Anhidrit III Katkısının Çimento Esaslı Harcın Performansına Etkisi

Yıl 2022, , 959 - 972, 30.12.2022

Lütfullah Gündüz Şevket Onur Kalkan

https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1230801

Öz

Yapı alçılarının (kalsiyum sülfat hemihidrat) hızlı sertleşme, düşük maliyet, çevre dostu olma gibi birçok avantajı olmasına rağmen, düşük basınç dayanımı, suya karşı direncinin ve dayanıklılığının nispeten düşük olması sebebi kullanım alanları sınırlanabilmektedir. Bu çalışmada, hemihidrat alçıya oranla fiziksel ve mekanik özellikleri nispeten daha iyi olan anhidrit III üretilmiştir. Çalışma kapsamında, anhidrit III çimento ile birlikte kullanılarak üretilen kompozitlerin verimliliğinin artırılması hedeflenmiştir. Anhidrit III harç bileşimlerinde 0-90 m, 0-125 m ve 0-250 m olmak üzere 3 ayrı boyutta değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, 17 ayrı seri harç üretilmiş, bu serilerde anhidrit III ağırlıkça %1,6’dan %64,8’e kadar kırma kum ile yer değiştirilerek kullanılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre, test örneklerinde Anhidrit III miktarı arttıkça genel bir eğilim olarak birim hacim kütle değeri azalmıştır. Anhidrit III harçlarda kullanıldığı tane boyutuna da bağlı olmak üzere ortalama %29,4-39,5 aralığında kum ile yer değiştirme oranına kadar harcın basınç dayanımını artırmıştır. Bu oranlardan daha yüksek kullanım oranlarında ise basınç dayanımı azalmaya başlamıştır. 0-90 m, 0-125 m ve 0-250 m Anhidrit III tane boyutu değişimine karşın harcın mukavemet değerlerinde yaklaşık CaSO4/(SiO2+CaO)  0,68, 0,68 ve 1,05 oran değerine kadar dayanım artışları, bu oran üzerinde değerlerde ise dayanım düşüşü oluştuğu gözlemlenmiştir. Harç tasarımlarında artan Anhidrit III oranı, sertleşmiş harcın matris yapısında gözenek oluşturmuştur. Matris yapıda gözeneklilik olgusu arttıkça ultrasonik dalga hızı değeri de düşmüştür.

Anahtar Kelimeler

Anhidrit III, Çimentolu harç, Tane Boyutu, Dayanım, Ultrasonik dalga hızı

The Effect of Anhydrite III Additive on the Performance of Cement Based

Öz

Although building gypsums (calcium sulfate hemihydrate) are fast hardening, cheap and environmentally friendly materials, their usage areas are limited due to low compressive strength, poor water resistance and low durability properties of them. In this study, anhydrite III, which has relatively better physical and mechanical properties compared to hemihydrate gypsum, was produced. Within the scope of the study, it is aimed to increase the efficiency of the composites produced by using anhydrite III and cement together. Anhydrite III has been evaluated in three different particle sizes as 0-90 μm, 0-125 μm and 0-250 μm in mortar compositions. In this study, 17 different series of mortars were produced, and in these series, anhydrite 3 was used by replacing with crushed sand from 1.6 % to 64.8 % by weight. According to the results, as the amount of Anhydrite III increased, the unit volume mass value decreased. Depending on the grain size of Anhydrite III, it increased the compressive strength of the mortar up to the replacement levels of 29.4-39.5%. At higher usage rates, the compressive strength started to decrease. With the 0-90 μm, 0-125 μm and 0-250 μm Anhydrite III grain size changes, the strength values of the mortar increase up to approximately CaSO4/(SiO2+CaO) ≈ 0.68, 0.68 and 1.05 ratio values, and the strength decrease at values above this ratio formation has been observed. As the porosity phenomenon in the matrix structure increased, the ultrasonic pulse velocity value also decreased.

Anahtar Kelimeler

Anhydrite III, Cementitious mortar, Grain size, Strength, Ultrasonic pulse velocity

Kaynakça

• ⦁ İstanbulluoğlu, Y.S., 1997. Alçıtaşı ve Anhidrit Üzerine Bir Çalışma. Madencilik Dergisi, Cilt 36(2-3), 13-23.
• ⦁ Fisher, K., Rikhert, K., Burianov, A., Strokova, V., 2016. Recrystallization of Gypsum Particles. International Journal of Envoromental & Science Education, 11(18), 12361-12366.
• ⦁ Serrano, S., Barreneche, C., Navarro, A., Hauria, L., Fernandez, A., 2015. Study of Fresh and Hardening Process Properties of Gypsum with Three Different PCM Inclusion Methods. Materials, 8(10), 6589–6596.
• ⦁ Gürdal, E., 2010. Bir Yapı Malzemesi Olarak Alçı. Restorasyon ve Konservasyon Çalışmaları Dergisi, (4), 37-43.
• ⦁ Thoeny, Z.A.R., 2020. The Effect of Particle Size Distribution on Some Properties of Gypsum. Key Engineering Materials, 857, 145-152.
• ⦁ Güneyli, H., Yapıcı, N., Karahan, S., 2016. Doğal Anhidritin Beton Bileşeni Olarak Kullanımı. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(2), 7-15.
• ⦁ Małolepszy, J., Kotwica, L., Konik, Z., Żak, R., 2014. Rapid–Hardening Cements with Addition of Anhydrite–Lime Sinters. Cement Wapno Beton, 81, 40-45.
• ⦁ Portland Cement Association, Ettringite Formation and the Performance of Concrete, https://www.cement.org/docs/default-source/fc_concrete_technology/is417-ettringite-formation-and-the-performance-of-concrete.pdf?sfvrsn=412%26sfvrsn=412, Erişim Tarihi: 24.04.2022.
• ⦁ Salih, M., Hussein, A., 2018. Enhancing the Compressive Strength Property of Gypsum used in Walls Plastering by Adding Lime. Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, 26(3), 58-66.
• ⦁ Li, C., Li, J., Telesca, A., Marchon, D., Xu, K., Marroccoli, M., Jiang, Z., Monteiro, P.J.M., 2021. Effect of Polycarboxylate Etheron The Expansion of Ye’elimite Hydration İn The Presence of Anhydrite. Cement and Concrete Research, 140, 106321.
• ⦁ Jansen, D., Wolf, J.J., Fobbe, N., 2020. The Hydration of Nearly Pure Ye'elimite with a Sulfate Carrier in a Stoichiometric Ettringite Binder System. Implications for the Hydration Process Based on in-situ XRD, H-TD-NMR, Pore Solution Analysis, and Thermodynamic Modeling. Cem. Concr. Res, 127, 105923.
• ⦁ Jansen, D., Spies, A., Neubauer, J., Ectors, D., Goetz-Neunhoeffer, F., 2017. Studies on the Early Hydration of Two 793 Modifications of Ye'elimite with Gypsum. Cem. Concr. Res, 91, 106-116.
• ⦁ García-Maté, M., Londono-Zuluaga, D., De la Torre, A.G., Losilla, E.R., Cabeza, A., Aranda, M.A.G., Santacruz, I., 2016. Tailored Setting Times with High Compressive Strengths in Bassanite Calcium Sulfoaluminate Eco-Cements. Cem. Concr. Compos, 72, 39-47.
• ⦁ Brouwers, Q., Yu, H., Korte, A., 2009. Gypsum hydration: A Theoretical and Experimental Study. Energy, 1, 0E-5.
• ⦁ ASTM C494/C494M-13, 2013. Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete.
• ⦁ ASTM C597-16, 2016. Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete.
• ⦁ TS EN 12504-4, 2021. Yapılarda Beton Deneyleri-Bölüm 4: Ultrasonik Atımlı Dalga Hızının Tayini.
• ⦁ ASTM C109/C109M-20, 2020. Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens).
• ⦁ Khatib, J.M., Wright, L., Mangat, P.S., 2013. Effect of Fly Ash–Gypsum Blend on Porosity and Pore Size Distribution of Cement Pastes. Adv. Appl. Ceram., 112(4), 197–201.
• ⦁ Hansen, S., Sadeghian, P., 2020. Recycled Gypsum Powder from Waste Drywalls Combined with Fly Ash for Partial Cement Replacement in Concrete. Journal of Cleaner Production, 274, 122785.
• ⦁ Yıldız, M., Elvan, Ü., 2010. Konya İli. Organize Sanayi Bölgesinde Sülfatlı Su İçeren Zeminlerde Oluşturulan Betonarme Kazıklarda Beton Taşıma Gücüne Sülfatın Etkisi. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 25(2), 1-12.
• ⦁ Erdoğan T.Y., 2015, Beton, ODTÜ Yayıncılık, ODTÜ Geliştirme Vakfı, Ankara, ISBN No: 9789757064671
• ⦁ Çimsa, 2017. Etrenjit Oluşum Koşullarının Üçlü Sistem Performansına Etkisi, https://www.cimsa.com.tr/ca/docs/71DDECEE521E470BA4ADA95A091840/70D57CEA99DE4A3793A5876391F709A3.pdf. Erişim Tarihi: 22.04.2022.
• ⦁ Yavaş, A., Kalkan, Ş.O., Güler, S., Şahin, G.N., Gündüz, L., 2022. A Novel Gypsum- Based Lightweight Composite: A Combined İnvestigation of Technical and Self-Cleaning Properties. Journal of the Australian Ceramic Society, 1-18.