Effect of fine pumice aggregate on performance of cement based self-leveling screed

Abstract

Screeds are building materials used to fix surface defects and bevel floors. Conventional cementitious screeds require extra labor to level the surface and create an extra dead load in buildings as they are produced using normal weight aggregates. In this study, self-compacting and lightweight screeds with a density value of 1080 – 1156 kg/m3 were produced. In the produced composite mortars, pumice in two different sizes was used as the main aggregate and melamine sulfonate-based superplasticizer was used to provide self-leveling. Within the scope of the study, flowability, density, porosity, 1, 7, 28 and 120 days compressive and flexural strength, abrasion resistance, surface hardness and shrinkage and expansion properties of composite mortars were determined. According to the results of the study, the flowability property of the mortars decreases as the amount of pumice entering the mixture increases. Similarly, as the amount of pumice increases, the porosity of the mortar increases, the unit volume mass decreases, and accordingly its mechanical performance decreases.

Keywords

• Pumice aggregate
• Self-leveling screed
• Screed mortar
• Self-leveling property
• Lightweight mortar

İnce pomza agreganın çimento esaslı kendiliğinden yayılan tesviye şapının performansına etkisi

Öz

Şaplar, yüzey kusurlarını düzeltmek ve zeminlere eğim vermek için kullanılan yapı malzemeleridir. Konvansiyonel çimento esaslı şaplar, yüzey düzlemek için fazladan işçilik gerektirmekte ve normal yoğunluklu agregalar kullanılarak üretildiği için binalarda fazladan ölü yük oluşturmaktadır. Bu çalışmada, 1080 – 1156 kg/m3 yoğunluk değerlerinde oldukça hafif ve kendiliğinden yerleşme özelliği iyileştirilmiş şap harçları üretilmiştir. Üretilen kompozit harçlarda ana agrega olarak iki farklı boyutta pomza ve kendiliğinden yayılmayı sağlamak için melamin sülfonat esaslı süper akışkanlaştırıcı kullanılmıştır. Çalışma kapsamında kompozit harçların yayılma, yoğunluk, gözeneklilik, 1, 7, 28 ve 120 günlük basınç ve eğilme dayanımı, aşınma direnci, yüzey sertliği, negatif rötre ve pozitif rötre özellikleri belirlenmiştir. Çalışma sonuçlarına göre, karışıma giren pomza miktarı arttıkça harçların yayılma özelliği azalmaktadır. Benzer şekilde pomza miktarı arttıkça harcın gözenekliliği artmakta, birim hacim kütlesi azalmakta, buna bağlı olarak da mekanik performansı azalmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Pomza agrega
• Çimento
• Kendiliğinden yayılan
• Şap
• Performans
• Özellik
• Pumice aggregate
• Self-leveling screed
• Screed mortar
• Self-leveling property
• Lightweight mortar

Kaynakça

1. A. Anderberg, Moisture properties of selflevelling flooring compounds. Division of Building Materials, Lund Institute of Technology, LTH, Lund University, TVBM-3120 Licentiate Thesis, ISSN 0348-7911 TVBM, 2004.
2. TS EN 13813, Şap malzemeleri ve zemine uygulanan şaplar - Şap malzemeleri - Özellikler ve gerekler, TSE, s31, Ankara, 2004.
3. J. F. Georgin, J. Ambroise, J. Péra, J. M. Reynouard, Development of self-leveling screed based on calcium sulfo aluminate cement: Modelling of curling due to drying, Cem. Concr. Compos., 30, 769–778, 2008. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.06.004.
4. M. Canbaz, I. B. Topçu and Ö. Ateşin, Effect of admixture ratio and aggregate type on self-leveling screed properties, Construstion and Building Materials, 116, 321–325, 2016. https://doi.org/ 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.084.
5. J. Bizzozero, K. L. Scrivener, Limestone reaction in calcium aluminate cement–calcium sulfate systems, Cement and Concrete Research, 76, 159-169, 2015. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.05.019.
6. A. Anderberg and L. Wadso, Drying and Hydration of Cement Based Self-Leveling Flooring Compounds, Drying Technology, 25(12), 1995-2003, 2007. https://doi.org/10.1080/07373930701728372.
7. S. E. Klemenc, Self Levelers, Concrete Decor Magazine,https://www.concretedecor.net/author/staceyklemenc/page/18/, Accessed 18 June 2022.
8. J. Kighelman and K. Scrivener, Kinetics of two types of flooring mortar: PC dominated vs CAC dominated. In Calcium Aluminate Cements, Proceedings of the Centenary Conference, Avignon, France, 30 June–2 July 2008; HIS BRE Press: Garston, Watford, pp. 567–572, ISBN 13:978-1-84806-045-6, 2008.

9. J. Do and Y. Soh, Performance of Polymer-modified Self-leveling Mortars with High Polymer–cement Ratio for Floor Finishing, Cement and Concrete Research, 33(10), 1497-1505, 2003. https://doi.org/ 10.1016/S0008-8846(02)01057-8.
10. A. Padilla, I. Panama, A. Toledo and A. Flores, Development of Low Weight Self-leveling Mortars, VII International Congress of Engineering Physics, IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series 582, 012030, 2015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/582/1/012030.
11. A. De Gasparo, M. Herwegh, R. Zurbriggen and K. Scrivener, Quantitative Distribution Patterns of Additives in Self-leveling Flooring Compounds (underlayments) as Function of Application, Formulation and Climatic Conditions, Cement and Concrete Research, 39(4), 313-323, 2009. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.12.009.
12. L. Evangelista and J. de Brito, Mechanical Behaviour of Concrete Made with Fine Recycled Concrete Aggregates, Cement and Concrete Composites, 29(5), 397-401, 2007. https://doi.org/10.1016/ j.cemconcomp.2006.12.004.
13. A. Kiliҫ, C. D. Atiş, A. Teymen, O. Karahan, F. Özcan, C. Bilim and M. Özdemir, The Influence of Aggregate Type on the Strength and Abrasion Resistance of High Strength Concrete, Cement and Concrete Composites, 30(4), 290-296, 2008. https://doi.org/10.1016/ j.cemconcomp.2007.05.011
14. L. A. Sbia, A. Peyvandi, P. Soroushian and A. M. Balachandra, Optimization of Ultra-High-Performance Concrete with Nano- and Micro-scale Reinforcement, Cogent Engineering, 1(1), 990673, 2014. https://doi.org/10.1080/23311916.2014.990673.
15. G. Barluenga and F. Hernández-Olivares, Self-levelling cement mortar containing grounded slate from quarrying waste, Construction and Building Materials 24, 1601–1607, 2010. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2010.02.033.
16. L. U. D. Tambara Júnior, M. Cheriaf and J. C. Rocha, Development of Alkaline-Activated Self-Leveling Hybrid Mortar Ash-Based Composites, Materials, 11(10), 1829, 2018. https://doi.org/ 10.3390/ma11101829.
17. Y. T. Altuncı, Ö. Cenk, K. Saplıoğlu, H. H. İnce ve M. Çevikbaş, Genleştirilmiş Cam Agrega ve Genleştirilmiş Perlit Agrega İkameli Şap Betonlarının Bazı Fiziksel Özelliklerinin Araştırılması. Teknik Bilimler Dergisi, 11(2), 8-13, 2021. https://doi.org/10.35354/tbed.918849.
18. Y. T. Altuncı, Ö. Cenk, K. Saplıoğlu, H. H. İnce ve M. Çevikbaş, Genleştirilmiş Cam Agregalı ve Genleştirilmiş Perlit Agregalı Şap Harçlarının Performans Özelliklerinin Belirlenmesi. El-Cezeri, 8(1), 11-20, 2021. https://doi.org/ 10.31202/ecjse.753475.
19. E. Y. Şahin, İ. Gökalop, A. E. Ormancı ve Y. Akkaya, Kendiliğinden yayılan çimento esaslı şap üretimi. https://www.thbbakademi.org/wpcontent/uploads/2020/12/B2011180-191.pdf. Erişim Tarihi: 28/10/2022.
20. ASTM C494, Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019.
21. TS EN 13892-1, Şap malzemeleri - Deney metotları - bölüm 1: Deneyler için numune alma, hazırlama ve kürleme, TSE, s9, Ankara, 2004.
22. TS EN 13892-2, Şap malzemeleri - Deney metotları - bölüm 2: Eğilme ve sıkıştırma mukavemeti tayini, TSE, s7, Ankara, 2004.
23. ASTM C642-21, Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2022.
24. TS EN 13892-3, Şap malzemeleri - Deney yöntemleri - Bölüm 3: Aşınma direncinin belirlenmesi - Böhme deneyi, TSE, 11, Ankara, 2010.
25. TS EN 13892-6, Şap malzemeleri - Deney metotları - Bölüm 6: Yüzey sertliği tayini, TSE, s7; Ankara, 2004.
26. TS EN 13454-2, Bağlayıcılar, kompozit bağlayıcılar ve fabrika yapımı karışımlar - Kalsiyum sülfat esaslı - Şap malzemesi olarak kullanılan - Bölüm 2: Deney metotları, TSE, s22, Ankara, 2004.
27. A. Ünsal ve H. Şen, Beton ve Beton Malzemeleri Laboratuvar Deneyleri, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara, 2008.
28. Y. W. Liu, T. Yen and T. H. Hsu, Abrasion Erosion of Concrete by Water-borne Sand, Cement and Concrete Research, 36(10), 1814-1820, 2005.
29. R. K. Dhir, P. C. Hewlett and Y. N. Chan, Near-surface Characteristics of Concrete: Abrasion Resistance, Materials and Structures, 24, 122-128, 1991.
30. C. D. Atiş, High Volume Fly Ash Abrasion Resistant Concrete, Journal of Materials in Civil Engineering, 14(3), 274-277, 2002. https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)08991561(2002)14:3(274)
31. M. Lenart, Assessment of mortar shrinkage in aspect of organic and inorganic modifiers use, 7th Scientific-Technical Conference Material Problems in Civil Engineering (MATBUD’2015), Procedia Engineering 108, 309 – 315, 2015. https://doi.org/ 10.1016/j.proeng.2015.06.152.
32. TS EN 13872, Perdah ve/veya tesviye işlerinde kullanılan ve hidrolik priz alabilen bileşiklere uygulanacak deney metotları - Büzülmenin tayini, TSE, Ankara, 2011.
33. A. M. Neville, Properties of Concrete, 5th Edition, The Royal Academy of Engineering, ISBN:9788177585872, Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2012.