil mineralleri kristal yapılı olup, killerin ve şeyllerin hammadde formları puzolanik özellik göstermez. Ancak 700° ile 900°C arasında ısıl işlemle kalsine olurlar ve puzolanik özellik kazanırlar. * Isıl işlem killerin ve şeyllerin kristal yapılarını bozar ve yarı amorf şekle veya bozulmuş alumina silikat yapısına dönüştürür. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 68 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Laterit toprakları, limonit veya hematit gibi yüksek miktarda demir minerallerine sahiptir. Hava ile temas edince tuğla gibi sertleşirler. Laterit kelimesi latincede tuğla anlamına gelmektedir. Boksitli topraklar ise aluminyum mineralleri içerirler. SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O+ Na2O H2O Laterit 3 10 75 - - - 10 Boksit 1 52 18 - - - 28 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 69 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Isıl işlem görmüş silisli topraklar, lateritli veya boksitli topraklar gibi silika içeriği açısından zengin değildir. * Laterit ve boksit içeren topraklar tropikal ortamlarda kimyasal bozulma sonucu oluşur. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 70 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Puzolanik aktivite normal olarak, ısıl işlem görmüş kildeki reaktif silis ve kalsiyum iyonlarının reaksiyonu ile oluşur. * Ancak kireç, ısıl işlem görmüş laterit ve boksitle de reaksiyon yapar. Muhtemelen silis kadar, demir ve aluminyum da ısıl işlemle bozulmuş yapıdaki boşlukları doldurabilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 71 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER KİLLER VE ŞEYLLER * Pişmiş killer, geleneksel olarak atık tuğla ve fayansların öğütülerek ince bir toz haline getirilmesi ile de üretilmektedir. bu yöntemle elde edilen malzemeler oldukça değişken puzolanik aktivite gösterir. * Killer için en yaygın olarak kullanılan ısıl işlem yöntemi döner fırınlarda yapılmaktadır. Isıl işlem süresi ise 1 ile 2 saat arasındadır. Ayrıca, düşey milli fırınlarda bu amaçla kullanılmaktadır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 72 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER DİATOMİTLER * Diatomitler, hücre duvarları silikadan oluşmuş, opal ve hidrate silika içeren, mikroskopik su bitkisi olan diatomların kalıntılarıdır. Bazı topraklarda bulunan bu organik kalıntılar %94 oranında silis içerirler. Diatomitlerin sahip olduğu puzolanik aktivite, içerdiği amorf silis miktarına bağlıdır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 73 PUZOLANLAR ISIL İŞLEM GÖRMÜŞ KİLLER VE DİATOMİTLER DİATOMİTLER * Yüksek miktarda kil minerali içeren diatomitlerde, killer puzolanik aktiviteyi azaltır. Bu yüzden bazı çeşitleri, 760°C ile 1000°C arasında ısıl işlem görerek puzolanik aktiviteleri arttırılır. * Büyük miktarlarda diatomit yataklarına A.B.D. California’da, Cezayir’de, Almanya, Danimarka ve Kanada’da rastlanır. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 74 PUZOLANLAR PUZOLANİK AKTİVİTE * Bir puzolanın bağlayabileceği en fazla kireç (Ca(OH)2) miktarı ve bağlanma işleminin hızı “puzolanik aktivite” olarak ifade edilir. * Puzolanik aktivite ölçüm yöntemleri genel olarak ikiye ayrılır. 1. Kimyasal yöntem: a) puzolanik reaksiyon sonucu alkaliler veya asitler içerisinde çözülebilen SiO2+Al2O3+Fe2O3 toplamı ölçülür. b) puzolan doymuş kireç çözeltisine konulduğunda, belirli bir süre içinde ortamdaki kalsiyum iyonları azalması tespit edilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 75 PUZOLANİK AKTİVİTE 2. Mekanik yöntem: Kireç-puzolan karışımlarının, basınç dayanımlarının ölçülmesi esasına dayanır. 1 kısım çimento + 3 kısım kum + ½ kısım su Kontrol: %100 çimento Ölçme: %35 puzolan + %65 çimento PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 76 PUZOLANİK AKTİVİTE Malzemelerin tartılması PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Kaba önce su yerleştirilir Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 77 PUZOLANİK AKTİVİTE suyun üzerine çimento eklenir Karıştırma devam ederken kum eklenir kalıba yerleştirme sarsma PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 78 PUZOLANİK AKTİVİTE Etiketleme ( 3 örnek) Bir gün sonra kalıptan çıkartılır 28 gün 20°C ve min %95 bağıl nemli ortamda bekletilir. PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 79 PUZOLANİK AKTİVİTE 28 gün sonunda 3 nokta eğilme deneyi uygulanır PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 80 PUZOLANİK AKTİVİTE Kırılan parçalar üzerinde basınç deneyi yapılır PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 81 PUZOLANİK AKTİVİTE P P×L M = 4 2 σ= W b×h 6 L P P σ= A P PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 82 PUZOLANİK AKTİVİTE Puzolanik aktivite = (A/B)x100 Burada; A: çimento+kül karışımı numunelerin ortalama basınç dayanımı B: Karşılaştırma (yalnız çimento numunelerinin) ortalama basınç dayanımı TS 639’a Göre Uçucu Küllerin Puzolanik Aktivite Deneyi Uçucu kül ve portland çimentosuyla yapılan deneme numunelerinin 28 günlük basınç dayanımları, Portland çimentosuyla hazırlanmış karşılaştırma numunelerinin aynı süredeki basınç dayanımlarının %70’inden az olmamalıdır. Puzolanik aktivite >= %70 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 83 PUZOLANİK AKTİVİTE 4x4x16 cm ayrıtlı prizma örneklerde önce 3 nokta eğilme deneyi yapılmıştır. Eğilme deneyinde mesnetler arası uzaklık 10 cm’dir. Örneklerin 28 günlük Kırılma yükleri aşağıda verilmiştir. 1 2 3 Yük (kgf) %100 çimento 408 406 412 %35 puzolan 360 334 344 ardından örnekler üzerinde eğilme sonrası basınç deneyi yapılmıştır. Kırılma yükleri aşağıda verilmiştir. Yük (kgf) 1 2 3 4 5 6 %100 çimento 6470 6490 6910 6990 6510 7010 %35 puzolan 5020 4960 5100 5150 5200 4910 PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 84 PUZOLANİK AKTİVİTE a) Örneklerin eğilme dayanımlarını ve ortalamalarını hesaplayınız. b) Örneklerin basınç dayanımlarını ve ortamalarını hesaplayınız. c) %35 puzolan katkılı örneklerin puzolanik aktivite indeksini hesaplayınız. d) %100 çimentolu örnekler CEM I 42.5 sınıfı çimento kabul edilebilir mi? e) Kullanılan puzolan TS629’a göre puzolanik malzeme olarak kabul edilebilir mi? PAÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemesi Dersi Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN 85