Giriş: Bir UHPC prefabrik eleman müşterisi, köprü elemanları ve UHPC prefabrik elemanları üretirken, hammadde dalgalanmalarının neden olduğu mukavemet istikrarsızlığı sorunuyla uzun süredir karşı karşıya kalıyordu.MSILI UH-94 mikrosilikanun kullanılması ve uygun formülasyon ile karıştırma sürecinin optimize edilmesi sayesinde müşteri, UHPC hamurunun homojenliğini ve yoğunluğunu iyileştirmiş, 7. ve 28. gün basınç dayanımı dalgalanma riskini azaltmış, ürünün mühendislik tasarımındaki dayanım gereksinimlerini daha istikrarlı bir şekilde karşılamasını sağlamış ve UHPC'nin seri üretimi için daha güvenilir bir hammadde çözümü sunmuştur.
Üretim Koşulları ve Değişimin Kaynağı
Bir UHPC prefabrik eleman müşterisi, ağırlıklı olarak köprü elemanları ve UHPC prefabrik elemanları üretmektedir. Bu müşteri uzun süredir mühendislik projelerinde hizmet vermekte olup, ürünlerin basınç dayanımı, akışkanlığı, yoğunluğu ve parti istikrarı konusunda yüksek taleplere sahiptir.
Erken üretim aşamalarında, müşterinin UHPC formülü zaten yüksek mukavemet temelini barındırıyordu; ancak sürekli deneme karışımları ve seri üretim sürecinde mukavemet istikrarı her zaman ideal düzeyde değildi. Aynı formül, aynı su-bağlayıcı oranı ve aynı kürleme rejimi altında, farklı partilere ait deneme bloklarının basınç mukavemetinde dalgalanmalar gözlemlendi; bazı partilerde erken dönem mukavemet gelişimi yavaştı ve 28 günlük mukavemetin hedef aralıkta istikrarlı bir şekilde tutulması da zordu.
Yapılan incelemeler sonucunda müşteri, sorunun sadece çimento, kuvars kumu veya su azaltıcıların uyumundan kaynaklanmadığını fark etti; mikrosilikon tozunun stabilitesi, aktivite seviyesi, dağılım durumu ve tane dağılımının uygunluğu, UHPC mukavemetinin istikrarını etkileyen kilit değişkenler haline gelmişti.
UHPC, düşük su-çimento oranı, yüksek toz içeriği ve yüksek yoğunluklu bir sistemdir. Yayınlanmış araştırmalar, mikrosilikonun UHPFRC/UHPC’deki kilit hammadde olduğunu ve mikroyapı, hidrasyon reaksiyonu, kendiliğinden sıkışabilme özelliği, basınç dayanımı, eğilme ve çekme dayanımı ile dayanıklılık gibi temel performans özelliklerini etkilediğini göstermektedir. Bu nedenle, UHPC müşterileri için mikrosilikon sıradan bir dolgu maddesi değil, mukavemet istikrarını ve sistemin yoğunluğunu belirleyen önemli bir fonksiyonel hammaddedir.
Parti Tutarlılığını Sınırlayan Dört Sorun
Müşterinin mevcut UHPC sisteminde başlıca aşağıdaki sorunlar bulunmaktadır:
1. Hammadde partileri arasındaki dalgalanmalar, mukavemet istikrarını etkiliyor
Müşterinin daha önce kullandığı sıradan mikrosilikon tozu, farklı partiler arasında belirli farklılıklar göstermekteydi; bu durum, SiO₂ içeriği, reaktivite, incelik, topaklanma durumu ve dispersiyon etkinliğinin yeterince istikrarlı olmaması şeklinde kendini gösteriyordu. Sıradan beton için bu tür dalgalanmaların etkisi sınırlı olabilir; ancak UHPC sisteminde, düşük su-çimento oranı, yüksek toz kullanımı ve katı partikül yığılma gerekliliklerinin katı olması nedeniyle, mikrosilikon tozundaki dalgalanmalar belirgin şekilde artar ve sonuçta basınç dayanımı ve harç durumuna yansır.
2. Erken mukavemet ve 28 günlük mukavemet yeterince istikrarlı değil
Müşterinin deneme numunelerinde, bazı partilerde erken dönem mukavemet artışı yavaş seyretmekte ve 28 günlük basınç mukavemetinde de dağılım gözlemlenmektedir. Tek bir denemede yüksek mukavemet değerlerine ulaşılabilse de, müşteri tek bir denemedeki en yüksek değerden ziyade, endüstriyel üretimde standartlara istikrarlı bir şekilde ulaşılabilmesini daha çok önemsemektedir.
3. Harç homojenliğinin yetersizliği, iç sıkılık derecesini etkiliyor
UHPC mukavemetinin istikrarlı olmasının ön koşulu, harç içindeki taneciklerin homojen dağılımı, gözenek yapısının inceltilmesi ve arayüz geçiş bölgesinin sıkı olmasıdır. Mikrosilika aglomeraları sistem içinde etkili bir şekilde dağılmadığında, mikro dolgu etkisi ve volkanik kül reaksiyonu zayıflar, bu da lokal zayıf bölgelerin artmasına ve dolayısıyla mukavemet istikrarının bozulmasına yol açar.
4. Formülasyonun tekrar tekrar ayarlanması, deneme karışım verimliliğinin düşüklüğü
Hammadde istikrarının yetersizliği nedeniyle, müşteriler su azaltıcı dozajını, su-çimento oranını, karıştırma süresini ve toz oranını sık sık ayarlamak zorunda kalır; bu da deneme döngüsünü uzatır ve teknik doğrulama maliyetlerini artırır. UHPC prefabrik eleman müşterileri için bu tür istikrarsızlıklar, ürün teslimat hızını doğrudan etkiler.
Neden UH-94 Seçildi ve Deneme Nasıl Tasarlandı?
Müşterinin “mukavemet yüksek tutulabilir, ancak partiler yeterince istikrarlı değil” şeklindeki temel sorununa yönelik olarak, mevcut sıradan mikrosilikanun, UHPC sistemindeki temel silisli aktif malzeme olarak UH-94 yarı yoğunlaştırılmış mikrosilika ile değiştirilmesini öneriyoruz.
1. Neden UH-94 mikrosilika tercih edilmelidir?
UHPC sisteminin mikrosilikana yönelik gereksinimleri sadece “ince” olmasıyla sınırlı değildir; aynı zamanda yüksek SiO₂ içeriği, düşük kirlilik, istikrarlı reaktivite ve iyi partikül dolgu kabiliyeti de gereklidir. Bu alanda son derece profesyonel bir müşterimiz, MSILI UH-94 ürününü kullanmaktadır. Daha istikrarlı ve yüksek silika içerikli aktif malzeme sayesinde, UHPC sistemine daha kontrol edilebilir mikro dolgu ve volkanik kül reaksiyonu temeli sağlanır.
2. Neden yarı yoğunlaştırılmış tip tercih edilmelidir?
Müşteriler sadece “yüksek aktivite”ye ihtiyaç duymazlar, aynı zamanda mikrosilikanun UHPC sisteminde daha iyi bir stabil dağılım kabiliyetine sahip olmasını da isterler. Yayınlanmış araştırmalar, yoğunlaştırılmış silika tozunun oluşturduğu topaklanmanın, karıştırma yönteminin optimize edilmesiyle yeniden dağıtılabileceğini ve bu dağılım verimliliğinin katkı maddeleri, karışım oranları ve su-toz oranı ile ilişkili olduğunu göstermektedir; yüksek toz içeriği, düşük su-toz oranı, yüksek verimli su azaltıcı ve yüksek kesme kuvveti uygulanan karıştırma koşullarında, silika tozu topakları etkili bir şekilde dağıtılabilir.
MSILI UH-94 mikrosilikanun avantajı, tam sıkıştırılmış mikrosilikana kıyasla UHPC sisteminde daha kolay açılabilmesi ve aynı zamanda sıradan gevşek tip mikrosilikana göre parti durumunun istikrarını korumaya daha elverişli olmasıdır. Müşterinin mevcut sorunu için yarı sıkıştırılmış tip, sadece “kullanışlılık” amacıyla değil, aynı zamanda aktivite, dağılım ve stabilite arasında bir denge sağlamak amacıyla tercih edilmektedir.
3. Çözümün Temel Yaklaşımı
Bu çözüm, basit bir hammadde değişikliği değil, UHPC mukavemetinin istikrarı etrafında sistematik bir optimizasyondur:
- Birincisi, dalgalanmaları fazla olan mevcut sıradan mikrosilikanu MSILI UH-94 mikrosilika ile değiştirmek
- ikincisi, silika tozu katkı oranını makul bir aralıkta tutmak ve UHPC’de yaygın olarak kullanılan %15-25 çimento kütle oranı yaklaşımını referans almak
- üçüncüsü, kuru ve ıslak karıştırma sırasını optimize ederek mikrosilikanun sistem içindeki dağılım verimliliğini artırmak
- dördüncüsü, akışkanlık, 7 günlük mukavemet, 28 günlük mukavemet ve mukavemet dağılımını inceleyerek formülün stabilitesini değerlendirmek
- Beşinci olarak, ana formülasyonu tekrar tekrar büyük ölçüde değiştirmek yerine, deney sonuçlarına göre su azaltıcı ve karıştırma rejiminde ince ayarlamalar yapmak.
Karışım Tasarımı, Karıştırma ve Test Sonuçları
1. Referans Formülasyon Tasarımı
Müşteri şu anda çimento, mikrosilika, kuvars tozu, kuvars kumu, su, polikarboksilik su azaltıcı ve çelik elyafından oluşan bir sistem kullanmaktadır ve mukavemet gereksinimi 120 MPa’nın üzerindedir.Önerilen referans oranlar şunlardır: Çimento 1, mikrosilikon tozu 0,25, kuvars tozu 0,35, kuvars kumu 1,10, su 0,25, su azaltıcı 0,0012 ve çelik elyaf hacimce %2 oranında.
| Hammaddeler | Referans Oranları |
|---|---|
| Çimento | 1 |
| UH-94 mikrosilika | 0,25 |
| Kuvars tozu | 0,35 |
| Kuvars kumu | 1,10 |
| Su | 0,25 |
| Polikarboksilik su azaltıcı | 0,0012 |
| Çelik elyaf | Hacimce %2 katkı oranı |
Bu formülasyonun temel amacı, sadece silis tozu oranını artırmak değil, mikro silis tozu, çimento, kuvars tozu ve kuvars kumu arasındaki tane dağılımını optimize ederek UHPC hamurunun yoğunluğunu artırmak ve mukavemet dalgalanma riskini azaltmaktır.
2. Karıştırma Sürecinin Optimizasyonu
UHPC hazırlama yöntemi şöyledir: Öncelikle silis külü ile kuvars kumu 5 dakika boyunca düşük hızda kuru karıştırılır; sert taneler arasındaki çarpışma etkisiyle silis külü topaklarının dağılmasına yardımcı olunur; ardından çimento ve kuvars tozu eklenerek 5 dakika daha kuru karıştırma devam ettirilir; son olarak su ve polikarboksilik su azaltıcı ilave edilerek sistemin topaklanmış halden kademeli olarak dağınık süspansiyon haline geçmesi sağlanır; çelik elyaf, harç oluşumundan sonra eklenir ve 2 dakika boyunca yüksek hızda karıştırılır.
Müşteri, testlerde bu yaklaşımı benimseyerek, körü körüne su azaltıcı ilave etmek yerine, “mikrosilik tozu topaklarının açılması” ve “homojen bir hamur oluşumu” olmak üzere iki aşamaya odaklanmıştır. Bu sayede, yerel dağılım yetersizliğinden kaynaklanan mukavemet dağılımı azaltılabilir.
3. Akışkanlık Sonuçlarına İlişkin Referans
Test kayıtlarına göre, UHPFRC'nin akış yayılma mesafeleri sırasıyla 260 mm, 260 mm ve 265 mm olarak ölçülmüştür; bu değerler, kendiliğinden sıkışabilme özelliğine sahip viskoz UHPC'ye aittir ve gereksinimleri karşılamaktadır. Müşteri, MSILI UH-94 mikrosilikanu test ettikten sonra, harç yapısının daha homojen hale geldiğini ve akışkanlığın istikrarlı bir aralıkta daha kolay korunabildiğini gözlemlemiştir; bu durum, sonraki aşamalarda mukavemet istikrarının sağlanması için bir temel oluşturmuştur.
4. Mukavemet Sonuçları Referansı
Oda sıcaklığında kurutma koşullarında, 7. gün basınç dayanımı 108,07 MPa, 28. gün basınç dayanımı ise 139,21 MPa olarak ölçülmüştür.
Müşteri açısından MSILI UH-94 mikrosilikanun kullanım değeri, yalnızca tek seferde en yüksek mukavemeti elde etmekle kalmaz, aynı zamanda formülün hedef mukavemet aralığına daha istikrarlı bir şekilde ulaşmasına da yardımcı olur.
5. Müşteri Test Sonuçlarının Özeti
Müşterinin deneme formülasyon sürecinde, MSILI UH-94 mikrosilikanun kullanılmasıyla UHPC sisteminde aşağıdaki iyileşmeler gözlemlenmiştir:
- Birincisi, harç homojenliği iyileşti ve tozun dağılım durumu daha istikrarlı hale geldi
- ikincisi, akış yayılma derecesindeki dalgalanmalar azaldı ve karışım durumunun kontrolü daha kolay hale geldi; üçüncüsü,
- 7 günlük mukavemet gelişimi daha istikrarlı hale geldi ve erken mukavemeti düşük olan partilerin sayısı azaldı
- dördüncüsü, 28 günlük basınç mukavemetindeki dağılım azaldı ve hedef aralığa daha kolay ve istikrarlı bir şekilde ulaşılabildi
- beşincisi, formül ayarlama sıklığı azaldı ve müşteri, hammadde dalgalanmalarını telafi etmek için artık su-çimento oranını veya katkı maddesi miktarını sık sık değiştirmek zorunda kalmadı.
Üretime Aktarım ve Teknik Değerlendirme
1. Teslimat İçeriği
Bu projenin teslimatı, sadece MSILI UH-94 mikrosilikanun sağlanmasından ibaret değildir; UHPC mukavemetinin istikrarı odaklı eksiksiz bir ürün seçimi önerisi sunmaktadır. Bu öneri şunları içermektedir:
- mikrosilikon tozu kalite göstergeleri önerileri
- UHPC referans katkı miktarı önerileri
- kuvars tozu ve kuvars kumu tane dağılım uyumu önerileri
- kuru ve ıslak karıştırma sırası önerileri; su
- azaltıcı uyumu önerileri
- 7. gün ve 28. gün mukavemet doğrulama önerileri
- parti istikrarı izleme önerileri.
2. Değerlendirme Sonuçları
Değerlendirme sonucunda, müşterinin asıl sorununun “UHPC formülasyonuyla yüksek mukavemet elde edilememesi” değil, “kilit hammaddelerdeki dalgalanmaların mukavemet istikrarını bozması” olduğu anlaşılmıştır.
UHPC sisteminde mikrosilika üç rol üstlenir:
- Birincisi, ultra ince dolgu maddesi olarak çimento taneleri ile kuvars tozu arasındaki mikro boşlukları doldurur
- ikincisi, aktif silisli malzeme olarak volkanik kül reaksiyonuna katılır ve C-S-H jeli oluşumunu hızlandırır
- üçüncüsü, tanecik taneleme sisteminin bir parçası olarak harç reolojisini, yoğunluğunu ve arayüz yapısını etkiler.
Mikrosilikanun partiler arası istikrarı yetersiz olduğunda, bu üç işlev de olumsuz etkilenir. MSILI UH-94 mikrosilikana geçildikten sonra, müşterinin UHPC sistemi daha istikrarlı bir aktif temel ve daha kontrol edilebilir bir dağılım durumuna kavuşmuş, böylece mukavemet dalgalanma riski azaltılmıştır.
3. Vaka Değeri
Bu vaka, UHPC müşterilerinin mikrosilika seçerken sadece fiyata veya tek bir SiO₂ göstergesine bakmamaları gerektiğini göstermektedir. Üretim istikrarını gerçekten etkileyen unsur, mikrosilikanun aktiflik, incelik, topaklanma durumu, dispersiyon uyumu, parti tutarlılığı ve çimento, kuvars tozu, kuvars kumu ve su azaltıcı sistemleriyle uyum derecesi gibi kapsamlı performans özellikleridir.
MSILI UH-94 mikrosilikanun değeri, müşterilerin UHPC’yi “laboratuvarda yüksek performans elde edilebilen” bir seviyeden “inşaat üretiminde istikrarlı” bir seviyeye taşımalarına yardımcı olmasıdır.
Bu UHPC Vakasının Gösterdikleri
UHPC müşterileri için mukavemet istikrarsızlığı genellikle tek bir parametreyle ilgili bir sorun değil, hammadde, tane dağılımı, dispersiyon, karıştırma ve kürlemenin birleşik etkisinin sonucudur. Bunlar arasında, UHPC sistemindeki temel aktif mineral katkı maddesi olan mikrosilika, mukavemet istikrarı üzerinde kilit bir etkiye sahiptir.
Bu örnekte müşteri, MSILI UH-94 mikrosilikanu kullanarak, mevcut mikrosilika hammaddesindeki dalgalanmalardan kaynaklanan mukavemet istikrarsızlığı sorununu gidermiş ve UHPC harç homojenliğini, mukavemet gelişimini ve parti istikrarını artırmıştır.
UHPC köprü elemanları, kapak plakaları, yüksek mukavemetli prefabrik elemanlar, RPC ürünleri ve montajlı bağlantı elemanları üreten müşteriler için MSILI UH-94 mikrosilika, yüksek reaktivite, yüksek dağılım uyumu ve yüksek kararlılığı bir arada sunan, UHPC'ye özel bir mikrosilika çözümü olarak kullanılabilir.
