The Effect Of Admixture Percent Of Sulfonate-Based Admixtures On Mechanical And Microstructural Properties Of Cement Mortars

Abstract

Concrete is one of the most widely used building materials all over the world. The main purpose of the concrete industry is to produce more durable concrete. Concrete, which is the most basic need of people, especially in residences, consists of cement, aggregate, water, and chemical admixtures if necessary, according to the desired feature. Plasticizing admixtures are used to increase the workability of fresh concrete and reduce the water amount in the mixture. This study investigated the effects of sulfonatebased superplasticizers on flow rate, compressive strength, and crystalline structure. Cement, sand, water, and two different admixtures (naphthalene sulfonate, lignosulfonate+naphthalene sulfonate) were used to prepare cement mortars. The water/cement ratio was constant at 0.5 while the admixture percentages varied at different rates as 0.2, 0.5, and 1. The flow rates were determined using a flow table. The compressive strength tests were performed on each cement mortar aged 7 and 28 days. The crystalline structure of the 28-day aged samples was determined by X-ray Diffractometry (XRD) Spectrometer. The flow rates increased with the increasing admixture ratio. The highest compressive strength was obtained as 49.94 MPa and 51.33 MPa for naphthalene sulphonate and lignosulphonate+ naphthalene sulfonatebased admixtures, respectively. The intensity of the main crystalline structure increased with increasing admixture ratios up to 0.5% and decreased with increasing ratio to 1%. The highest compressive strengths were obtained with 0.5% naphthalene sulfonate and 0.2% lignosulfonate+naphthalene sulfonate admixtures for the 28 days aged cement mortars.

Keywords

• Naphthalene Sulfonate based admixture
• Lignosulfonate+ naphthalene sulfonate based admixture
• Compressive Strength
• Crystalline Structure

Sülfonat Esaslı Katkı Yüzdesinin Çimento Harçlarının Mekanik ve Mikroyapısal Özelliklerine Etkisinin Belirlenmesi

Öz

Beton, tüm dünyada en yaygın kullanılan yapı malzemelerinden biridir. Beton sektörünün temel amacı daha dayanıklı beton üretmektir. Özellikle insanların en temel ihtiyacı olan konutlarda beton, istenilen özelliğe göre çimento, agrega, su ve gerekirse kimyasal katkılardan oluşmaktadır. Taze betonun işlenebilirliğini artırmak ve karışımdaki su miktarını azaltmak için akışkanlaştırıcı katkılar kullanılır. Bu çalışma, sülfonat bazlı süper akışkanlaştırıcıların yayılma çapı, basınç dayanımı ve kristal yapı üzerindeki etkilerini araştırmıştır. Çimento harçlarının hazırlanmasında çimento, kum, su ve iki farklı katkı (naftalin sülfonat, lignosülfonat+naftalin sülfonat) kullanılmıştır. Su/çimento oranı 0,5'te sabit kalırken, katkı yüzdeleri 0,2, 0,5 ve 1 gibi farklı oranlarda değiştirilmiştir. Yayılma çapları bir yayılma tablası kullanılarak belirlenmiştir. 7 ve 28 günlük her bir çimento harcı üzerinde basınç dayanımı testleri yapılmıştır. 28 günlük numunelerin kristal yapısı, X-ışını Difraktometrisi (XRD) Spektrometresi ile belirlenmiştir. Artan katkı oranı ile akış hızları artmıştır. En yüksek basınç dayanımı naftalin sülfonat ve lignosülfonat+naftalin sülfonat esaslı katkılar için sırasıyla 49.94 MPa ve 51.33 MPa olarak elde edilmiştir. Ana kristal yapının yoğunluğu, katkı oranlarının %0.5'e kadar artmasıyla artmış, %1'e artmasıyla ise azalmıştır. 28 günlük çimento harçlarında en yüksek basınç dayanımları %0.5 naftalin sülfonat ve %0.2 lignosülfonat+naftalin sülfonat katkıları ile elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Naftalin Sülfonat esaslı katkı
• Lignosülfonat+ naftalin sülfonat esaslı katkı
• Basınç Dayanımı
• Kristal Yapı

Kaynakça

1. Knöfel, D., (1983). Cement Chemistry- Cement Quality. O., Labahn, B., Kohlhaas (Ed.), in Cement Engineers’ Handbook 101-173). Berlin. Wiesbadener Graphische Betriebe GmbH
2. Yılmaz, K., Alemdar, M. Y., (2003). ‘Yüksek dayanımlı betonların numune boyutundaki değişimin basınç dayanımına etkisi’, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7 (3), 241-247.
3. Gerry Bye, Paul Livesey, Leslie Struble (2011). "Admixtures and Special Cement". Portland Cement: Third edition. doi:10.1680/pc.36116.185
4. Li, Z., (2011). Advanced Concrete Technology, JOHN WILEY & SONS, INC., 70-72, New Jersey, Amerika.
5. Gelardi, G., Mantellato, S., Marchon, D., Palacios, M., Eberhardt, A. B., Flatt, R. J., (2016). Chemistry of Chemical Admixtures. P., Aitcin, R. J., Flatt (Ed.). in Science and Technology of Concrete Admixtures (149-281). Amsterdam: Woodhead Publishing.
6. Bhattarai, P. (2019). Effect of Water Content On Workability of Concrete, Department of Civil Engineering, Pulchowk Campus, Lalitpur, Nepal
7. Cömert, A. T., 2012. Uçucu Kül, Mermer Tozu Ve Endüstriyel Atik Kumu Yol Alt Yapisinda Kullanilabilirliğinin Araştirilmasi, Doktora Tezi, İnşaat Mühendisliği A. B. D., Sakarya Üniversitesi, Sakarya
8. Elmas, S., 2019. Using Fired Wall Tile’s Scraps in Floor Tile Body, Journal of Scientific Perspectives, 3(2), 133-140

9. Torres, A., Aguayo, F., Allena, S., Ellis, M., 2020. The Effect of Various Polynaphthalene Sulfonate Based Superplasticizers on the Workability of Reactive Powder Concrete, Journal of Building Material Science, 2 (1), 24-30.
10. Collepardi, M., (1998). ‘Admixtures Used to Enhance Placing Characteristics of Concrete’, Cement and Concrete Composites, 20 (1998), 103-112.
11. Uyan, M., Karagüler, M., Yücesoy, S., (1996). ‘Süper akışkanlaştırıcı Katkıların Portland Çimento Harçlarının Rötresine Etkisi’, Kongre, Sempozyum ve Bildiriler Kitabı, Ankara: Maya Basın Yayın, 73-80.
12. Ekinci, C. E., Ay, S., Baykuş, N., Ay, A., (2016). ‘Lignin sülfonat esaslı yapı kimyasalların taze ve sertleşmiş betona olan etkilerinin incelenmesi’, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilim Dergisi, 22(6): 478-485.
13. Kandemir, G., Mutlu, M., Sağlam, A.R., Parlak, N., (2003). ‘Aşırı Dozda Katkı Kullanımının Beton Özelliklerine Etkileri’, Kongre, Sempozyum ve Bildiriler Kitabı, Ankara: Alaş Matbaası, 133-142.
14. Topçu, İ. B., Ateşin, Ö., 2016. Effect of high dosage lignosulphonate and naphthalene sulphonate-based plasticizer usage on micro concrete properties, Construction and Building Materials 120, 186-197.
15. Koçak, Y., 2016. Süper akışkanlaştırıcı ve trasın çimento hidratasyonuna etkileri, Pamukkale Univ Muh Bilim Derg, 23(3), 184-192