Hiper akışkanlaştırıcı katkı dozajının kalsiyum hidroksit boyutu üzerindeki etkisi

Yıl 2020, Cilt: 11 Sayı: 1, 419 - 430, 27.03.2020

Hatice Çiçek İsmail Ağa Gönül

https://doi.org/10.24012/dumf.617325

Öz

Kalsiyum hidroksit (KH) betondaki ana hidratasyon ürünlerinden biridir. Büyük KH kristalleri betonda daha boşluklu bir yapı oluşturur ve düşük yüzey alanı ve buna bağlı olarak zayıf van der Waals çekim kuvvetleri nedeniyle daha düşük aderans kapasitesine sahiptir. KH aynı zamanda en fazla çözünebilen hidratasyon ürünüdür ve bu nedenle betonda zayıf bir halkadır. Hiper akışkanlaştırıcı katkı (HAK), kullanılacak dozajı ile sadece çimento hamurunun reolojik davranışını değil, aynı zamanda hidratasyon karakteristiğini de etkileyen yeni nesil akışkanlaştırıcılardandır. Bu çalışmada, HAK dozajının betonun ara yüzey bölgesindeki KH kristallerinin boyutu üzerindeki etkisi araştırılmıştır.

Bu bağlamda, üç farklı HAK dozajlı (%1, %1.25 ve %1.5) ve üç farklı Airi/A (iri agrega/tüm agrega) oranlı (%40, %50 ve %60) dokuz beton karışımı hazırlanmıştır. Betonun ara yüzey bölgesindeki KH kristallerinin boyutu, taramalı elektron mikroskobu (TEM) ile alınan görüntüler aracılığıyla belirlenmiştir.

HAK dozajının %1’den %1.25’e çıkarılması ara yüzey bölgesindeki KH kristallerinin boyutunu ortalama %21 oranında düşürmüş, %1.5’e çıkarılması ise ara yüzey bölgesindeki KH kristallerinin boyutunu ortalama %3.7 oranında arttırmıştır. Bununla birlikte, betonun Airi/A oranı arttıkça ara yüzey bölgesindeki KH kristallerinin boyutunun arttığı da tespit edilmiştir.

HAK’ın uygun dozajda kullanılması ile ara yüzey bölgesindeki KH kristalleri daha küçük olan beton üretilebileceği görülmektedir. Bunun sonucunda da betonun fiziksel, mekanik ve dayanıklılığı ile ilgili özelliklerine önemli bir katkı sağlanacağı açıktır. 

Anahtar Kelimeler

Beton, ara yüzey bölgesi, hiper akışkanlaştırıcı katkı, kalsiyum hidroksit kristalleri, katkı dozajı, kristal boyutu

Kaynakça

• Aitcin, P.C., (2016). Portland cement, in Aitcin, P.C., Flatt, R.J., eds, Science and Technology of Concrete Admixtures, Elsevier Ltd., UK.
• Alexander, M. ve Mindess, S., (2005). Aggregates in concrete, Taylor & Francis, USA.
• Antoni, Halim, J.G., Kusuma, O.C. ve Hardjito, D., (2017). Optimizing polycarboxylate based superplasticizer dosage with different cement type, Procedia Engineering, 171, 752-759.
• ASTM C 330-00, (2000). Standard specification for lightweight aggregates for structural concrete, American Standards, Philadelphia.
• Bauchkar, S.D. ve Chore, H.S., (2018). Effect of PCE superplasticizers on rheological and strength properties of high strength self-consolidating concrete, Advances in Concrete Construction, Vol.6, 6, 561-583.
• Belkowitz, J.S. ve Armentrout, D., (2010). An investigation of nano silica in the cement hydration process, Proceedings, Concrete Sustainability Conference, National Ready Mixed Concrete Association, USA.
• Carde, C. ve François, R., (1997). Effect of the leaching of calcium hydroxide from cement paste on the mechanical and physical properties, Cement and Concrete Research, 27, 539-550.
• Diamond, S., (2004). The microstructure of cement paste and concrete––a visual primer, Cement and Concrete Composites, 26, 919-933.
• Gallucci, E. ve Scrivener, K., (2007). Crystallisation of calcium hydroxide in early age model and ordinary cementitious systems, Cement and Concrete Research, 37, 492-501.
• Gönül,H., (2008). Bazalt skoriasının taşıyıcı yarı hafif beton üretiminde kullanımı, Doktora tezi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Hernandez, N., Lizarazo-Marriaga, J. ve Rivas, M.A., (2018). Petrographic characterization of Portlandite crystal sizes in cement pastes affected by different hydration environments, Construction and Building Materials, 182, 541-549.
• Jun, S.D., (2008). Effect of a newly developed lignosulphonate superplasticizer on properties of cement pastes and mortars, Yüksek Lisans Tezi, National University of Singapore, Engineering Department of Civil Engineering, Singapore.
• Kunther, W., Ferreiro, S. ve Skibsted, J., (2017). Influence of the Ca/Si ratio on the compressive strength of cementitious calcium–silicate–hydrate binders, Journal of Materials Chemistry A, 5, 17401-17412.
• Liu, M., Lei, J., Guo, L., Du, X. ve Li, J., (2015). The application of thermal analysis, XRD and SEM to study the hydration behavior of tricalcium silicate in the presence of a polycarboxylate superplasticizer, Thermochimica Acta, 613, 54-60.
• Marchand, J., Bentz, D.P., Samson, E. ve Maltais, Y., (2001). Influence of calcium hydroxide dissolution on the transport properties of hydrated cement systems in Skalny, J., Gebauer, J. ve Odler, I., eds, Material science of concrete, special volume: Calcium hydroxide in concrete, The American Ceramic Society, 113-129, Westerville.
• Marchon, D., Sulser, U., Eberhardt, A. ve Flatt, R.J., (2013). Molecular design of comb-shaped polycarboxylate dispersants for environmentally friendly concrete, Soft Matter, 9, 10719-10728.
• Mehta P.K. ve Monteiro, P.J.M., (2006). Concrete - microstructure, properties, and materials, The McGraw-Hill Companies, Inc., USA.
• Müller, T., Krämer, C., Pritzel, C., Bornemann, R., Kowald, T.L., Trettin, R.H.F. ve Bolívar, P.H., (2018). Influence of cocamidopropyl betaine on the formation and carbonation of portlandite – A microscopy study, Construction and Building Materials, 163, 793-797.
• Sacki, T. ve Monteiro, P.J.M., (2005). A model to predict the amount of calcium hydroxide in concrete containing mineral admixtures, Cement and Concrete Research, 35, 1914-1921.
• Shui, L., Yang, X., Sun, Z., Ji, Y., Yang, H. ve Luo, Q., (2016). Experimental evidence for a possible dispersion mechanism of polycarboxylate-type superplasticisers, Advances in Cement Research, Volume No.28, Issue No.5, 287-297.
• Skalny, J., Gebauer, J. ve Odler, I., eds. (2001). Material science of concrete, special volume: Calcium hydroxide in concrete, The American Ceramic Society, Westerville.
• Thomas, J.J. ve Jennings, H., (2009). Materials of cement science primer - The science of concrete, Northwestern University Infrastructure Technology Institute, USA.
• TS EN 12390-1, (2002). Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 1: Deney numunesi ve kalıplarının şekil, boyut ve diğer özellikleri, Türk Standartları, Ankara.
• TS EN 12390-2, (2002). Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 2: Dayanım deneylerinde kullanılacak deney numunelerinin yapımı ve küre tabi tutulması, Türk Standartları, Ankara.
• TS EN 197-1, (2002). Genel çimentolar - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri, Türk Standartları, Ankara.
• TS EN 934-2, (2002). Kimyasal katkılar - Beton, harç ve şerbet için - Bölüm 2: Beton katkıları - Tarifler, özellikler, uygunluk, işaretleme ve etiketleme, Türk Standartları, Ankara.
• Slamečka, T. ve Škvára, F., (2002). The effect of water ratio on microstructure and composition of the hydration products of Portland cement pastes, Ceramics − Silikáty, 46, 4, 152-158.
• Wu, K., Shi, H., Xu, L., Ye, G. ve Schutter, D.G., (2016). Microstructural characterization of ITZ in blended cement concretes and its relation to transport properties, Cement and Concrete Research, 79, 243-256.
• Yan-Rong, Z., Xiang-Ming, K., Zi-Chen, L., Zhen-Bao, L., Qing, Z., Bi-Qin, D. ve Feng, X., (2016). Influence of triethanolamine on the hydration product of portlandite in cement paste and the mechanism”, Cement and Concrete Research, 87, 64-76.
• Ye, Q., Zhang, Z, Kong, D. ve Chen, R., (2007). Influence of nano-SiO2 addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume, Construction and Building Materials, 21, 539-545.