Yüksek kıvama sahip barit agregalı ağır betonların segregasyon özellikleri ve gama ışını soğurma katsayılarının belirlenmesi

Bu tez kapsamında, yüksek kıvamlı ağır beton ve ağır kendiliğinden yerleşen beton karışımları barit agregası kullanılarak üretilmiştir. Bağlayıcı dozajları ile su/bağlayıcı oranları değiştirilerek viskozite düzenleyici, silis dumanı ve uçucu kül içeren toplamda 43 farklı ağır beton karışımı hazırlanmıştır. Yüksek kıvamlı karışımlarında terleme belirlenmiş ve her iki ağır beton grubu için düşey kalıpta kolon segregasyon yöntemi ile segregasyon direnci belirlenmiştir. Geliştirilen alternatif segregasyon yöntemleriyle de (yoğunluk segregasyon yöntemi ve 3 bölmeli elek yöntemi) karışımların segregasyon performansları araştırılmıştır. 137Cs (662 keV) ve 60Co (1173 ve 1332 keV) radyonüklitleri kullanılarak gama ışını soğurma katsayıları, buna bağlı yarı değer ve onda bir değer kalınlıkları belirlenmiştir. Ayrıca kütle soğurma katsayıları teorik olarak (XCOM) hesaplanarak deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yüksek kıvamlı ağır betonların terleme kapasiteleri %11.7 ve terleme hızları 6.9 kg/m2.saat değerine kadar ulaşmaktadır. Bu betonlarda yoğunluk segregasyon yöntemi limiti %1.6 olarak belirlenmiştir. Ağır kendiliğinden yerleşen betonlarda ise yoğunluk segregasyon yöntemi için %1 ve 3 bölmeli elek yöntemi için de %6.3 olarak önerilmektedir. Genel olarak çalışma kapsamında elde edilen betonlar normal ve yüksek dayanımlı ağır beton olarak tanımlanabilir. Çalışma kapsamında lineer soğurma katsayıları 0.145 ile 0.264 cm-1 aralığında ve kütle soğurma katsayıları 0.0527 ile 0.0800 cm2/g aralığında bulunmuştur. Lineer soğurma katsayıları ile beton yoğunlukları arasında kayda değer doğrusal bir ilişki (R2˃0.95) vardır. Viskozite düzenleyici, silis dumanı ve uçucu kül katkılarının ikamesi ağır beton karışımlarında lineer soğurma katsayılarını azaltmaktadır.In the thesis, mixtures of high consistency heavyweight concrete and self-consolidating heavyweight concrete were produced by using barite aggregate. Totally, 43 heavyweight mixtures containing viscosity modifier, silica fume and fly ash were prepared by variation of binder contents and water/binder ratios. Bleeding was determined for only high consistency heavyweight concrete, and segregation resistance was researched for both concrete types with column segregation method. Moreover, segregation performance of the concrete mixtures was researched by suggested novel methods, i.e density segregation method and 3-compartment sieve test. Gamma-ray attenation coefficients, half- and tenth-value layers were determined by using radionuclides of 137Cs (662 keV) and 60Co (1173 ve 1332 keV). Moreover, mass attenuation coefficients were theoretically determined by using XCOM software, and compared by experimental results. Bleeding rate and capacity of the high consistency heavyweight concrete reached up to 11.7% and 6.9 kg/m2.hour, respectively. Limit for density segregation method was determined as 1.6%. For self-consolidating heavyweight concrete, the limit is recommended as 1% for density segregation method, and 6.3% for 3-compartment sieve test. Generally, concrete produced in the study can be classifed as normal and high strength heavyweight concrete. In the study, linear attenuation coefficient and mass attenuation coefficient are ranged between 0.145 and 0.264 cm-1, and between 0.0527 ile 0.0800 cm2/g, respectively. Remarkable linear relation (R2˃0.95) was observed between linear attenuation coefficient and density values. Viscosity modifier, silica fume and fly ash incorporation reduce the linear attenuation coefficients of the concrete mixtures

Research of pesimum reactive aggregate ratio of the perlite aggregate with different methods

Bu çalışmada, perlit agregasının en fazla boy değişimini veren reaktif agrega oranının tespiti amaçlanmıştır. Bu amaçla farklı oranlardaki perlit agregasının reaktif olmayan kireçtaşı agregası ile alkali-silika reaksiyonu (ASR)’na ilişkin özellikleri belirlenmektedir. Perlit, kireçtaşı ve her ikisinin birlikte kullanıldığı örnekler üzerinde ASR’nu belirlemek için ASTM C 1260’a göre hızlandırılmış harç çubuk deneyi, Scanning Electron Microscope (SEM) ve Energy Dispersive X-ray (EDX) ile mikro yapı incelemesi yapılmıştır. Karışımlar, Ankara Hasanoğlan bölgesinden temin edilen kireçtaşı agregasına Ankara Çubuk bölgesinden temin edilen perlit agregasının ağırlıkça %0, 10, 20, 30, 40, 50 ve 100 oranlarında yer değiştirilmesi ile hazırlanmıştır. 7 ayrı karışım için toplam 21 adet harç çubuğu üretilmiştir. Hızlandırılmış harç çubuk metoduna göre 3, 7, 10, 14, 21 ve 28 günlük boy değişim değerleri ölçülmüştür. En fazla boy değişimi veren örneklerin morfolojisi ve kimyasal kompozisyonu SEM ve EDX ile yapılmıştır. Boy değişiminin artması ile çatlak yoğunluğu ve Ca oranının arttığı gözlenmiştir. 14 günlük boy değişim ortalamalarına göre, içerisinde %40 oranında perlit agregası içeren örnekler en fazla boy değişimine uğramış ve perlit agregasının pesimum reaktif agrega oranı olarak belirlenmiştir.In this study, it is purposed to determine of reactive aggregate ratio of the perlite aggregate for given up the highest length change. For this purpose, properties of relate to alkali-silica reaction (ASR) of the perlite aggregate determined with non-reactive limestone aggregate. For the determination of ASR, according to ASTM C 1260 accelerated mortar bar method, for microstructure; Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis were carried out on the samples which are perlite, limestone and used both of them. Mixtures were prepared by weight at 0, 10, 20, 30, 40, 50 and 100% ratios with usage of perlite aggregate that obtained from Ankara Çubuk region instead of limestone aggregate that obtained from Ankara Hasanoğlan region. 21 pieces of mortar bars were produced for 7 different mixtures. The length change values of the samples were measured on the 3, 7, 10, 14, 21 and 28-day according to the accelerated mortar bar method. Morphology and chemical composition of highest length changed samples were determined with SEM and EDX. Increase of fracture density and Ca ratio was observed in parallel with the increase of length change. According to average of 14 days length change, 40% perlite aggregated samples underwent highest length change and these samples were determined as pesimum reactive aggregate ratio of the perlite aggregate

A dynamic segregation test method for heavyweight concrete: Density variation method

Several segregation evaluation methods have been developed for concrete; however, none of them have been specially focused on heavyweight concrete, which has more of a tendency toward segregation because of differences in density of paste matrix to heavy aggregate. Thus, for heavyweight concrete, the segregation may be determined by measuring the difference density in a vertical direction. In this study, a simple reliable method, i.e., the density variation method, that considers the variation in vertical layers of the concrete is modeled to assess dynamic segregation of heavyweight concrete. In addition, 35 heavyweight concrete mixtures with high consistency were designed with various mixing parameters, and the results were compared with the model findings. The suggested test method was also compared with a conventional method (column segregation test by wet-sieving), and an equivalent segregation limit was determined. A strong linear relation (R2: 0.86) was found between the density variation method and column segregation test, and a segregation coefficient limit for segregation of heavyweight concrete is recommended as 1.7 %. © 2018 by ASTM International

Determination of alkali-silica reaction effects of zeolitic tuff addition on the different aggregates

Bu çalışmanın amacı, andezit, kireçtaşı ve perlit kayaçlarından üretilen kırmataş agregaların, harç karışımlarında çimento yerine farklı oranlarda zeolitik tüf (ZT) kullanılmasının alkali-silika reaksiyonu (ASR)’na ilişkin özelliklerini belirlemektir. Kırma agrega numuneleri üzerinde ASR’yi belirlemek için ASTM C 1260 göre hızlandırılmış harç çubuk deneyleri yapılmıştır. ZT katkısı CEM I 42.5 R tipi çimentoya, %0, 10, 20, 30 ve 40 oranlarında ikame edilmiştir ve agrega türleri üzerinde ASR etkinliğini araştırmak için 45 adet harç çubuğu üretilmiştir. Hızlandırılmış harç çubuk metoduna göre numunelerin 3, 7, 14, 28, 42 ve 56 günlük boy değişim değerleri ölçülmüştür. 14 günlük kontrol numunelerinde perlit %0,570 oranında potansiyel zararlı seviyede, andezit %0,101 oranında kritik seviyede ve kireçtaşı %0,061 oranında zararsız seviyede boy değişimine uğramıştır. Zararlı seviyede olan boy değişimleri perlitte %30 ve 40, andezitte %20, 30 ve 40 ZT ikamesinde kontrol altına alınmıştır. Tüm numunelerin boy değişim miktarı ZT ikamesi artıkça azalmaktadır. Sonuçta, ZT katkısının reaktif agregaların ASR’sini önlemede etkili olduğu anlaşılmıştır.The aim of this study is to determine the alkali-silica reaction (ASR) related characteristics of crushed stones that are produced from rocks of perlite, andesite and limestone when zeolitic tuff (ZT) is used in the mortar mix as cement replacement in different ratios. Accelerated mortar bar experiments in accordance with ASTM C 1260 were carried out on crushed stone aggregate samples to determine the ASR. CEM I 42.5 R type cement was replaced by ZT material in the following ratios: 0, 10, 20, 30 and 40%; in order to investigate the effects of replacement on the ASR pertaining to the aggregate types, 45 mortar bar pieces were produced. The length change values of the samples were measured on the 3, 7, 14, 28, 42, 56 days according to the accelerated mortar bar method. Measured length changes for the control samples on 14 {th} day were found to be 0.570% at the level of potentially harmful for perlite, 0.101% at the level of critic for andesite and 0.061% at the level of harmless for limestone. Length changes at the harmful levels were taken under control for perlite at 30 and 40%, for andesite at 20, 30 and 40% ZT replacement ratios. Length change values of all samples decrease as ZT replacement increases. As a result, ZT replacement is effective to suppress the ASR of reactive aggregates

Effect of alternative expanded perlite using on properties of raw perlite aggregated light-weight concrete

Perlit, ısı yalıtım ve hafiflik özelliğinden dolayı beton agregası olarak inşaat sektöründe kullanımı ile ülke ekonomisine ve küresel ısınmaya olumlu yönde katkıda bulunan doğal yapı malzemesidir. Yapılan araştırmalar sonucunda dünya perlit rezervinin yaklaşık % 74' ünün Türkiye'de olduğu belirlenmiştir. Bu doğal kaynakların etkin kullanımı ile oldukça zor elde edilen enerjinin daha etkin kullanımının sağlanacağı düşünülmektedir. Enerji kullanımındaki bu tür yaklaşımlar çevre kirliliğinin azalmasına katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada, farklı özellikteki genleştirilmiş perlit agregalarının ham perlit agregalı hafif betonlar içinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Ham perlit agregası yerine hacimce %10 oranında üç farklı özellikte genleştirilmiş perlit agregası kullanılarak 7 ayrı karışım oluşturulmuştur. Hazırlanan hafif beton karışımları ile 100x100x100 mm ebatlı küp numuneler elde edilmiştir. Bu numunelerin 28 günlük basınç dayanımı, birim hacim ağırlık ve su emme oranları test edilmiştir. Sonuç olarak, uygun özellikteki genleştirilmiş perlit agregası kullanımının perlit agregalı hafif betonların mekanik ve fiziksel özellikleri üzerinde etkili olduğu anlaşılmıştır.Perlite is a natural building materials contribute to global warming positive thanks to its isolation and lightness characteristics as concrete aggregate with usage of in construction sector. In research results, about %74 of world perlite reserves was determined to be in Turkey. It is thought that energy of fairly hard obtained will provide more efficient usage thanks to efficient usage of the natural reserves. Such approaches will provide to reduce of environment pollution in the usage of energy. In this study, with different characteristic usability of expanded perlite aggregate was researched in raw perlite aggregated light weight concrete. 7 different mixtures were prepared in volume at 10% ratio by using 3 different expanded perlite aggregate instead of raw perlite aggregate. With prepared light weight concrete mixtures 100x100x100 mm sized cube samples were produced. 28 days compressive strength, unit volume weight and water absorption ratio of these sample were researched. As a result, with suitable characteristic usage of expanded perlite aggregate was understood to be effective on the mechanical and physical properties of perlite aggregated light weight concrete

Effect of alternative expanded perlite using on properties of raw perlite aggregated light-weight concrete

Perlit, ısı yalıtım ve hafiflik özelliğinden dolayı beton agregası olarak inşaat sektöründe kullanımı ile ülke ekonomisine ve küresel ısınmaya olumlu yönde katkıda bulunan doğal yapı malzemesidir. Yapılan araştırmalar sonucunda dünya perlit rezervinin yaklaşık % 74' ünün Türkiye'de olduğu belirlenmiştir. Bu doğal kaynakların etkin kullanımı ile oldukça zor elde edilen enerjinin daha etkin kullanımının sağlanacağı düşünülmektedir. Enerji kullanımındaki bu tür yaklaşımlar çevre kirliliğinin azalmasına katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada, farklı özellikteki genleştirilmiş perlit agregalarının ham perlit agregalı hafif betonlar içinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Ham perlit agregası yerine hacimce %10 oranında üç farklı özellikte genleştirilmiş perlit agregası kullanılarak 7 ayrı karışım oluşturulmuştur. Hazırlanan hafif beton karışımları ile 100x100x100 mm ebatlı küp numuneler elde edilmiştir. Bu numunelerin 28 günlük basınç dayanımı, birim hacim ağırlık ve su emme oranları test edilmiştir. Sonuç olarak, uygun özellikteki genleştirilmiş perlit agregası kullanımının perlit agregalı hafif betonların mekanik ve fiziksel özellikleri üzerinde etkili olduğu anlaşılmıştır.Perlite is a natural building materials contribute to global warming positive thanks to its isolation and lightness characteristics as concrete aggregate with usage of in construction sector. In research results, about %74 of world perlite reserves was determined to be in Turkey. It is thought that energy of fairly hard obtained will provide more efficient usage thanks to efficient usage of the natural reserves. Such approaches will provide to reduce of environment pollution in the usage of energy. In this study, with different characteristic usability of expanded perlite aggregate was researched in raw perlite aggregated light weight concrete. 7 different mixtures were prepared in volume at 10% ratio by using 3 different expanded perlite aggregate instead of raw perlite aggregate. With prepared light weight concrete mixtures 100x100x100 mm sized cube samples were produced. 28 days compressive strength, unit volume weight and water absorption ratio of these sample were researched. As a result, with suitable characteristic usage of expanded perlite aggregate was understood to be effective on the mechanical and physical properties of perlite aggregated light weight concrete

Optimization of reactive powder concrete by means of barite aggregate for both neutrons and gamma rays

High performance concrete has been often preferred in special engineering structures and in challenging composites products. Researchers have recently focused on the radiation shielding characteristics of these type concrete mixtures due to rising nuclear industry in the developing world. In the study, performance of reactive powder concrete was researched with regard to gamma-ray and neutron attenuation when its normal weight aggregate replaced with heavyweight aggregate (barite). For this purpose, reactive powder concrete mixtures were prepared 100% quartz aggregate, 100% barite aggregate and their blending 50–50%, by volume. Some physical and mechanical characteristics such as density, compressive strength, fracture energy, flexural strength and modulus of elasticity of the mixtures were determined. Gamma-ray attenuation coefficients and transmission thickness values were theoretically established for commonly known gamma energies (661.7, 1173.2 and 1332.5 keV). Optimization of the reactive powder mixtures was performed for both neutron and gamma-ray attenuation at 8 MeV. As a result, barite significantly increased the gamma-ray attenuation coefficients of reactive powder concrete. The mechanical performance of reactive powder concrete, however, was markedly reduced as a result of barite substitution. Replacement of quartz by barite aggregate has a more adverse impact on flexural strength than that of compressive strength. A mix that contains 40% barite aggregate of total aggregate volume was found as an optimum RPC mixture for simultaneously shielding neutrons and gamma rays.Materials and Environmen