Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri

Yıl 2019, Cilt: 25 Sayı: 6, 627 - 634, 25.11.2019

Öz

İnşaat
sektöründe üstün özelliklere sahip çimento-esaslı yapı malzemelerine olan
ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu çalışmada, beton karışımlara yüksek oranda
akışkanlık sağlayan yeni nesil polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların
farklı türevleri sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve silis dumanı içeren
çimento hamurlarında performansları test edilmiştir. Farklı moleküler yapılara
sahip bu polimerlerin çimento hamurlarının akışkanlık özelliklerine etkileri
mini-çökme ve reoloji deneyleri ile araştırılmıştır. Reolojik davranışların incelenmesinde
Bingham ve Herschel-Bulkley olmak üzere iki farklı model yaklaşımı
kullanılmıştır. Süperakışkanlaştırıcı yapısında fumarik asit gibi bir
dikarboksilik asit bulunmasının hamurların işlenebilirliğinde ve bu
işlenebilirliğin zamana bağlı korunumunda etkileri olduğu gözlenmiştir.
Sentezlenen süperakışkanlaştırıcıların hamur yayılma çapını katkısız hamura
göre %100’ün çok üzerinde arttırdığı ve karışımların zamana bağlı (2 sa.) etkin
akışkanlık davranışı için tercih edilebileceği belirlenmiştir. Ayrıca bağlayıcı
olarak sadece çimento içeren harçlarla karşılaştırıldığında, söz konusu
süperakışkanlaştırıcıların çimento ve silis dumanlı harçlarda mekanik
dayanımları geliştirdiği görülmüştür. Sonuç olarak, sentezlenen yeni nesil
polikarboksilatların yüksek performanslı beton üretimlerinde kullanılma
potansiyelinin bulunduğu anlaşılmıştır.  

Kaynakça

  • Büyükyağcı A, Tuzcu G, Aras L. “Synthesis of copolymers of methoxy polyethylene glycol acrylate and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid: Its characterization and application as superplasticizer in concrete”. Cement and Concrete Research, 39(7), 629-635, 2009.
  • Ramachandran VS. Concrete Admixtures Handbook. 2nd ed. New Jersey, USA, Noyes Publications, 1995.
  • Plank J, Pöllmann K, Zouaoui N, Andres PR, Schaefer C. “Synthesis and performance of methacrylic ester based polycarboxylate superplasticizers possessing hydroxy terminated poly(ethylene glycol) side chains”. Cement and Concrete Research, 38, 1210-1216, 2008.
  • Cho HY, Suh JM. “Effects of the synthetic conditions of poly(carboxylate-g-(ethylene glycol) methyl ether) on the dispersibility in cement paste”. Cement and Concrete Research, 35, 891-899, 2005.
  • Yeğinobalı MA. “Silis dumanının beton katkı maddesi olarak değerlendirilmesi”. TMMOB İnşaat Müh. Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, Ankara, Türkiye, Ekim 1997.
  • Ay N, Topçu İB. “Silikoferrokrom baca tozunun betonda kullanılması”. TMMOB İnşaat Müh. Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, Ankara, Türkiye, Kasım 1993.
  • Ay N, Topçu İB. “The influence of silicoferrochromium fume on concrete properties”. Cement and Concrete Research, 25(2), 387-394, 1995.
  • Topçu İB, Kaval M. “Betonda silis dumanı kullanımının ekonomik analizi”. Osmangazi Üniversitesi Müh.-Mim. Fak. Dergisi, 14(1), 18-31, 2001.
  • Foissy A, Persello J. Surface Group Ionization on Silicas. Editor: Legrand AP. The Surface Properties of Silicas, 365-414, Chichester, England, Wiley, 1998.
  • Plank J, Schroefl C, Gruber M, Lesti M, Sieber R. “Effectiveness of polycarboxylate superplasticizers in ultra-high strength concrete: The importance of PCE compatibility with silica fume”. Journal of Advanced Concrete Technology, 7(1), 5-12, 2009.
  • Ferraris CF, De Larrard F, Martys N. Fresh Concrete Rheology: Recent Developments. Editors: Mindess S, Skalny J. Materials Science of Concrete VI, 215-241, Westerville, USA, The American Ceramic Society, 2001.
  • Ferraris CF. “Measurement of the rheological properties of high performance concrete: State of the art report”. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 5, 104, 461-478, 1999.
  • Nehdi M, Rahman MA. “Estimating rheological properties of cement pastes using various rheological models for different test geometry, gap and surface friction”. Cement and Concrete Research, 34, 1993-2007, 2004.
  • Erzengin SG, Bodur A, Perçin Özkorucuklu S, Yıldırım G, Coban Ö. “Applications of sulfonate-carboxylate copolymers in cement”. Advances in Cement Research, 28(10), 630-642, 2016.
  • Erzengin SG, Kaya K, Perçin Özkorucuklu S, Özdemir V, Yıldırım G. “The properties of cement systems superplasticized with methacrylic ester-based polycarboxylates”. Construction and Building Materials, 166, 96-109, 2018.
  • Kantro DL. “Influence of water reducing admixtures on properties of cement pastes-a miniature slump test”. Cement, Concrete and Aggregates, 2, 56-67, 1980.
  • Li Z, Ding Z. “Property improvement of Portland cement by incorporating with metakaolin and slag”. Cement and Concrete Research, 33, 579-584, 2003.
  • Tattersall GH. “The rationale of a two-point workability test”. Magazine of Concrete Research, 25, 169-172, 1973.
  • Tattersall GH, Banfill PFG. The Rheology of Fresh Concrete. London, Pitman, 1983.
  • Wallevik OH, Gjorv OE. “Modification of the two-point workability apparatus”. Magazine of Concrete Research, 42, 135-142, 1990.
  • Roussel N, Coussot P. “Fifty-cent rheometer” for yield stress measurements: from slump to spreading flow”. Journal of Rheology, 49, 705-718, 2005.
  • Wallevik JE. “Relationship between the Bingham parameters and slump”. Cement and Concrete Research, 36(7), 1214-1221, 2006.
  • Wallevik OH, Feys D, Wallevik JE, Khayat KH. “Avoiding inaccurate interpretations of rheological measurements for cement-based materials”. Cement and Concrete Research, 78, 100-109, 2015.
  • Roussel N, Lemaître A, Flatt RJ, Coussot P. “Steady state flow of cement suspensions: A micromechanical state of the art”. Cement and Concrete Research, 40, 77-84, 2010.
  • Yahia A. “Shear-thickening behavior of high-performance cement grouts–Influencing mix-design parameters”. Cement and Concrete Research, 41, 230-235, 2011.
  • Cyr M, Legrand C, Mouret M. “Study of the shear thickening effect of superplasticizers on the rheological behaviour of cement pastes containing or not mineral additives”. Cement and Concrete Research, 30, 1477-1483, 2000.
  • Feys D, Verhoeven R, De Schutter G. “Fresh self compacting concrete, a shear thickening material”. Cement and Concrete Research, 38, 920-929, 2008.
  • Feys D, Verhoeven R, De Schutter G. “Why is fresh self-compacting concrete shear thickening?”. Cement and Concrete Research, 39, 510-523, 2009.
  • Behnood A, Ziari H. “Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures”. Cement and Concrete Composites, 30, 106-112, 2008.
  • Heikal M, Morsy MS, Aiad I. “Effect of polycarboxylate superplasticizer on hydration characteristics of cement pastes containing silica fume”. Ceramics-Silikáty, 50(1), 5-14, 2006.
  • Schröfl Ch, Gruber M, Plank J. “Preferential adsorption of polycarboxylate superplasticizers on cement and silica fume in ultra-high performance concrete (UHPC)”. Cement and Concrete Research, 42, 1401-1408, 2012.
  • Aiad I, Mohammed AA, Abo-El-Enein SA. “Rheological properties of cement pastes admixed with some alkanolamines”. Cement and Concrete Research, 33, 9-13, 2003.
  • Türk Standartları Enstitüsü. “TS EN 196-1, Çimento Deney Metotları-Bölüm 1: Dayanım Tayini”. Ankara, Türkiye, 35, 2016.
  • Tashiro C, Ikeda K, Inoue Y. “Evaluation of pozzolanic activity by the electric resistance measurement method”. Cement and Concrete Research, 24(6), 1133-1139, 1994.

The effects of polycarboxylate-based superplasticizers on the rheological behaviours of cement pastes containing silica fume

Yıl 2019, Cilt: 25 Sayı: 6, 627 - 634, 25.11.2019

Öz

In
construction sector, the necessity to cement-based materials having superior
properties is increasing day by day. In this study, novel forms of new
generation polycarboxylate-based superplasticizers which provide higher
fluidity to concrete mixtures were synthesized, characterized and their
performances in cement pastes containing silica fume were tested. The
influences of polymers possessing different molecular structures on the flow
properties of cement pastes were investigated with mini-slump and rheology
tests. Two different model approaches as Bingham and Herschel-Bulkley were used
to examine rheological behaviours. It was observed that, the existence of dicarboxylic
acid as fumaric acid in superplasticizer structure have effects on pastes’
workability and the time-dependent retention of this workability. It was
determined that, synthesized superplasticizers increase the flow diameter of
paste over 100% than plain paste and can be preferable for the effective
fluidity behaviours of mixtures by time (2 hours). Additionally comparing with mortars containing only cement as
binder, it was seen that superplasticizers in question improve the mechanical
strengths of mortars possessing cement and silica fume. As a result, it was
understood that the synthesized new generation polycarboxylates have potential
to be used in high performance concrete production.

Kaynakça

  • Büyükyağcı A, Tuzcu G, Aras L. “Synthesis of copolymers of methoxy polyethylene glycol acrylate and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid: Its characterization and application as superplasticizer in concrete”. Cement and Concrete Research, 39(7), 629-635, 2009.
  • Ramachandran VS. Concrete Admixtures Handbook. 2nd ed. New Jersey, USA, Noyes Publications, 1995.
  • Plank J, Pöllmann K, Zouaoui N, Andres PR, Schaefer C. “Synthesis and performance of methacrylic ester based polycarboxylate superplasticizers possessing hydroxy terminated poly(ethylene glycol) side chains”. Cement and Concrete Research, 38, 1210-1216, 2008.
  • Cho HY, Suh JM. “Effects of the synthetic conditions of poly(carboxylate-g-(ethylene glycol) methyl ether) on the dispersibility in cement paste”. Cement and Concrete Research, 35, 891-899, 2005.
  • Yeğinobalı MA. “Silis dumanının beton katkı maddesi olarak değerlendirilmesi”. TMMOB İnşaat Müh. Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, Ankara, Türkiye, Ekim 1997.
  • Ay N, Topçu İB. “Silikoferrokrom baca tozunun betonda kullanılması”. TMMOB İnşaat Müh. Odası, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanılması Sempozyumu, Ankara, Türkiye, Kasım 1993.
  • Ay N, Topçu İB. “The influence of silicoferrochromium fume on concrete properties”. Cement and Concrete Research, 25(2), 387-394, 1995.
  • Topçu İB, Kaval M. “Betonda silis dumanı kullanımının ekonomik analizi”. Osmangazi Üniversitesi Müh.-Mim. Fak. Dergisi, 14(1), 18-31, 2001.
  • Foissy A, Persello J. Surface Group Ionization on Silicas. Editor: Legrand AP. The Surface Properties of Silicas, 365-414, Chichester, England, Wiley, 1998.
  • Plank J, Schroefl C, Gruber M, Lesti M, Sieber R. “Effectiveness of polycarboxylate superplasticizers in ultra-high strength concrete: The importance of PCE compatibility with silica fume”. Journal of Advanced Concrete Technology, 7(1), 5-12, 2009.
  • Ferraris CF, De Larrard F, Martys N. Fresh Concrete Rheology: Recent Developments. Editors: Mindess S, Skalny J. Materials Science of Concrete VI, 215-241, Westerville, USA, The American Ceramic Society, 2001.
  • Ferraris CF. “Measurement of the rheological properties of high performance concrete: State of the art report”. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 5, 104, 461-478, 1999.
  • Nehdi M, Rahman MA. “Estimating rheological properties of cement pastes using various rheological models for different test geometry, gap and surface friction”. Cement and Concrete Research, 34, 1993-2007, 2004.
  • Erzengin SG, Bodur A, Perçin Özkorucuklu S, Yıldırım G, Coban Ö. “Applications of sulfonate-carboxylate copolymers in cement”. Advances in Cement Research, 28(10), 630-642, 2016.
  • Erzengin SG, Kaya K, Perçin Özkorucuklu S, Özdemir V, Yıldırım G. “The properties of cement systems superplasticized with methacrylic ester-based polycarboxylates”. Construction and Building Materials, 166, 96-109, 2018.
  • Kantro DL. “Influence of water reducing admixtures on properties of cement pastes-a miniature slump test”. Cement, Concrete and Aggregates, 2, 56-67, 1980.
  • Li Z, Ding Z. “Property improvement of Portland cement by incorporating with metakaolin and slag”. Cement and Concrete Research, 33, 579-584, 2003.
  • Tattersall GH. “The rationale of a two-point workability test”. Magazine of Concrete Research, 25, 169-172, 1973.
  • Tattersall GH, Banfill PFG. The Rheology of Fresh Concrete. London, Pitman, 1983.
  • Wallevik OH, Gjorv OE. “Modification of the two-point workability apparatus”. Magazine of Concrete Research, 42, 135-142, 1990.
  • Roussel N, Coussot P. “Fifty-cent rheometer” for yield stress measurements: from slump to spreading flow”. Journal of Rheology, 49, 705-718, 2005.
  • Wallevik JE. “Relationship between the Bingham parameters and slump”. Cement and Concrete Research, 36(7), 1214-1221, 2006.
  • Wallevik OH, Feys D, Wallevik JE, Khayat KH. “Avoiding inaccurate interpretations of rheological measurements for cement-based materials”. Cement and Concrete Research, 78, 100-109, 2015.
  • Roussel N, Lemaître A, Flatt RJ, Coussot P. “Steady state flow of cement suspensions: A micromechanical state of the art”. Cement and Concrete Research, 40, 77-84, 2010.
  • Yahia A. “Shear-thickening behavior of high-performance cement grouts–Influencing mix-design parameters”. Cement and Concrete Research, 41, 230-235, 2011.
  • Cyr M, Legrand C, Mouret M. “Study of the shear thickening effect of superplasticizers on the rheological behaviour of cement pastes containing or not mineral additives”. Cement and Concrete Research, 30, 1477-1483, 2000.
  • Feys D, Verhoeven R, De Schutter G. “Fresh self compacting concrete, a shear thickening material”. Cement and Concrete Research, 38, 920-929, 2008.
  • Feys D, Verhoeven R, De Schutter G. “Why is fresh self-compacting concrete shear thickening?”. Cement and Concrete Research, 39, 510-523, 2009.
  • Behnood A, Ziari H. “Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures”. Cement and Concrete Composites, 30, 106-112, 2008.
  • Heikal M, Morsy MS, Aiad I. “Effect of polycarboxylate superplasticizer on hydration characteristics of cement pastes containing silica fume”. Ceramics-Silikáty, 50(1), 5-14, 2006.
  • Schröfl Ch, Gruber M, Plank J. “Preferential adsorption of polycarboxylate superplasticizers on cement and silica fume in ultra-high performance concrete (UHPC)”. Cement and Concrete Research, 42, 1401-1408, 2012.
  • Aiad I, Mohammed AA, Abo-El-Enein SA. “Rheological properties of cement pastes admixed with some alkanolamines”. Cement and Concrete Research, 33, 9-13, 2003.
  • Türk Standartları Enstitüsü. “TS EN 196-1, Çimento Deney Metotları-Bölüm 1: Dayanım Tayini”. Ankara, Türkiye, 35, 2016.
  • Tashiro C, Ikeda K, Inoue Y. “Evaluation of pozzolanic activity by the electric resistance measurement method”. Cement and Concrete Research, 24(6), 1133-1139, 1994.
Toplam 34 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Makale
Yazarlar

Sıddıka Gamze Erzengin Bu kişi benim

Yayımlanma Tarihi 25 Kasım 2019
Yayımlandığı Sayı Yıl 2019 Cilt: 25 Sayı: 6

Kaynak Göster

APA Erzengin, S. G. (2019). Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(6), 627-634.
AMA Erzengin SG. Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Kasım 2019;25(6):627-634.
Chicago Erzengin, Sıddıka Gamze. “Polikarboksilat-Bazlı süperakışkanlaştırıcıların Silis Dumanı içeren çimento hamurlarının Reolojik davranışına Etkileri”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 25, sy. 6 (Kasım 2019): 627-34.
EndNote Erzengin SG (01 Kasım 2019) Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 25 6 627–634.
IEEE S. G. Erzengin, “Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 25, sy. 6, ss. 627–634, 2019.
ISNAD Erzengin, Sıddıka Gamze. “Polikarboksilat-Bazlı süperakışkanlaştırıcıların Silis Dumanı içeren çimento hamurlarının Reolojik davranışına Etkileri”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 25/6 (Kasım 2019), 627-634.
JAMA Erzengin SG. Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019;25:627–634.
MLA Erzengin, Sıddıka Gamze. “Polikarboksilat-Bazlı süperakışkanlaştırıcıların Silis Dumanı içeren çimento hamurlarının Reolojik davranışına Etkileri”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 25, sy. 6, 2019, ss. 627-34.
Vancouver Erzengin SG. Polikarboksilat-bazlı süperakışkanlaştırıcıların silis dumanı içeren çimento hamurlarının reolojik davranışına etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019;25(6):627-34.





Creative Commons Lisansı
Bu dergi Creative Commons Al 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.