Yüksek Performanslı Harç Üretiminde Optimum Nano Malzeme Oranlarının Belirlenmesi

Abstract

Sürdürülebilirlik açısından betonarme altyapı elamanlarında bazı sebeplerden ötürü bozulmalar oluşmaktadır. Bu bozulmaların tamir ve onarımında yüksek dayanımlı tamir harcı üretimi konusunda araştırmalar artmıştır.  Bunun nedeni kısa sürede bozulan altyapı betonarme elamanlarının tamir ve onarımının daha az maliyetli olmasından kaynaklanmaktadır. Çalışmada yüksek performanslı tamir ve onarım harçları üretim amacıyla üç farklı nano malzeme çimento ağırlığının % 0.5, %1, %1.5 ve %2 oranlarında ilave edilir iken karışıma giren bağlayıcının %55’i oranında UK ikame edilmiştir. Her bir karışım için 28 günlük basınç dayanımı için üçer tane 50×50×50 mm küp numuneler hazırlanmıştır.

Genellikle nano silikat ve nano alüminat bütün karışım oranlarında yaklaşık olarak birbiriyle paralellik göstermiştir. Nano silikat ve nano alüminat %1 oranında kullanıldığında maksimum basınç dayanımını kazanırken, nano kalsit %0.5 oranında kullanıldığında maksimum basınç dayanımı değerini vermiştir. Nano malzemeler birbiri ile kıyaslandığında en yüksek dayanımı 97,86 MPa ile %1 oranı ile hazırlanılan nano silikatlı numuneler verirken, en düşük dayanımı 54,32 MPa ile %0,5 oranı ile hazırlanılan nano alüminatlı numuneler vermiştir.                      

Keywords

• Nano Silikat,Uçucu kül,Yüksek performanslı beton,onarım harcı

The Determination of the Optimum Nano Materials Ratios in Production of High Performance Mortar

Abstract

     In terms of sustainability reinforced concrete infrastructure elements deteriorate for some reasons.. The research on the production of high performance repair mortars in the  repair of these deteriorations has increased rapidly. The reasons for this is the use of nanomaterials at certain rates in the production of repair mortar and its great advantage of high performace in a short time. In the study, three different nano materials were added at 0.5%, 1%, 1.5% and 2% of the weight of the cement for the production of high performance repair and repair mortars, while the admixture binder was 55% UK substituted. Samples of 50 × 50 × 50 mm cubes were prepared for 28 days compressive strength for each mixture. Generally, with the nano-silicate and nano-aluminate mixtures  had approximately parallel results to each other in all mixture ratios. Nano-silicate and nano-aluminate mixtures gave the maximum compressive strength when used at 1% whereas nano-calcite mixture gave the maximum compressive strength when used at 0.5% ratio. When the nano materials compared with each other,  nano-silicate samples prepared at 1% ratio gave  the highest strength of 97,86 MPa, while the nano-aluminate samples prepared at 0.5 ratio gave the lowest strength of 54,32  MPa 

Keywords

• Nano silicate,fly ash,high performance concrete,repair mortar

References

1. 1. Toklu, K., Şimşek, O., ‘‘Investigation of mechanical properties of repair mortars containing high-volume fly ash and nano materials’’ Journal of Australian Ceramic Society, https://doi.org/10.1007/s41779-017-0150-7, (2017).
2. 2. Cilason N., ‘’Guality assurance and quality control for concrete in hot climates ‘’- Paper submitted to Rilem, 9th International Symposium, Torquay, England, 167-71, September 21-25 , (1992).
3. 3. Alexander M.G., Stanish K., ‘’Durability design and specification of reinforced concrete structures using a multi-factored approach. CONMAT’05, 10, ( 2005).
4. 4. Mehta P.K., Burrows R.W., ‘’Building durable structures in the 21st century’’ Conc Int, 23(3), 57-63, ( 2001).
5. 5. Vecchio F., Bucci F., ‘’Analysis of repaired reinforced concrete structures,’’ ASCE Str Eng, 125(6), 644-652, (1999).
6. 6. Aruntaş, H.Y., "Uçucu Küllerin İnşaat Sektöründe Kullanım Potansiyeli "Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 06500 Ankara, 21(1): 193-203, (2006).
7. 7. Şengül Ü., “Uçucu Kül ve Çevresel Etkileri”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(1): 89-104, (2001).
8. 8. ASTM C 618, ‘’Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete’’, ASTM, (2001).

9. 9. Şimşek, O., “Beton ve Beton Teknolojisi”, Seçkin Yay. San. ve Tic. A.Ş, Ankara, 5: 50-62, (2016).
10. 10. Hearn, N., Hooton, R. D., and Mills, R. H., “Pore Structure and Permeability”, Concrete and Concrete-Making Materials, Edited by: Klieger, P. and Lamond, J., ASTM STP 169C, 240-262, (1994).
11. 11. Federal Highway Administration (FHWA), Manual of Practice ‘’Materials and procedures for rapid repair of partial-depth spalls in concrete pavements’’, 135, (1999).
12. 12. Li, M., and Li, V. C., “High-Early-Strength Engineered Cementitious Composites for Fast, Durable Concrete Repair – Material Properties,” ACI Materials Journal, 108(1): 3-12. ( 2011).
13. 13. Turan, O., ‘’ Bir Fırsat Penceresi: İnşaat Sektöründe Nanoteknoloji’’, Beton Prefabrikasyon Dergisi, 97, (2011).
14. 14. Belytschko T, Xiao SP, Schatz GC, Ruoff R.’’ Atomistic simulations of nanotube fracture’’ Phys Rev B; 65(23):235430–7, ( 2002).
15. 15. Pekmezci,B.,Y., ve Atahan, H.,N., "Kimyasal ve Nano Katkılar: Betonda Kullanımı ve Beton Performansına Etkileri", 01/2013, s. 239-263, Beton 2013: Hazır Beton Kongresi, İstanbul, Türkiye, 21.02.2013 - 23.02.2013, (Çağrılı Bildiri _ Invited Paper)
16. 16. Blyszko, W. Kiernozycki, N. Guskos, G. Zolnierkiewicz, J. Typek, U. Narkiewicz, M. Podsiadly, ( 2008). Study of mechanical properties of concrete with low concentration of magnetic nanoparticles, Journal of Non-Crystalline Solids, 354: 35–39, (2008),
17. 17. Li, H., Xiao, H., Yuan, J., Ou, J., “Microstructure of Cement Mortar with Nano- Particles”, Composites: Part B: Engineering, 35:185-189, (2004).
18. 18. Collerpardi, S., Borsoi, A., Olagot, J.J.O., Troli, R., Collerpardi, M., Curzio, A.Q., “Influence of Nano-Sized Mineral Additions on Performance of SCC”, 6. International Congress, Global Construction, Ultimate Concrete Opportunities, Dundee, U.K, ( 2012).
19. 19. Makar JM, Beaudoin JJ. ‘’Carbon nanotubes and their applications in the construction industry’’, In: Bartos PJM, Hughes JJ, Trtik P, Zhu W, editors. Nanotechnology in construction, Proceedings of the 1st international symposium on nanotechnology in construction. Royal Society of Chemistry; 331–41, (2004).
20. 20. Nazari, A. and Riahi, S.,’’Microstructural, thermal, physical and mechanical behavior of the self compacting concrete containing SiO2 nanoparticles’’ Materials Science and Engineering A, 527, 7663–7672, (2010).
21. 21. Nazari, A. and Riahi, S. ‘’The role of SiO2 nanoparticles and ground granulated blast furnace slag admixtures on physical, thermal and mechanical properties of self compacting concrete’’ Materials Science and Engineering A, 528, 2149–2157, (2011).
22. 22. Özdemir K.S. ve Özdemir E., ‘’Delikli nano CaCO3 üretimi’’, 3. Sanayi Şurası, Ankara, (2013).
23. 23. Ukrainczyk, M.; Kontrec, J.; Babic-Ivancic, V.; Brecevic, L.; Kralj, D., Powder Technology, 171, 192, ( 2007).
24. 24. Shah SP, Konsta-Gdoutos MS, Metaxa ZS, Mondal P., ‘’Nanoscale modification of cementitious materials’’ In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. 51, (2009).
25. 25. Matschei T., Lothenbach B., Glasser F.P.,’’ The role of calcium carbonate in cement hydration’’ Cement and Concrete Research, Vol. 37, pp. 551–558, ( 2007).
26. 26. Gökçe, M., Dalmıs, K., Simsek, O., ‘’Farklı Tip Akıskanlastırıcı Katkı ile Değisik Oranlarda Mermer Tozu İkame Edilen Betonların Performansları’’ Yapılarda Kimyasal Katkılar 3. Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 215-224, ( 2009)Toklu, K., Baharavar, S., Şimşek, O.,’ Uçucu kül içeren yüksek performanslı güçlendirme harcında nano silikatın etkisi’, Selçuk Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 5, 1. (2017).
27. 27. ASTM C39/C39M, ‘’Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens’’, For Annual Book of ASTM Standards volume information, refer to the standard’s Document Summary page on the ASTM website, (2016).