ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU DENEYİ (UZUN SÜRELİ HARÇ

ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU DENEYİ (UZUN SÜRELİ
HARÇ ÇUBUK YÖNTEMİ (ASTM C 1260))
1. GENEL BİLGİLER
Agregalarda bulunan reaktif silis ile beton boşluk çözeltisinde yer alan ve ağırlıklı olarak
çimento kaynaklı olan alkaliler arasında oluşan reaksiyona alkali–silis reaksiyonu
denilmektedir. Reaksiyonun 1940’ların başında tanımlanmasından bu yana, konu ile ilgili çok
sayıda araştırma yapılmıştır.
Alkali silis reaksiyonu (ASR), beton agregalarında bulunan reaktif silis ile betonun boşluk
çözeltisinde bulunan hidroksil ve alkali iyonlarının reaksiyonudur. Bu reaksiyon, betonda nem
etkisiyle genleşen alkali-silis jelinin oluşmasına neden olur. Betonda genleşme sonucu meydana
gelen çekme gerilmeleri çatlamaya yol açar (şekil 1).
Şekil 1. Alkali silis reaksiyonu sonucu betonda oluşmuş harita şeklinde çatlaklar
Bazı çimentoların kimyasal yapısında fazla miktarda bulunan sodyum oksit (Na2O) ve
potasyum oksit (K2O) gibi alkali oksitler, hidratasyon sırasında ve sonucunda beton boşluk
çözeltisinde sodyum hidroksit (NaOH) ve potasyum hidroksit (KOH) olarak çökelirler. Bunlar
aktif silis içeren agregalarla reaksiyona girerek, zamanla betonu çatlatan bir jel oluşumuna
sebep olurlar (Eşitlik 1).
SiO2 + 2NaOH + H2O Na2SiO3. 2H2O
Silika Alkali Su Alkali-Silika Jel
(Eşitlik 1)
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
Alkali silika reaksiyonunun oluşumu özet olarak ;
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
2. DENEYİN AMACI VE EKİPMAN/ MALZEME
Bu test metodu agregaların alkali silika yönünden reaktif olup olmadığını, tayin etmek için
yapılır. Harç çubuklarının, yüksek sıcaklıkta 1 Normal NaOH çözeltisi içindeki genleşmelerine
dayanarak hızlı bir şekilde tespitini hedeflemektedir.
GEREKLİ MALZEME/EKİPMAN
❖ Elek Seti
❖ Terazi
❖ Mikser
❖ Harç çubuk kalıpları
❖ Sarsma Tablası
❖ Referans ölçme çubuğu:
❖ Alkali Tankı
❖ Konkasör ve / veya Öğütücü
❖ Ölçüm ünitesi
❖ 1 Normal NaOH çözeltisi
3. DENEYİN YAPILIŞ ŞEKLİ
3.1. Agreganın Alınması Ve Hazırlanması
Ocaktan temsili olarak alınan agrega numunesinden deney için yetecek miktarda alınıp,
konkasör ve kırıcıda uygun boyuta getirilen malzeme 8-16-30-50 ve 100 nol eleklerden elenir.
Elekler üzerinde kalan malzeme yıkanır ve kurutulur. Her elek üstü malzemeler ayrı ayrı
torbalanır (şekil 2).
Şekil 2. Sınıflandırılmış agrega
Karışında uygulanan agrega miktarları
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
3.2. HARCIN ÇUBUKLARININ HAZIRLANMASI ve KALIPLARA DÖKÜM İŞLEMİ
Harç çubukları (ASTM C-227) ve (ASTM C-1260)’da belirtilen esaslara uygun olarak
hazırlanır. Harç karışımları için 8-16-30-50 ve 100 nolu elek serilerinden elenen agregalar,
Tablo 1’de verilen karışım miktarlarında kullanılmıştır (1,2).
Tablo 1. Harç çubukları malzeme karışım miktarları
Elek Serisi
Malzeme
Türü
Doğal
agrega
Kırma taş
agrega
ASTM C227
ASTM C1260
No:8
%10
No:16
%25
No:30
%25
No:50
%25
No:100
%15
S/Ç
Su
(ml)
S/Ç
Su
(ml)
Çimento
(gr)
100 gr
250 gr
250 gr
250 gr
150 gr
0,45
199,8
0,47
208,7
444
100 gr
250 gr
250 gr
250 gr
150 gr
0,5
222
0,47
208,7
444
Karışımda kullanılan agrega türüne göre koyulacak çimento ve su miktarı seçilir. Her bir grup
için 25x25x285 mm boyutlarında 3 adet harç çubuğu dökülür. Kalıplama odası sıcaklığı 20 °C
den düşük, 26 °C den fazla olmamalıdır, odanın nemi de % 50’ den az olmamalıdır. Karışım
suyu, kalıplama odası, kür odasının sıcaklığı 23±2°C olmalıdır. Mikserde karıştırılan harç
numunesi kalıplara iki tabaka halinde dökülür ve her tabaka sıkıştırılır. Karıştırma işlemini
takiben 2dak 15sn içerisinde kalıba yerleştirme işlemi tamamlanmalıdır. Kalıplara yerleştirilen
harç numuneleri 24±2 saat kür odasında bekletilir. Bu süre sonunda kalıplardan çıkarılan harç
çubukları numaralandırılır, kumpas ve 0,002 hassasiyeti olan komparatörle ilk okumaları
yapıldıktan sonra su banyosuna konur. 80±2 °C saf su bulunan, su banyosunda 24±2 saat
bekletilir. Bu süre sonunda su banyosundan çıkarılan harç çubuklarının 15±5 sn içinde sıfır
okumaları aynı hassasiyetle okunarak içinde 80±2 °C’de 1 Normal NaOH çözeltisi bulunan
alkali tankına konur. (Şekil 4).
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
Şekil 4. Harç çubuk numunelerinin kalıbı ve ilk boy ölçme işlemi
3.3. Harç Çubuklarının Solüsyon İçerisine Yerleştirilmesi
Harç çubuk yöntemi ile hazırlanan en az 3 adet harç çubuğu saf su içerisine konarak 80 0C sabit
ısıdaki etüvde 24 saat bekletildikten sonra ilk boy ölçümleri alınır. Harç çubuklarının içerisine
konulacak alkali çözeltisi, 1 N NaOH çözeltisi, 900 ml. Saf suya 40 gr sodyum hidroksit
konularak hazırlanır bu çözeltiye sodyum hidroksit çözeltisi denir. Bu çözelti 80 0C’de sabit
ısıda tutularak, harç çubukları bu çözelti içerisine konmaktadır (Şekil 5).
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
Şekil 5. Kür tankı ve harç çubuklarının yerleştirilmesi
3.4. Harç Çubuklarının Boy Ölçüm İşlemi
Alkali tankında bekletilen harç çubuklarının periyodik olarak 3 gün, 7 gün, 14 ve 28 gün
sonunda okumaları alınır. (15±5 sn içinde) Bu okuma değerleri ile sıfır okuma değeri
kıyaslanarak % genleşme değerleri hesaplanır.
Bu işlemden sonra devam eden 3, 7, 14. 28. günlerde boy ölçümleri alınarak birim boy değişim
yüzdeleri hesaplanmaktadır. Birim boy değişim yüzdelerini belirlemede aşağıdaki eşitlik
kullanılmaktadır;
% L
L
L
  100
Eşitlikte;
%L = Boy değişim yüzdesi, ∆L = Örneğin boy değişimi (mm), L = Örneğin ilk uzunluğu (mm),
göstermektedir.
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
ASTM C 1260’a göre boy değişimindeki verilerin değerlendirilmesi aşağıdaki gibi
yapılmaktadır;
14 gün sonra ölçülen boy değişimi %0,1’den küçük ise “Agrega zararsız”,
14 gün sonra ölçülen boy değişimi %0,1- %0,2 arasında ise “Deney süresi uzatılarak örneklerin
28 günlük boy değişimleri ölçülür”,
14 gün sonra ölçülen boy değişimi %0,2’den büyük ise “Agrega potansiyel olarak zararlıdır”,
Bu şekilde her agregadaki boy değişimlerine göre bir sonuca varılmaktadır.
Kaynakça
1. ASTM C-1260-94, “Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates
(Mortar-Bar Method)”, Annual Book of ASTM Standards, Concrete and Mineral
Aggregates, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, USA, 4(2),
650-653, 1994.
2. ASTM C-227-97, “Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate
Combinations (Mortar-Bar Method)”, Annual Book of ASTM Standards, Concrete and Mineral
Aggregates, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, USA, 4(2), 126130, 1994.
3. Malvar, L.J., Cline G.D., Burke D.F., Rollings R., Sherman T.W.,Greene J.L., “Alkali- Silica
Reaction Mitigation: State of the art and Recommendations”, ACI Marerials Journal, V.99,
pp.480-489, 2002.
4. D.S.İ, Betonlarda Alkali-Agrega Reaksiyonu ve Türkiye Çimentolarının Alkalinite Değerleri,
Y.N.Kİ-551, Ankara, 1974.
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017
4. SORULAR
1.
Alkali silika reaksiyonu (ASR) nedir ve nasıl oluşur?
2.
ASR’ nin belirlenmesinde hangi deney metotları kullanılır?
3.
ASR belirlenmesin kullanılan hızlı harç çubuğu deneyini anlatınız?
4.
Harç çubukları malzeme karışım miktarlarını tablo halinde yazınız.
5.
5 litrelik çözelti hazırlamak için gerekli olan NaOH miktarını hesaplayınız.
6.
Aşağıdaki doğal agrega örnekleri için ASTM C1260’a göre kullanılacak agrega, su ve
çimento oranlarını belirleyerek yaparak boyca uzama miktarlarını bulunuz.
Agrega kodu
1. Ölçüm
3 gün sonunda 14 gün sonunda 28. gün sonunda
ölçüm
ölçüm
ölçüm
GMH
200,00
200
200
200
BYT
201,23
201,24
201,29
202,00
TRB
201,960
201,965
201,983
201,022
K.T.Ü Maden Mühendisliği Bölümü Maden İşletme Laboratuvarı
Arş. Gör. Gökhan KÜLEKÇİ
Mayıs-2017