Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
Fiber ve silika füme katkılı kalsiyum aluminat çimento (CAC) esaslı harçların düşük su/çimento oranlarında yüksek performans gösterdiği bilinmektedir. İtalya da gerçekleştirilen harç çalışmasında sabit işlenebilirlik altında metal fiber katkılı CAC ve silika füme içeren karışımlar incelenmiştir. Karışım içerisinde (0,1-1mm) ince agrega ve kopolimer akrilik polyester bazlı akışkanlaştırıcı da kullanılmıştır. 2
Silika füme ve kuvars ve fiber miktarının termal dayanım, 28 günlük basma ve çekme mukavemetine etkisine bakılarak optimum oranlarda harç oluşturma çalışması yapılmıştır. Oluşturulan 5 farklı harç içerisinde bulunan silika füme miktarına göre kodlanmıştır ve karışım içerisindeki çimentonun %0,5 ve %1 i olmak üzere iki farklı oranda kuru akrilik polimer kullanılmıştır. 3
Bu şekilde oluşturulan karışımlar reaktif pudra harçlar olarak bilinmektedir. Reactive Powder Mortars (RPM) Geleneksek inşaat ve yapı sektörü dışında RPM için yeni kullanım alanları mevcuttur. Bunlar: Gaz ve ya sıvı maddelerin taşınması için hafif konteynırlar Nükleer ve ya termal atıkların bertaraftı için kurulan geçirimsiz tesisler Otomotiv sektöründe metal ya da polimer parça üretiminde aşınma ve etki sönümleme ihtiyacı duyulan noktalar 4
Yapılan çalışmanın amacı; bu sistemde portland çimentosu yerine kalsiyum alüminat çimentosu kullanımı ile; Çok yüksek erken dayanıma sahip Rötre yapmayan Durabilite özellikleri iyileşmiş Kontrol edilebilir priz süresine sahip yüksek performanslı reaktif pudra harcı elde etmektir. 5
Bu karışımların kompozisyonları belirlenirken dikkat edilmesi gereken noktalar: Uzun dönemde kararsız formdaki alüminat hidratlarının kararlı faza geçerken dayanım kaybına yol açabilme riski, Yüksek alümina içeren çimentolar için etkili olan su kesici-akışkanlaştırıcı madde bulma zorluğu Bu iki problem melamin ve naftalin katkılı polimerlerin CAC üzerinde etkili performans gösterememesinden kaynaklanmaktır. Birinci problemin de kök nedeni yüksek su/çimento oranlarının kararsız hidrat oluşumunu tetiklemesidir. 6
Yakın dönemde keşfedilen bir kimyasal madde olan kopolimer akrilik polyester bazlı akışkanlaştırıcıların kalsiyum alüminat çimentolarında yüksek performans gösterdiği gözlemlenmiş ve düşük su/çimento oranlarında CAC sistemleri oluşturmak mümkün olmuştur. Yapılan bu çalışmada da CAE bazlı akışkanlaştırıcı kullanılmıştır 7
Denemede kullanılan silika füme, kalsiyum alüminat çimento ve kuvars için tane dağılımını aşağıdaki grafikte görebiliriz. 8
İÇERİK Sıva Kodu (silika füme% - ACE%) 20-1 15-1 10-1 5-1 0-1 Kalsiyum Alüminat Çimento 922 999 1081 1143 1192 Silika Füme 230 176 120 60 0 Kuvars (0,1-1 mm) kg/m3 1014 1034 1057 1059 1049 Kuru Akrilik Polimer kg/m3 9,2 10 10,8 11,4 11,9 Metalik Fiber kg/m3 184 188 192 193 191 Karışım Suyu kg/m3 175 170 162 171 191 Su/çimento w/c 0,19 0,17 0,15 0,15 0,16 Su/(çimento+silika) 0,15 0,14 0,13 0,14 0,16 Akma % 110 108 107 114 121 Sabit işlenebilirlik /107-132 akma% 9
İÇERİK Sıva Kodu (silika füme% - ACE%) 20-0,5 15-0,5 10-0,5 5-0,5 0-0,5 Kalsiyum Aluminat Çimento 759 922 1067 1127 117 Silika Füme 190 163 118 59 0 Kuvars (0,1-1 mm) kg/m3 835 955 1043 1044 1033 Kuru Akrilik Polimer kg/m3 3,8 4,6 5,3 5,6 5,9 Metalik Fiber kg/m3 152 174 190 190 188 Karışım Suyu kg/m3 319 231 171 180 200 Su/çimento w/c 0,42 0,25 0,16 0,16 0,17 Su/(çimento+silika) 0,34 0,21 0,14 0,15 0,17 Akma % 107 118 109 127 132 Sabit işlenebilirlik / 107-132 akma% 10
İki farklı akışkanlaştırıcı oranında gerekli olan su/çimento+silika füme oranını gösteren grafikte %1 ve %0,5 oranlarında kullanımın su ihtiyacına etkisini görebiliriz. 11
Silika füme katkısının basma mukavemetine yaptığı etkiyi aşağıda gözlemleyebiliyoruz. %10 değerine kadar pozitif yönde arttırırken %20 ikamesi mukavemet kaybına yol açmıştır. (%0,5 ACE kullanımında) 12
7 günlük 50 o C ısıya maruz bırakılan harçların dayanım kaybı Sıva Kodu w/c 28 Gün Basma Dayanımı 28 Gün Çekme Dayanımı 20 o C 50 o C 20 o C 50 o C 0-0,5 0,17 152 156 34 36 5-0,5 0,16 145 148 32 36 10-0,5 0,16 156 159 30 31 15-0,5 0,25 105 90 20 16 20-0,5 0,42 91 74 13 10 13
Çalışmada 0,25 su çimento oranına gelene kadar çekme ve basma mukavemetlerinde herhangi bir kayıp gözlemlenmemiştir. Bu sonuçlar XRD dataları ile de desteklenerek 0,25 oranı aşıldığı zaman uzun dönemde kubik hidrolik fazların kalsiyum alüminat çimentosu içerisinde oluşumu gözlemlenmiştir. 14
Sonuçlar; Yüksek mukavemetli ve sünek harçların aktif pudra tekniği ile hazırlanması kalsiyum aluminat çimentoları ile mümkündür ve portland çimentosundan yüksek performans göstermektedir. %10 silika füme ve %0,5 akışkanlaştırıcı kullanılarak; 1 gün = 45 MPa 28 gün = 160 MPa değerlerine ulaşmak mümkündür. Yüksek akışkanlaştırıcı dozajları 1 günlük dayanımlarda düşüşe sebep olmuş ve erken hidratasyon reaksiyonlarını geciktirmiştir. Elde edilen RPM sistemlerinin termal dayanımları ise içerdikleri alümina nedeniyle çok yüksek olmuştur. Düşük su çimento oranlarında ise yüksek sıcaklılarda bile herhangi bir dayanım kaybı gözlenmemiştir. 15
Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi TEŞEKKÜRLER Her türlü soru ve bilgi için.. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Toroslar Mah. Tekke Cad. 33013 Yenitaşkent/MERSİN T: 00.90.324 241 23 37 / 241 23 44 C: 00.90.505 462 00 52 F: 00.90.324 454 00 52 16