Su azaltıcı katkı zincir uzunluklarının farklı C3A içeriğine sahip çimentolu sistemlerin davranışına etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, polikarboksilat esaslı su azaltıcı katkı (PCE) molekülü zincir uzunluk değişiminin, farklı oranda C₃A içeren çimentolarla ve farklı oranda uçucu kül ikameli çimentolu sistemlerle etkileşimi incelenmiştir. Tez çalışması üç aşamadan oluşmuştur. Birinci aşamada, sabit yan zincir uzunluğunda (2400 g/mol) PCE molekülü ana zincir uzunlukları ve molekül ağırlıkları değiştirilmiştir. İkinci aşamada sabit ana zincir uzunluğunda (21k) PCE molekülü yan zincir uzunlukları ve molekül ağırlıkları değiştirilmiştir. Üçüncü aşamada ise benzer molekül ağırlığında PCE molekülü ana ve yan zincir uzunlukları değiştirilmiştir. Sentezlenen PCE’lerden biri orta ana ve yan zincir uzunluğuna sahip katkı olup üç aşamada da orta değer olarak yer almaktadır. Bu sebeple toplamda 7 adet PCE sentezi yapılmıştır. Sentezlenen PCE’lerin çimento C₃A içeriği ile etkileşiminin incelenmesi için 5 farklı C₃A oranına sahip çimento ile hamur ve harç karışımları hazırlanmıştır. Buna ek olarak, söz konusu PCE’lerle, çimento ağırlığınca %15, %30 ve %45 oranında uçucu ikameli hamur ve harç karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımların taze hal, reolojik ve bazı sertleşmiş hal özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, total organik karbon (TOC), dinamik ışık saçılımı (DLS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri yapılarak PCE molekülü zincir uzunluk değişiminin çimento C₃A miktarı ve uçucu kül ile uyumu detaylıca incelenmiştir. Sonuçlara göre, belirli bir noktadan sonra ana zincir uzunluğu artışının (ana zincir uzunluğu 21k’dan büyük olduğunda) PCE’nin hidrodinamik çapını küçülttüğü, adsorbsiyon miktarını azalttığı ve performansını düşürdüğü tespit edilmiştir. Yan zincir uzunluğunun artışı (2400 g/mol’den büyük olması halinde) ise özellikle C₃A oranı yüksek çimento içeren karışımlarda reolojik özelliklerin olumsuz etkilenmesine yol açmıştır.

In this thesis, the interaction of polycarboxylate-based water-reducing admixture (PCE) molecule chain length change with cements containing different amounts of C₃A and cement systems with different ratios of fly ash was investigated. The thesis work consists of three stages. In the first stage, the main chain lengths and molecular weights of the PCE molecule with a fixed side chain length (2400 g/mol) were changed. In the second stage, the side chain lengths and molecular weights of the PCE molecule with a fixed main chain length (21k) were changed. In the third stage, the main and side chain lengths of the PCE molecule with similar molecular weight were changed. One of the synthesized PCEs is an admixture with medium main and side chain lengths, and it is intermediate in all three stages. For this reason, 7 PCE syntheses were made in total. In order to examine the interaction of the synthesized PCEs with the cement C₃A content, paste and mortar mixtures were prepared with cements having 5 different C₃A ratios. In addition, fly ash substituted paste and mortar mixtures of 15%, 30%, and 45% by weight of cement were prepared with these PCEs. The fresh state, rheological, and hardened state properties of the prepared mixtures were investigated. In addition, total organic carbon (TOC), dynamic light scattering (DLS), and scanning electron microscopy (SEM) analyses were performed to investigate the compatibility of PCE molecule chain length change with cement C₃A amount and fly ash in detail. According to the results, it was determined that after a certain point, the increase in the main chain length (when the main chain length is higher than 21k) reduces the hydrodynamic diameter of PCE, decreases the amount of adsorption, and decreases its performance. The increase in the length of the side chain (beyond 2400 g/mole) affected the rheological properties adversely, especially in the mixtures containing high C₃A cement.