MAGNEZYUM FOSFAT ÇİMENTO İLE ÜRETİLEN BETONLARIN ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Bu çalışmada, magnezyum fosfat bağlayıcılı beton numunelerin bazı fiziksel ve mekanik özellikleri deneysel olarak araştırılmıştır. Portland çimentosu (PÇ) günümüzde en yaygın kullanılan yapı malzemesi olmakla birlikte, alternatif bağlayıcı teknolojilerinin çevresel etki, yaşam döngüsü maliyeti ve performans açısından somut iyileştirmeler sunması gerekmektedir. Bu bağlamda, karbon salınımını azaltmaya yönelik çalışmalarda magnezyum bazlı çimentolar önemli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Çalışmada magnezyum fosfat çimento elde etmek üzere magnezyum oksit ve mono amonyum fosfat bileşikleri kullanılmış, farklı molar oranlarda (1, 2, 3 ve 5 mol) karışımlar hazırlanmıştır. Priz süresini yavaşlatmak amacıyla boraks katkısı uygulanmış ve numunelerin üretimi kısa priz süresi nedeniyle tek seferde hızlı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerin 3, 7 ve 28 günlük basınç dayanımları hem hava hem de su kür koşullarında incelenmiştir. Bulgular, magnezyum fosfat çimentonun kısa sürede priz alarak nihai dayanımına hızla ulaştığını göstermiştir. Ancak, suya maruz bırakılan numunelerde dayanımın önemli ölçüde azaldığı belirlenmiş ve bu durum malzemenin suya karşı sınırlı direnç gösterdiğini ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

• Magnezyum Fosfat Çimento
• Yoğunluk
• Mekanik Özellikler

INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF CONCRETES MADE WITH MAGNESIUM PHOSPHATE CEMENT

Öz

In this study, the physical and mechanical properties of magnesium phosphate binder-based concrete samples were experimentally investigated. Although Portland cement (PC) is the most widely used construction material today, alternative binder technologies must offer tangible improvements in terms of environmental impact, life cycle cost, and performance. In this context, magnesium-based cements have emerged as a promising alternative in efforts to reduce carbon emissions. Magnesium phosphate cement was produced using magnesium oxide and mono-ammonium phosphate, with mixtures prepared at different molar ratios (1, 2, 3, and 5 mol). Borax was added to slow down the rapid setting, and due to the short setting time, the samples were produced quickly in a single batch. Compressive strengths were tested at 3, 7, and 28 days under both air and water curing conditions. The results indicated that magnesium phosphate cement rapidly reached its final strength within a short curing period. However, specimens exposed to water showed a significant loss in strength, demonstrating limited resistance to water.

Anahtar Kelimeler

• Magnesium Phosphate Cement
• Density
• Mechanical Properties

Kaynakça

1. L. Aksu, Dünya’da ve Türkiye’de nüfus analizleri, Istanbul Journal of Sociological Studies 25 (2011) 219–311.
2. A. Gültekin, H. Hosseinnezhad, K. Ramyar, Agrega türünün geopolimer betonun yüksek sıcaklık direncine etkisi, Politeknik Dergisi 26 (2) (2022) 913–921.
3. P. Purnell, The carbon footprint of reinforced concrete, Adv. Cem. Res. (2013). https://doi.org/10.1680/adcr.13.00013.
4. S.B. Erdede, S. Bektaş, Ekolojik açıdan sürdürülebilir taşınmaz geliştirme ve yeşil bina sertifika sistemleri, Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi 6 (1) (2014) 1–12.
5. S.A. Walling, J.L. Provis, Magnesia-based cements: a journey of 150 years, and cements for the future?, Chem. Rev. 116 (7) (2016) 4170–4204.
6. J. Qin, F. Dai, H. Ma, X. Dai, Z. Li, X. Jia, J. Qian, Development and characterization of magnesium phosphate cement based ultra-high performance concrete, Compos. Part B: Eng. 234 (2022) 109694.
7. Z. Ding, B. Dong, F. Xing, N. Han, Z. Li, Cementing mechanism of potassium phosphate based magnesium phosphate cement, Ceram. Int. 38 (8) (2012) 6281–6288.
8. N. Yang, C. Shi, J. Yang, Y. Chang, Research progresses in magnesium phosphate cement–based materials, J. Mater. Civ. Eng. 26 (10) (2014) 04014071.

9. F. Qiao, Reaction mechanisms of magnesium potassium phosphate cement and its application, Ph.D. thesis, Hong Kong University of Science and Technology, 2010.
10. M. Le Rouzic, T. Chaussadent, G. Platret, L. Stefan, Mechanisms of k-struvite formation in magnesium phosphate cements, Cem. Concr. Res. 91 (2017) 117–122.
11. M.A. Ramsey, D.A. Scott, C.J.A. Weiss, J.S. Tingle, Development of magnesium phosphate cement (MPC) concrete mixture proportioning for airfield pavements: Laboratory and field validation, ERDC-GSL-TR-204 (2020).
12. S. Türk, Y. Engin, Yeni nesil çimentolar: Çevre dostu bağlayıcılar, Ecka Granules , 2021 (accessed 01.10.25).
13. B.A. Bilginer, S.T. Erdoğan, Production of fly ash-magnesium phosphate cements, in: 10. Uluslararası Beton Kongresi, 2-04 Mayıs 2019, Bursa, Turkey (2019).
14. A. Dabarera, R. Fernández, J.L. Provis, A systematic review of engineering properties of magnesium potassium phosphate cement as a repair material, Front. Mater. 11 (2024) 1451079.
15. J. Wang, L. Gao, Y. Zhang, L. Wang, C. Xu, Early properties of magnesium phosphate cement repairing material used in slab track, Heliyon 10 (7) (2024).