Betonda Zemin Granül Yüksek Fırın Cürufu ve Avantajları

Betonda Zemin Granül Yüksek Fırın Cürufu ve Avantajları

            Zemin granüle yüksek fırın cürufu demir imalatının yan ürünüdür.
 ve beton üzerine ilave edildiğinde işlenebilirlik, mukavemet ve dayanıklılık gibi özelliklerini geliştirir.

Bu malzeme demir cevheri, kireç taşı ve kola yaklaşık 1500 derece santigrat derecede ısıtılarak elde edilir. İşlem, bir yüksek fırında yapılır.

GGBFS'nin oluşumu doğrudan değildir. Demir üretiminin yan ürünü erimiş cüruf ve erimiş demirdir. Erimiş cüruf, belirli miktarda oksit ile birlikte alümina ve silisten oluşur.

Bu cüruf daha sonra soğutularak granüle edilir. Bunun için, yüksek basınçlı bir suyun içinden geçmesine izin verilir. Bu, parçacıkların soğutulmasıyla sonuçlanır ve bu da çapın 5 mm'den daha küçük granüllerle sonuçlanır.

Yüksek fırın cürufunun ana bileşenleri CaO, SiO2, Al2O3 ve MgO'dur. Bunlar, çimento içeriğinin çoğunda bulunan minerallerdir.

Parçacıklar daha da kurutulur ve öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu çimentosu olarak bilinen ince bir toz oluşturmak üzere döner bir bilyeli değirmende öğütülür. Şimdi, soğutma denilen ana işlemi gerçekleştirmek için farklı yöntemler kullanılabilir.

Hangi yöntemi kullandığına göre, paletli cüruf, köpüklü veya genleşmeli cüruf, GGBFS veya hava soğutmalı yüksek fırın cürufu (ACBFS) olarak bilinir.

Zemin Granül Yüksek Fırın Cürufu (GGBFS) Kompozisyonu

GGBFS'deki mineralojik bileşimdeki fark Portland çimentosuna kıyasla aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

zemin curufu yüksek granüle sınıfları

İndir

Mineral  GGBFS  Portland Çimento 

CaO  % 30‐50  % 55‐66 

SiO 2  % 28‐40  % 20‐24 

Al 2 O 3  % 8‐24  % 0‐8 

MgO  % 1‐18  5% 

GGBFS'deki bir diğer önemli fark, içindeki bazı metallerin tam oksidasyona uğramamasıdır. Bu değişiklik, Portland çimentosu ile karşılaştırıldığında betonda yapısal formasyona yansıyacaktır.

Portland çimentosuna kıyasla kompozisyonda yukarıdaki iki farklılıktan dolayı, hidratasyon reaksiyonunda ve ayrıca GGBFS verilen hidrasyon ürünlerindeki değişiklikler gösterilir.

Zemin Granül Yüksek Fırın Cürufunun (GGBFS) Fiziksel Özellikleri

Öğütülmüş yüksek fırın cürufu görünüşte neredeyse beyaz renktedir. Aşağıdaki şekil, aralarındaki renk farkını açıkça göstermek için GGBFS'yi ve sıradan Portland çimentosunu göstermektedir.

Beton imalatında GGBFS'nin kullanılması sıradan çimento beton yapılarının koyu gri renginden farklı olarak betonda hafif ve parlak bir renk verir. Bu, GGBFS'nin estetik açıdan ek bir avantajı.

GGBS'nin tipik özellikleri Tablo-2'de verilmektedir.

Tablo 2. GGBFS'nin Fiziksel Özellikleri (Tasavvuf uyarınca)

Mülk  Değer
Fiziksel form  Beyaz tozdan arındırılmış
Yığın yoğunluğu (kg / m 3 )  1200
Spesifik yer çekimi  2.9
Özgül yüzey (m 2 / kg)  425 ‐ 470

Zemin Granül Yüksek Fırın Cürufunun Parçacık Boyut Dağılımı

GGBFS'nin parçacık boyutunun, imalatı sırasında kullanılan öğütme tekniklerine göre değiştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, bilyeli değirmenden ürünün hava akımlı değirmende toplanmış biri için geniş parçacıklara ve dar parçacıklara sahip olduğu gözlemlenmektedir. Titreşimli değirmende topraklanmış olanlar küresel biçimdeki parçacıklara sahiptir.

GGBFS çimento kullanma

Beton üretim tesisinde, GGBF, Portland çimentosu, su ve agrega ile birlikte eklenebilir. Karışımın normal oranı aynı kalır. Çalışmalar, GGBFS'nin çimento ağırlığının% 30 ila% 85'inde değiştirilebileceğini gösteriyor. Örneklerin çoğunu% 40 ila% 50 arasında değiştiriyoruz.

BGB'de GGBFS'nin Avantajları

Zemin kat granüle yüksek fırın cürufunun beton imalatına dahil edilmesi, aşağıda belirtilen birçok avantaja sahiptir:

• Betonun içindeki GGBFS, beton yapının mukavemetini ve dayanıklılığını arttırır.
• Beton boşluklarını azaltır, bu nedenle geçirgenliği azaltır.
• GGBFS, uygulanabilir bir karışım sağlar.
• İyi pompalanabilir ve sıkıştırma özelliklerine sahiptir
• GGBF bileşenlerinden oluşan yapı, sülfat saldırısı direncinin arttırılmasına yardımcı olur.
• Klorürün penetrasyonu azaltılabilir.
• Hidrasyon ısısı, geleneksel karışık hidrasyona kıyasla daha azdır.
• Alkali-silika reaksiyonu çok direne sahiptir.
• Bunlar betonu daha kimyasal olarak istikrarlı hale getirir
• İyi bir yüzey finişi verir ve estetiği geliştirir.
• Renk daha eşit ve hafiftir.
• Daha az çiçeklenme şansı
• Yapıların bakım ve onarım maliyetleri azaltılarak beton yapıların ömrü artırılmıştır.
• Çimentonun aksine, GGBFS karbondioksit, sülfür dioksit veya azot oksit üretmez.

Daha fazla hareket kabiliyeti özelliği olduğundan GGBFS ile çalışmanın kolay olduğu bulunmuştur. Bunun nedeni, inceliği ve GGBFS parçacıklarının parçacık şeklinden kaynaklanmaktadır. Bunların da göreceli yoğunluğu daha düşüktür.

GGBFS parçacıkları, işlenebilirliği artıran çok cam bir dokuya sahiptir. Bu, ortak durumlarda yeterli işlenebilirliği elde etmek için suyun azaltılmasına ve Süperakışkanlaştırıcılara yardımcı olabilir.

Malzemenin taşınması kadar taşınma esnasında ayrılma şansı da azdır. Pompalama, GGBFS'ye ait karışımı daha düşük göreli yoğunluk ve akıcılık kabiliyeti ile kolaylaştırılır.

GGBFS'nin beton içinde kullanılması sıradan Portland çimento betonundan farklı olan benzersiz bir özellik sunar. GGBFS'den yapılan beton, sıradan Portland çimento karışımına kıyasla yavaş yavaş ayarlanır.

GGBFS tutarı daha fazla, ayarlanması için gereken süre daha fazla olacaktır. Ancak güç zaman kazanılır. Bu yavaş ayar soğuk eklemlerin oluşumunda yardımcı olacaktır. Ancak daha hızlı kurma süresinin gerekli olduğu durumlar bu değiştirme işlemine giremez.

GGBS kompozisyonu yüklenici için daha pürüzsüz bir yüzey elde etmeye yardımcı olacak daha uzun süre plastik kalır.

GGBFS'nin sürdürülebilirlik faktörü, yukarıda belirtilen avantajlardan ispatlanmıştır. Ürünün kendisi daha büyük bir tanıma için kullanılan bir yan ürün. Yapısındaki karbondioksitin azaltılması onları daha sürdürülebilir kılar.

Yerine konan GGBFS'nin camsı dokusu nedeniyle daha az su talebi var. GGBFS parçacıklarının camsı yüzeyi yüzeyine su emmez.

GGBFS, uygulanmasında güç kaybının düşük olması nedeniyle bazı engeller ile karşı karşıyadır. Ayrıca kür koşullarına karşı oldukça duyarlıdır. Böylece, daha iyi bir iyileştirme kalitesi, GGBFS'den tam olarak yararlanılmasını sağlar.

Yüksek Fırın Cüruflu Sertleşmiş Betonun Özellikleri (GGBFS)

Zemin Granül yüksek fırın cürufunun (GGBFS) fiziksel özellikleri, taze haldeki ve sertleşmiş haldeki betonda avantajlar sağlamaktadır.

Bize, daha yoğun bir beton kütlesi, yani boşluklardan arındırılmış bir katı sağlayacak bir beton karışımı tasarımı için her zaman önerilir. GGBS, beton kütlenin boşluklardan arındırılmasında ve dolayısıyla yapının daha az geçirgen hale getirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır.

Şekil-1: Yüksek Fırın Cürufu

Şekil-2'de gösterilen Dartford Köprüsü gibi yüksek fırın cüruflu pek çok beton uygulaması bulunmaktadır.

Şekil-2: Dartford köprüsü, Birleşik Krallık

Bu yazı, yüksek fırın cürufu içeren katılaşmış betonun özelliklerine ışık tuttu.

Yüksek Fırın Cüruflu Sertleşmiş Betonun Özellikleri

• GGBFS betonun ayar zamanı
• Cüruf içeren betonun basınç dayanımı
• Yüksek fırın cürufu betonunun kürlenmesi
• Cüruf içeren beton rengi
• Yüksek fırın cürufu bükülme direnci
• Cüruf içeren beton geçirgenliği
• Cüruf içeren beton elastikiyet modülü
• Cüruf içeren betonun kuruma büzüşmesi
• Çimento yerine GGBF ile beton mikroyapının özelliklerinde değişim.

GGBFS betonun ayar zamanı

GGBO'ların suya olan talebi daha azdır ve betonun sertleşme süresinde bir artış şansı bulunmaktadır. GGBFS ile değiştirilen çimento miktarı arttıkça, ayar zamanı da artar.

Hogan ve diğerleri tarafından yürütülen bir araştırma. Al, GGBFS tutarının% 40,% 50 ve% 60'lık yenilenmesinin, OPC'nin ayar süresinden bir saat daha fazla artacağını gösterdi (başlangıç ​​ve final ayar zamanı için).

Cüruf içeren betonun basınç dayanımı

Cüruf beton basınç dayanımı, örneğin cüruf türü, incelikleri, aktivite endeksi ve beton karışımlarında kullanılan miktara, örneğin çimento tipi ve su ile çimento oranına bağlı faktörlere bağlıdır.

Cüruf betonunun büyük ve sıkıştırılma mukavemeti, cüruf olmayan betonunkinden yavaş yavaş 1-5 gün artar; ancak cüruf beton mukavemeti kontrollü betonun mukavemetiyle 7-28 gün arasında eşleşir. Ayrıca, cüruf beton basınç dayanımı, 28 günden sonra sıfır cürufla beton mukavemetini aşmaktadır.

Ayrıca, cüruf betonunun erken dayanımının düşük olması kutup dumanı ile çözülebilir.Erken yaş kuvvetinin gelişimi, kullanılan dumanın miktarına bağlıdır.

Son olarak, Şekil-3, farklı cüruf yüzdesi ile kontrollü beton ve beton yerine geçirme için basınç dayanımı gelişimini göstermektedir. Kontrollü beton ve diğer değiştirme yüzdelerine kıyasla% 40 değiştirmenin en iyi performansı sağladığı fark edilebilir.

Şekil-3: Cüruf Betonunun Mukavemet Gelişimi

Yüksek fırın cürufu betonunun kürlenmesi

Betonun yetersiz şekilde sertleştirilmesi, hidratasyon derecesini ve oranını önemli ölçüde etkiler ve sonuç olarak mukavemet üretim hidrasyonu oluşumu yavaş olacaktır. Yetersiz kürlenmenin olumsuz sonuçları, cüruf oranı yüksek olan betonlarda daha belirgin ve göze çarpmaktadır.

Bu nedenle, mukavemet ve dayanıklılıktaki belirsizlikten kaçınmak için, cüruf olmayan beton ile karşılaştırıldığında,% 30'dan fazla cüruf içeren beton uzun süre iyileştirilir.

Son olarak, cüruf beton sertleştirme süresinin uzatılması ortam sıcaklığı, çimento miktarı ve türü, kullanılan çimento sıcaklığı ve çimento replasmanı yüzdesi gibi faktörlerin sayısına dayanır.

Cüruf içeren beton rengi

Yüksek fırın cürufunun açık renkli renginden dolayı cüruf betonunun rengi geleneksel betonlara kıyasla daha hafiftir.

Dahası, cüruf betonunun iç kısmı tarafından gösterilen koyu mavi-yeşil renk ve cüruf beton parçalanndan, örneğin basınç dayanım testinden sonra fark edilebilir. Bu renk havaya yeterince maruz bırakıldıktan sonra kaybolur.

Rengin derecesi, sertleşme koşulu, kullanılan yüksek fırın cürufunun yüzdesi ve oksidasyon derecesine dayanmaktadır.

Yüksek fırın cürufu bükülme direnci

7 gün ve daha sonrasında, cüruf betonunun eğilme mukavemeti kontrollü beton eğilme mukavemetine eşit veya bundan fazla. Yüksek fırın cürufu betonunun eğilme mukavemeti, cüruf parçacığı şekli ve yüzey dokusuna bağlı olarak çimento cüruf agrega sisteminde daha güçlü bir bağ oluşturması sonucunda ortaya çıkmaktadır. Şekil-4, cüruf parçacıklarını göstermektedir.

Şekil-4: Yüksek Fırın Cürufu Parçacıkları

Cüruf içeren beton geçirgenliği

Beton içeren cürufun kontrollü beton ile karşılaştırıldığında geçirgenlik açısından daha iyi performans gösterdiği, çünkü çimento hamurundaki yüksek fırın cürufunun gözeneklerin boyutu azaltıldığı ve sonuç olarak cüruf betonunun geçirgenliğinin azaldığı iddia edilmektedir.

Dahası,% 75'e kadar cüruf içeren betonun deniz suyunda tatmin edici performans sergilediği gösterilmiştir.

Cüruf içeren beton elastikiyet modülü

Her iki beton tipinin gücü aynı ise cüruf betonunun cürufsuz betonun elastikiyet modülü arasında önemli bir fark bulunmamaktadır. Bu sonuç, Stutterheim ve Nakamura et. Al ..

Cüruf içeren betonun kuruma büzüşmesi

Hogan ve Meusel tarafından yapılan araştırmaya göre cüruf betonunun kuruma büzülmesi betonun cürufsuz büzülmesinden daha büyüktür. Cürufun, ağırlık bazında cürufun bir kısmının yerini aldığında beton hacmini arttıran cürufun düşük özgül ağırlığı nedeniyle.

GGBS Betonunun Mikroyapı

Araştırmalar, GGBS'nin betondaki gözenekleri azaltmaya yardımcı olduğunu ve böylece betonun yoğunluğunu arttırdığını gösterdi. GGBS'nin hidratasyon reaksiyonu iki reaksiyon kazanır. Birinci reaksiyon, GGBS partiküllerinin aktivasyonunu içerir ve bunlar hidrasyon için hazırlanırlar. Bu, çimentonun su ile primer reaksiyonu sonucu oluşan kalsiyum hidroksit (Ca (OH) ₂ ) alkali ortamı ile yapılır.

Bu alkali ortamı, GGBS ve alkali tarafından gerçekleştirilen puzolanik reaksiyon ile hidrasyon ürününün oluşumunu kolaylaştırır. Bu başlangıçta macun içinde CSH jel verir. Bu oluşum hızı yavaşlar ve mukavemet gelişimi zamanla yapılır. CSH nemlendirme ürünü beton kütlesini yoğunlaştırır.

Daha fazla GGBS değiştirme, daha fazla CSH oluşumu, beton yoğunlaştırmak. Yoğunlaşmış mikroyapıda daha yoğun beton katkısı ve daha düşük gözeneklilik. Düşük gözeneklilik, su penetrasyonuna dirençli olan ve betonun dayanıklılığı üzerinde bir garanti sağlayan bir faktördür.

Sıradan Portland Çimento'nun (OPC) hidratasyon ürünleriyle karşılaştırıldığında, GGBFS betonda üretilen ürünlerin oranında fark vardır. Primer reaksiyona bağlı olarak hidratasyon ürünleri Ca (OH) ₂ , düşük bir CaO / Si02 oranı veya C / S oranı oluşturmak üzere cüruf reaksiyonunu aktive edecektir. Bu aynı zamanda AFm ürünlerini (çimentolu ürünlerde alümina ve kalsiyum hidroksitin hidratasyonu sonucu oluşan ürünler) de indirgemektedir.

Kararsız CSH ve Ca (OH) ₂ nedeniyle puzolanik aktivitenin C / S oranını arttırdığı bulunmuştur. GGBFS kullanımı sadece gözenekliliği azaltmakla kalmayıp aynı zamanda gözenekleri daha ince bir yapıya çevirmektedir. Bu, çimentonun hidratasyonunun mineralojisini değiştirmekte yardımcı olacaktır. Bu, klorür iyonu penetrasyonunun azaltılmasını teşvik eder.

Sıradan Portland Çimento ve GGBFS Betonunun Taramalı Elektron Mikroskop Görünümü

Daube et.al (1983) tarafından yapılan bir araştırma, GGBFS'nin eklenmesinin hidratasyon ürünlerini ve betonun gözenekliliğini değiştirdiğini gözlemlemiştir. Bu, şekil 5 ve şekil 6'da gösterildiği gibi bir tarama elektron mikroskobu (SEM) aracılığıyla elde edilen görüşle açıkça görülmüştür.

Görünüm hem sıradan Portland çimento beton hem de GGBFS beton için alındı. Değiştirme miktarı, GGBFS'nin betonunun% 60'ıydı.

Şekil.5: OPC betonunun taramalı elektron mikroskop görünümü

Şekil.6: GGBS Değiştirilen Betonun SEM

Sıradan Portland çimento betonunda (OPC) kalsiyum hidroksitlerin yanı sıra büyük boyutlu kılcal gözeneklerin (0.05 ila 60 um) çok sayıda gözlemlendiği görülmüştür. Betonun yerini alan GGBFS'nin görünümü, ettringitin az sayıda oluştuğunu gösterdi.

Etringit, trikalsiyum alüminatın (C3 A) su ve jipsle hidrasyonuyla oluşturulur. Ettringite kararlı değildir. Uzun kristallerden oluşur ve kuvvet katkısı yoktur.

Oluşan kılcal gözenek daha az miktarda bulunan 10 ila 50 um arasındadır. Bunlar bile CSH jeli gibi puzolanik tepki ürünleri ile doldurulur.

GGBFS ve Fly külün kombinasyon etkisi Li ve Zhao tarafından incelendi. Kombinasyon GGFAC idi. Kontrol numunesi Portland çimento beton (PCC) idi. Şekil 3 ve 4, OPC ve GGBFS betonun tarama elektron mikroskobik görünümünü 7 gün ve 360 ​​günde göstermektedir.

PCC 500kg / m3 çimento içermekte ve GGFAC 300 kg / m3 çimento, 125kg / m3 uçucu kül ve 75kg / m3 GGBS içermektedir. Aşağıdaki çalışmanın mikroyapı görünüşü şekil 7 ve 8'de gösterildi.

Şekil 7: PCC'nin sırasıyla 7 gün ve 360 ​​gün SEM mikrografı

Şekil 8: GGFAC'nin sırasıyla 7 ve 360 ​​günlük yaştaki SEM mikrografeti

Şekil-7'den PCC'nin daha büyük miktarda iğne şekilli etiltringite ve kalsiyum hidroksit içerdiği açıktır. Numune de gösterildiği gibi içinde çok sayıda gözenek aldı.

GGBS'nin ve uçucu kül kombinasyonunun mikroyapısını gösteren Şekil-8, mikroyapıda daha büyük bir değişme gösterdi. CSH jelinin ve az sayıda ettringitin ana ürünleri. Uçucu kül parçacıkları belirtisi yok / Bu, Uçucu külün tam reaksiyonundan kaynaklanıyor olabilir.

PCC'nin mikroyapısının daha kompakt olduğu gözlenmiştir. Kendiliğinden fazla miktarda bulunan plaka benzeri kristaller olan çok sayıda kalsiyum hidroksit gözlendi, bu da betonun performansı için istenmedi.

Paylaş: Google Plus

Yazar: İkü İnşaat Blog