Su azaltıcı katkı anyonik monomer değişiminin farklı C₃A içeriğindeki çimentolu sistemlerin davranışına etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, polikarboksilat esaslı su azaltıcı katkı (PCE) anyonik grup içeriğinin farklı oranda C₃A ve uçucu kül içeren çimentolu sistemlerle uyumu incelenmiştir. Tez çalışması 2 farklı aşamadan oluşmuştur. 1. aşamada, kontrol katkısının %100 karboksilat olan anyonik grubu farklı oranlarda fosfat ve sülfonat grupları ile ikame edilmiştir. 2. aşamada ise kontrol, fosfat ve sülfonat ikameli PCE’lerin anyonik yük yoğunluğu değiştirilmiştir. Böylece, toplamda 19 farklı PCE sentezlenmiştir. %2.13, %3.60, %6.82 ve %9.05 olmak üzere 4 farklı C₃A oranına sahip çimento kullanılmıştır. Çimento, ağırlıkça %0, %15, %30 ve %45 oranında uçucu kül ile ikame edilerek farklı PCE’ler içeren hamur ve harç karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımların taze hal, reolojik ve bazı sertleşmiş hal özellikleri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, anyonik grup içeriği ve anyonik yük yoğunluğu değişimi, PCE’nin performansını önemli ölçüde etkilemiştir. Fosfat ve sülfonat ikame oranının sırasıyla, %9 ve %5 oranına kadar artması ile karışımların incelenen özellikleri iyileşmiştir. Ayrıca, PCE anyonik yük yoğunluğunun artması ile akış performansı olumlu etkilenmiştir. Bu bağlamda, en iyi performans %5 oranında sülfonat ikame edilen ve anyonik yük yoğunluğu yüksek PCE ile elde edilmiştir. İlaveten, söz konusu özellikler açısından %3.60 oranında C₃A içeren karışım en iyi performansı sergilemiştir. C₃A içeriğinin belli bir değere kadar artışı ile karışımların sertleşmiş hal özellikleri olumlu etkilenmiştir. Ayrıca, çimentonun C₃S içeriği ve inceliğinin de karışımların incelenen özellikleri üzerine büyük etkiye sahip olduğu anlaşılmıştır. Uçucu kül ilavesi ile karışımların PCE ihtiyacı ve zamana bağlı kıvam koruma performansı olumlu, ancak, diğer taze özellikleri olumsuz etkilenmiştir. Ayrıca %45 oranında uçucu kül içeren hamur ve harç karışımlarına PCE ilavesi, dispersiyon etkisi sayesinde karışımların homojen şekilde hazırlanmasına katkı sağlamıştır. %15’in üzerinde uçucu kül ikame edilmesi ile harç karışımlarının basınç dayanımı azalmıştır.

In this thesis, the compatibility of the polycarboxylate-based water reducing admixtures (PCE) having various anionic group contents with cementitious systems containing different proportions of C₃A and fly ash was investigated. The thesis study was carried out in two different stages. In the first stage, 100% carboxylate anionic group of the reference PCE was substituted with phosphate and sulfonate groups at different ratios. In the second stage, the anionic charge density of the reference, phosphate and sulfonate substituted PCEs was changed. Thus, 19 different PCEs were synthesized in total. Cements with 4 different C₃A ratios of 2.13%, 3.60%, 6.82% and 9.05% was used. Cement was substituted with fly ash at the ratio of 0%, 15%, 30% and 45% by weight to prepare paste and mortar mixtures containing different PCEs. Fresh state, rheological and some hardened state properties of the mixtures were investigated. According to the results, the investigated properties of the mixtures improved with the increase of phosphate and sulfonate substitution ratio up to 9% and 5%, respectively. Moreover, the flow performance was positively affected with the increase in PCE anionic charge density. In this context, the best performance was obtained with PCE having 5% sulfonate substituted and high anionic charge density. In addition, the mixture containing 3.60% C₃A exhibited the best performance in terms of aforementioned properties. The hardened properties of the mixtures were positively affected by increasing the C₃A content up to a certain value. It was also found that the C₃S content and fineness of the cement had a great influence on the mixture properties. The PCE requirement and consistency retention performance of the mixtures were positively affected by the addition of fly ash, but other fresh properties were negatively affected. PCE addition to paste and mortar mixtures containing 45% fly ash contributed to the homogeneity of the mixtures due to its dispersing effect. The compressive strength of mortar mixtures decreased with the addition of more than 15% fly ash.