Polikarboksilat Eter Karışımlarının Kalsiyum Alüminat Çimentolu Harçlara Etkisi Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Transkript

1 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

2 Polikarboksilat Eter(PCE) Karışımlarının Kalsiyum Portland çimentosu(opc) ve kalsiyum alüminat çimentosu(cac) kimyasal ve minerolojik kompozisyonları nedeni ile önemli performans farklılıkları gösterir. Portland çimentosu ile uyumlu çalışan akışkanlaştırıcılar konusunda bir çok çalışma yapılmış ve bir çok ürün geliştirilmiştir, fakat kalsiyum alüminat çimentosu ile akışkanlaştırıcı kullanımı konusunda literatür bilgisi çok azdır. Bu çalışmada PCE akışkanlaştırıcı karışımlarının CAC üzerindeki; Hidratasyon Akıcılık ve Mikro yapı etkileri incelenmiştir. Aynı zamanda OPC ile karşılaştırmalar gerçekleştirilmiştir. 2

3 ÖN BİLGİ Kalsiyum alüminat çimentolarının yapısal anlamda kullanılamamasının en sebebi zamanla oluşan dönüşüm reaksiyonları sonucunda ortaya çıkan hacim değişimleridir. CAC Dönüşüm Reaksiyonları (Conversion) Sıcaklık Zaman Nem 3

4 ÖN BİLGİ Aşağıdaki tabloda CAH 10 (hexagonal) yarı kararlı hidratlarının zaman, sıcaklık ve nem etkisi ile C 2 AH 8 kaybettiği yüzde hacim değeri belirtilmiştir. ve C 3 AH 6 hidratlarına (kubik) dönüşürken Hidratasyon Ürünleri Sıcaklık o C Yoğunluk g/cm 3 % Hacim Değişimi ΔV - CAH 10 a göre CAH 10 <21 1,72 - C 2 AH 8 + AH ,95-2,42 -%37 C 3 AH 6 + AH 3 >45 2,52-2,42 -%53 4

5 Negatif Etkileri Minimize Etme Süper Akışkanlaştırıcı Karışımlar Beton Özelliklerinde İyileşme İstenmeyen Etkiler PCE karışımlarının etkisi çimentoya etkisi 2 temel parametre ile ilgilidir; Karışım Karakteristiği Çimento Karakteristiği 5

6 PCE Genel Bilgilendirme Önceki çalışmalara göre; karboksilat/ester (C/E) oranı OPC ile yapılan çalışmalarda performans etkisi yüksek bir parametre olarak belirlenmiştir fakat bu oranın CAC üzerinde önemli bir etkisi görülememiştir. Düşük dozajlarda PCE kullanımı CAC ile önemli akışkanlaştırıcılık özellikleri kazandırırken, OPC ile kullanılması gereken PCE miktarı daha yüksek değerlerdedir. 6

7 PCE Genel Bilgilendirme Önceki çalışmalara göre; lignosülfonat, melamin, ve naftalin bazlı akışkanlaştırıcılar CAC harçlarında hidratasyon reaksiyonlarını önemli ölçüde ötelemektedir. PCE içerdiği C/E oranından bağımsız olarak, CAC hidratasyonunu ertelemektedir. Hidratasyonu ertelerken oluşan hidratların yapısına ve miktarına etki etmediği gözlemlenmiştir. 7

8 Karışım PCE1 PCE2 PCE3 Katı Madde(%) Akışkanlık(mPa s) Molekül Ağırlığı (C/E) Na+içeriği (ppm) farklı viskosite ve C/E oranına sahip PCE nin farklı dozajlarda kullanımı ile elde edilen grafik şekilde gözlemlenmektedir. Yük Yoğunluğu PCE1 >PCE2 >PCE3 8

9 Çekme Direnci (Pa) Dozaj (mg polimer/g çimento) 9

10 En düşük iyonik yüke sahip olan karışımların CAC bazlı harçlarla en yüksek akışkanlık değerleri verdiği gözlemlenmiştir. Bu durum OPC bazlı harçlarda tam tersi şekildedir. Çekme Direncindeki Düşme (%) OPC CAC Dozaj (mg polimer/ g çimento) 0,4 1,2 0,4 OPC CAC PCE PCE PCE Su/çimento = 0.4 for OPC and 0.35 for CAC Akışkanlaştırıcı dozajı 1.2 mg PCE/OPC Akışkanlaştırıcı dozajı 0.4 mg PCE/CAC 10

11 Çalışmada Gerçekleştirilen Testler; Yayılma Testi Mini Slump Testi Kalorimetre Termogravimetrik Analiz - TGA-DSC-DTA Q600 Hidratasyon Ürünlerinin Minerolojisine PCE Etkisi - XRD Mini Slump Testi Döküm yapıldıktan 5, 15, 30 ve 60 dakika sonra gerçekleştirilir. 11

12 Slump (mm) Polikarboksilat Eter Karışımlarının Kalsiyum Mini Slump Testi OPC Referans CAC Referans Zaman (dk) 0.4 mg polimer/g çimento, (düşük dozaj) PCE1 and PCE2 kullanımında %60 - %88 arası akışkanlığın arttığını görüyoruz.. Fakat Bu etki CAC örneğinde çok hızlı (18 dakika ) kaybolmaktadır. Düşük Uyum 12

13 Plateau Değerleri Akışkanlığa PCE Etkisi PCE1 PCE2 PCE3 OPC 1,83 1,45 0,61 CAC 1,55 1,53 1,23 OPC harçları için yüzeye tutunma değerleri C/E oranına bağlıdır. CAC harçları için ise C/E değeri çok daha az etkilidir. Polikarboksilat eter molekülleri araya girerek oluşturduğu organik mineral fazlar oluşturur. 13

14 Isı Akışı (mw/g) Polikarboksilat Eter Karışımlarının Kalsiyum PCE Dozajı : 1.2 mg polimer/g çimento OPC Zaman (saat) Hidratasyon ısısı analizinde en uzun ötelenme PCE2 için yaşanmıştır. Fakat PCE1 en fazla etkiyi göstererek en yüksek değeri vermiştir. PCE1 ve PCE2 akışkanlık noktasında da daha başarılı sonuçlar vermiş ve topaklanmayı ciddi ölçüde azaltmıştır. PCE 3 ise hidratasyon analizinde en düşük etkiyi göstermiştir. Bunun sebebi düşük C/E oranından kaynaklanan düşük yapışma etkisi ve düşük tutunma (Çimento taneciklerine) etkisi olarak açıklanmaktadır. 14

15 Isı Akışı (mw/g) PCE Dozajı : 0,4 mg polimer/g çimento CAC Zaman (saat) OPC ile yapılan karışımlardan daha düşük dozajlarda PCE eklenmesine rağmen referans numune ile arada ortalama 3 saat bir gecikme ile hidratasyon reaksiyonları başlamıştır. PCE3 en uzun ötelenmeye sebep olmuştur. Hidratasyonda oluşan ötelenme PCE yük yoğunluğu ce C/E oranından bağımsız olarak gerçekleşmiştir. 15

16 OPC 16 saat PCE1 16 saat Kütle Kaybı C 4 saat - % 8 saat - % 16 saat - % Sıcaklık Sinyali ( 0 C) Su Kaybı - Etrinjit OPC 5,9 9,9 14,4 OPC + PCE1 6,2 9,8 14,9 330 Su Kaybı - CSH Ca(OH) 2 dehidroksilasyon CaCO 3 bozunması 16

17 CAC 16 saat PCE1 16 saat CAC örneğinde farkı yaşlarda kütle kaybının OPC örneğine göre çok daha fazla olduğunu görüyoruz. Kütle Kaybı C 4 saat - % 8 saat - % 16 saat - % CAC 1,3 4,4 23,3 CAC + PCE1 1,2 1,2 12,7 Sıcaklık Sinyali ( 0 C) CAH 10 bozunması C 2 AH 8 bozunması AH 3 bozunması 17

18 Minerolojik Faz Yapısına PCE Etkisi - XRD X-Ray difraktometresi ile yapılan gözlemlerde; OPC ile yapılan harçlarda ciddi farklar gözlemlenmemiştir. CAC harçlarında ise hidratasyon reaksiyonları sonucu oluşan CA hidratlarının (CAH 10 ve C 2 AH 8 ) oluşumunun 16 saat kadar ötelendiği gözlemlenmiştir. İlk 16 saat içinde bu hidratların oluşma oranları referans numuneye göre çok düşüktür. 18

19 19 Polikarboksilat Eter Karışımlarının Kalsiyum

20 Referanslar [1] K.L. Scrivener, J.L. Cabiron, R. LetourneuxCem. Concr. Res. 29, (1999) [2] J.M. Rivas Mercury et al Bol.Soc.Esp. Cer. Vidr. 45 [5] (2003) [3] NgSerina, E. Metwalli, P. Müller-Buschbaum, J. PlankCem. Concr. Res. 54, (2013) [4] M.M.Alonso, F. Puertas, M. Palacios Ind. Eng. Chem. Res. 52 Part1, (2013) [5] M.M.Alonso, T. Vázquez, F. Puertas, M. Palacios Procc XIII ICCC (2011) 20

21 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi TEŞEKKÜRLER Her türlü soru ve bilgi için.. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Toroslar Mah. Tekke Cad Yenitaşkent/MERSİN T: / C: F: