Feasibility of use of glass powder and/or ground granulated blast furnace slag in place of cement in ultra high performance concrete

Abstract

Purpose: In the study, the feasibility of GP and / or GGBFS uses in place of the cement in the UHPC content has been investigated in terms of concrete compressive strength. However, the effects of these additives on the compressive strength were investigated for the cases of steel fiber inclusion and / or steam curing application. Theory and Methods: The total of 16 UHPC mixtures with single, double and triple binder systems were produced by the independence and dual-uses of GP and GGBFS of 12.5% and 25% by volume as well as additive-free control mixture. The compressive strengths of cube specimens for each mixture were determined for 7, 14, 28, 56 and 90 days by considering with and without steel fiber and steam curing. Results: The test results showed that while the compressive strengths were decreasing trend at all concrete ages as the GP amount increases, relative differences were very small at 28 day and beyond. While the compressive strength of UHPC mixture containing the GGBFS of 12.5% increased at the concrete ages of 28 and 56 day, the strength decreased for the ratio of 25%. However, the compressive strengths showed a slightly decreasing trend for the dual-uses of GP and GGBFS in the mixture. Conclusion: It can be deduced that the target compressive strengths of UHPC can be obtained with the partial uses of GP and/or GGBFS by reducing the amount of cement in the mixture in order to obtain eco-friendlier and more economical concrete. Noted that the effects of these additive materials on the compressive strength become more apparent with the inclusion of steel fiber to the UHPC mixture and steam curing application.

Bu çalışmada, Ultra Yüksek Performanslı Beton (UYPB) karışımında çimento yerine farklı oranlarda Cam Tozu (CT) ve Yüksek Fırın Cürufunun (YFC) kullanılabilirliği beton basınç dayanımı bakımından incelenmiştir. Bu çerçevede, CT ve YFC’nun kullanılmadığı kontrol karışımı ile, %12,5 ve %25 oranlarında CT ve YFC’nun ayrı ayrı ve beraber kullanıldığı toplam 16 adet UYPB karışımı üretilmiştir. 7, 14, 28, 56 ve 90 günlük beton yaşları için üretilen UYPB’da çimento yerine katkı malzemelerinin eklenmesi ile çelik lif ve/veya buhar kürü uygulamasına ilişkin ortalama basınç dayanımları kontrol numuneleri referans alınarak değerlendirilmiştir. Çalışmada ayrıca, basınç dayanımı bakımından en iyi performans gösteren CT ve YFC karışımlarının işlenebilirlik, kılcallık, elastisite modülü ve ultrasonik ses dalgası hızları ile yarmada-çekme dayanımları değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, UYPB karışımında CT miktarı arttıkça tüm beton yaşları için basınç dayanımları azalım eğiliminde olmasına karşın, 28 gün ve sonrasında bu değişimlerin oldukça küçük olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, karışımdaki YFC miktarından bağımsız olarak, 90 günlük dayanımların kontrol numunesine oldukça yakın olduğu belirlenmiştir. Daha çevre dostu ve ekonomik UYPB elde etmek amacıyla karışımdaki çimento miktarı azaltılarak yerine CT veya YFC’nun kullanılması ile hedef dayanımların elde edilebileceği görülmüştür. Çelik lif eklenmesi ve buhar kürü uygulamasıyla bu katkı malzemelerinin basınç dayanımı üzerindeki etkileri daha belirgin hale gelmiştir.