Yüksek oranda su azaltıcı katkı özelliklerinin çimentolu sistemlerin davranışına etkisi

Abstract

Bu tez kapsamında polikarboksilat eter esaslı yüksek oranda su azaltıcı katkı anyonik monomer fonksiyonel grubu, yan ve ana zincir uzunluğu ve sabit molekül ağırlığında ana ve yan zincirlerin her ikisinin de değişiminin çimento hamuru, harç ve beton karışımlarının taze hal ve sertleşmiş hal özelliğine etkisi araştırılmıştır. Çalışma kapsamında çimentolu sistemlerde bağlayıcı olarak CEM I 42,5R tipi çimento ve farklı polimer yapılarına sahip 18 adet su azaltıcı katkı kullanılmıştır. Tüm su azaltıcı katkılarda anyonik/non-iyonik grup oranı ve serbest non-iyonik grup miktarı sabit tutulmuştur. Tez çalışması 4 aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlara göre, tüm çimentolu sistemlerde su azaltıcı katkı tipinden bağımsız olarak katkı kullanım oranının artmasıyla karışımların taze hal özellikleri olumlu etkilenmiştir. Ancak kendiliğinden yerleşen beton (KYB) karışımlarında katkı dozajının artması erken yaş basınç dayanımlarını olumsuz yönde etkilemiştir. Ayrıca, su azaltıcı katkı tipi ve miktarının değişimi, KYB karışımlarının 28 günlük su emme ve ultrases geçiş hızı değerlerini önemli mertebelerde değiştirmemiştir. Su azaltıcı katkının karboksilat monomerinin fosfat fonksiyonel grup ile ikame edilmesi, çimentolu sistemlerin akış özelliklerini geliştirmiş ve katkı ihtiyacını azaltmıştır. Ancak zamana bağlı taze hal performansı bakımından, %30 mol oranında fosfat monomeri ikameli katkıyı içeren hamur ve harç karışımları en olumsuz davranış göstermiştir. Çimento hamuru ve harç karışımlarında %10 mol oranında sülfonat ikame edilen katkılar kullanıldığında akış performansı olumlu yönde etkilenmiştir. Ancak, sülfonat ikameli katkıların kullanımı ile KYB karışımlarının akış performansı ciddi mertebede etkilenmemiştir. Zamana bağlı taze hal performansı bakımından ise, KYB ve harç karışımlarında sülfonat ikameli katkıların olumlu yönde etkisi tespit edilmiştir. Su azaltıcı katkı ana ve yan zincir uzunluğunun artışı çimentolu sistemlerin akış performansını iyileştirmiş, sabit kıvam için katkı gereksinimi azaltmıştır. Ancak katkı ana ve yan zincir uzunluğunun belirli bir değerden daha uzun olması ile bu durumun tersi gözlemlenmiştir. Harç karışımlarının zamana bağlı taze hal özellikleri, ana ve yan zincir uzunlukları belirli bir değerden daha yüksek veya daha düşük olan katkı kullanımıyla olumlu yönde etkilenmiştir. Benzer sonuçlar KYB karışımlarında katkı ana ve yan zincir uzunluğunun arttığı durumda saptanmıştır. Su azaltıcı katkıların sabit molekül ağırlık durumunda ana ve yan zincir uzunluğunun belirli bir değerden yüksek veya düşük olması çimentolu sistemlerin taze hal performanslarını olumsuz yönde etkilemiştir.

In this thesis, the effect of anionic monomer functional group, main and side chain length, change of both main and side chains at a constant molecular weight of polycarboxylate-ether based high range water reducing (HRWR) admixture on the fresh and hardened state properties of cement paste, mortar and concrete mixtures were investigated. For this aim, CEM I 42,5R type cement as a binder and 18 HRWR admixtures having different polymer structures were used in cementitious systems. The anionic/non-ionic group ratio and free non-ionic group content of all HRWR admixtures were kept constant. The experimental study was conducted in four stages. Regardless of the HRWR admixture type, in all cementitious systems, the fresh state properties of the mixtures were positively affected by the increase in admixture content. However, the increase in the admixture dosage in self-compacted concrete (SCC) mixture adversely affected its early age compressive strength. In addition, the change in the type and amount of HRWR admixture had no significant effect on the 28-day water absorption and ultrasonic pulse velocity values of the SCC mixtures. The flowability of the cementitious systems improved and admixture demand for providing the target slump-flow value reduced upon replacing of the carboxylate monomer of the admixture with phosphate functional group. However, cement paste and mortar mixtures containing admixture with 30% molar ratio of phosphate monomer showed the most negative behavior in terms of time-dependent fresh state performance. When 10% molar ratio of sulphonate-substituted admixture were used in cement paste and mortar mixtures, flow performance was positively affected. However, no significant change was observed in terms of flow performance of SCC mixture in the case of sulfonate-substituted admixture utilization. Besides, the time-dependent fresh state performance of SCC and mortar mixtures improved by using of sulfonate-substituted admixture in the system. An increase in the main and side chain length of the HRWR admixture improved the flow performance of cementitious systems and reduced the admixture demand for a given consistency. However, a reverse event was observed beyond a certain length of either main or side chain of admixture. The time-dependent fresh state properties of mortar mixture were positively affected by using of admixture having main and side chain lengths being higher and lower than a certain value. Similar results were found in SCC mixture upon increasing the length of main and side chains of the admixture. In the case of constant molecular weight of HRWR admixtures, fresh state properties of cementitious systems were negatively affected by using admixture having main and side chain lengths being higher and lower than a certain value.