Potasyum Humat ve Vinil Akrilat Monomer İlaveli Katkılar ile Üretilen Harçların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi ve İstatistiksel Analizi

Abstract

Uygarlık nüfusunun artması sonucunda, beton endüstrisinde son 100 yılda kayda değer gelişmeler kaydedilmiştir. 90'lı yıllardan bu yana çimento-agrega geçiş alanlarının özelliklerine ilişkin yoğun araştırmaların ardından, dayanıklı ve ekonomik betonlar beton teknolojisi alanında önemli bir yer edinmiştir. Dayanıklı ve ekonomik beton agrega üretimi sırasında, beton tasarım hacmine göre betonda kullanılan agrega oranı% 70-80 olduğundan önemli bir rol oynar. Beton üretiminde kullanılan agrega bileşiminde, kırma kumu, maliyet avantajı nedeniyle en yüksek orana sahiptir. Ekonomik açıdan verimli olması için beton üretiminin yerel kaynaklara ihtiyacı vardır. Yerel yasalara göre beton sağlam olmalıdır. Bu nedenle, kırma kumun kirliliği betonun kalitesini etkileyen ana parametrelerden biridir ve kimyasal katkı maddesi üreten şirketler için katkı tasarımı oluşturma açısından son derece önemli bir değerdir. Türkiye'de agrega yıkaması yaygın olarak kullanılmadığından bu nedenle kırma kumun kirliliği beton üretimi için önemli bir sorun teşkil etmektedir. Ülkemizin birçok bölgesinde temiz agrega tedarikinin zor olması nedeniyle, bazı farklılıkları bir araya getiren yüksek metilen değerli agregalarla beton üretimi yapılmaktadır. İnce agregada çok ince malzeme TS 706 EN 12620'ye göre % 3 ile sınırlıdır. İnce agrega% 3 çok ince malzemeden daha fazla içeriyorsa, TS EN 933-9 Türk Standardına göre ince agregada metilen mavisi testi yapılmalıdır. Bu nedenle, agrega üreten, silt ve kil gibi ince malzemelerin agrega içine basılması için bazı önlemler almalıdır. Bu anlamda, kil, silt ve çok ince taş tozu gibi 0,063 mm elekten geçen ince malzemelerin kalitesi ve içeriği doğrudan betonun kalitesini etkiler. Kil, suyu tutan ve 0.02 mm'den daha küçük partiküllere sahip büyük bir iyon değişim özelliğine sahip laminer veya elyaf formlu hidratlanmış alüminyum veya magnezyum silikat bazlı bir malzemedir. Kil minerallerinin aktivitesi, karakteristik desenlerine bağlıdır. Bazı kil türlerinin nispeten etkisiz olduğu ve toplam performansı değiştiremediği, ancak diğer tiplerin neme duyarlı, geniş olduğu ve toplam performans üzerinde küçük miktarlarda bile önemli etkileri olduğu bilinmektedir. Agregalarda kil ve silt varlığı, kaba agregalar ve çimento macunu arasındaki bağı azaltır ve agregaların spesifik yüzey alanını büyütür. Sonuç olarak, karışım suyu ve su / çimento oranı (w / c) miktarı negatif yönde değişir. Bu, düşük dayanım, dayanıklılık ve betonun hacim stabilitesi gibi ciddi sorunlara neden olur. Kil ve silt'in ek bir önemli özelliği su tutma veya su tutma kabiliyetidir. Suyla kil ve silt tarafından adsorbe edilmesi hacim genişlemesini ortaya çıkarır ve büzülme, bu olguyu izleyerek yüzeydeki gerilme stresini arttırır. Kil ve silt, bağlayıcı madde ile reaksiyona girerek yapışmayı azaltır ve hidratlaşmayı ve beton ayarını geciktirir. Öte yandan, çok az miktarda ince malzeme betonun işlenebilirliğini ve geçirimsizliğini arttırmaktadır. Olumsuz etkilerinden dolayı asgari düzeyde olması tercih edilir. Beton katkıları sıvı veya toz katkılardır. Taze beton davranışını düzeltme, kontrol etme, ayarlama veya sertleştirme, dayanıklılık özelliklerini arttırma gibi özel gereksinimleri karşılamak için beton karışımına küçük miktarlarda eklenirler. Katkıların etkisi her zaman somut özelliklerini iyileştirmektir. Süper akışkanlaştırıcılar (orta seviye ve yüksek su azaltıcılar) ve plastikleştiriciler (su azaltıcılar), genel olarak kullanılan bütün katkı maddelerinin yarısından fazlasını temsil etmektedir. xiv Her ne kadar geleneksel polikarboksilat esaslı kimyasal katkılar su gereksinimini azaltır ve tutarlılık sağlarsa da, agreganın kirliliğine karşı hassas olmaları nedeniyle sınırlı kullanımları vardır. Kil içeren agregaların olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak için bazı özel kimyasal katkılar geliştirilebilir. Bu, beton üretiminde temiz agrega bulamayan üreticiler için faydalı olacaktır. Hümik maddeler, ölü hayvanların ve bitkilerin fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik dönüşümlerinden kaynaklanan organik maddelerdir. Hümik maddeler toprakta, çökeltilerde ve sulu ortamda bulunabilir ve bunlar arasında karbon, hidrojen, oksijen, kükürt ve azot bulunur. Bu elementler tüm humik maddelerde köken ve ülkeden bağımsız olarak bulunur. Bu çalışmada metilen mavisi değeri yüksek olan agregalar kullanılmıştır. Yüksek ince madde içeriğine sahip agregaların olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak için, kil azaltıcı özelliklere sahip kimyasal katkılar hazırlanmıştır. Bu amaçla, hümik asidin potasyum tuzu olan potasyum humat, kimyasal katkıların hazırlanmasında kullanılmıştır. Bu yüksek lisans tezinde Kırklareli Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Fakültesi, Yapı Malzemeleri Laboratuvarı'nda yirmi dört farklı potasyum humat ve vinil akrilat monomer bazlı kimyasal katkılar hazırlanmıştır. İnşaat sektöründe kimyasal katkı üreten ve pazarlayan bir firmadan elde edilen laboratuar koşullarında hazırlanan potasyum humat ve vinil akrilat monomer bazlı plastikleştirici katkıların üretimi için gerekli hammaddeler. Potasyum humat ve vinil akrilat monomer bazlı kimyasal katkıların laboratuar koşullarında üretilmesinden sonra, harçlar üretildi ve 40 x 40 x 160 mm kalıba yerleştirildi. Deneysel çalışmada dolomit kırma kum kullanılmıştır. Dolomit kırılmış kumun metilen mavisi değeri 5 idi. Potasyum humat ve vinil akrilat monomer bazlı kimyasal karışımın yüzdesi, çimento ağırlığının% 1'i kadardı. Tüm numuneler 24 saat sonra çözülmüş ve 20 ± 1 ° C'de su içinde depolanmıştır. Sertleştirilmiş birim ağırlık, eğilme dayanımı ve basınç dayanımı testi sonuçları 7, 14, ve 28 günlük numunelere uygulandı. Bunun bir sonucu olarak, potasyum humat ve vinil akrilat bazlı kimyasal katkıların, betonun amaçlanan çökme ve basınç dayanımını sağlayarak agregalardaki çok ince malzemelerin olumsuz etkilerini ortadan kaldırdığı bulunmuştur. Bununla ilgili olarak, potasyum humat ve vinil akrilat monomer bazlı kil azaltıcı kimyasal katkıların tasarım maliyetini ve üretim maliyetini optimize etmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

As a result of civilization and increase of word population, remarkable improvents in concrete industry have been recorded in the past 100 years. Following concentrated studies regarding the features of cement-aggregate transition areas since 90’s, durable and economical concretes have achieved an important place in field of concrete technology. During to production of durable and economical concrete aggregates play an important role because by volume of concrete design, proportion of aggregates used in concrete is % 70-80. In the aggregate composition used in concrete production, the crushing sand has the highest proportion because of the advantage of its cost. For economically efficient concrete production needs local sources. Regarding to local codes concrete must be durable. Thus, the dirtiness of crushed sand is one of the main parameters affecting the quality of the concrete, and it is an extremely important value in terms of forming admixture design for the companies producing chemical additives. In Turkey, washing of aggregates is not widely used due to this reason dirtiness of crushed sand creates significant problem for concrete production. Since it is difficult to supply clean aggregates in many regions of our country, concrete production is carried out with high methylene value aggregates, which brings some diffıculties together. Very fine material in fine aggregate is limited with % 3 respect to TS 706 EN 12620. If fine aggregate contents more that % 3 very fine material, methylene blue test should perform on fine aggregate according to Turkish Standard TS EN 933-9. For this reason, aggregate produces should take some precautions to stepping fine materials such as silt and clay in aggregate. In this sense, quality and content of fine materials passing from 0.063 mm sieve such as clay, silt and very fine stone powder, directly affects the quality of concrete. Clay is a laminar or fiber formed hydrated aluminum or magnesium silicate based material that holds water and has a great ion exchange capability, having particles smaller than 0.02 mm. Activity of clay minerals depends on its characteristic patterns. It is known that some types of clay are relatively affectless and do not change aggregate performance, but other types are moist sensitive, expansive and have significant effects on aggregate performance even in small amounts. The existence of clay and silt in aggregates reduce the bond between coarse aggregates and cement paste, and enlarge the specific surface area of aggregates. As a consequence, the amount of mixing water and water/cement ratio (w/c) change in negative direction. This causes serious problems such as low strength, durability and volume stability of concrete. An additional important property of clay and silt is water holding or water adsorption capability. Adsorbing water by clay and silt bring out volume expansion and shrinkage follows this phenomenon, which increases tensile stress on surface. Clay and silt reduce the adherence by reacting with binder material, and delay hydration and setting of concrete. On the other hand, very small amounts of fine material improve workability and impermeability of concrete. It is preferred to be in minimum level due to their negative effects. Concrete admixtures are liquid or powder additives. xvi They are added to the concrete mix in small quantities to meet specific requirements such as fixing fresh concrete behavior, controlling, setting or hardening, increasing the durability properties. The effect of admixtures is always to improve the concrete properties. Superplasticizers (mid-range and highrange water reducers) and plasticizers (water reducers) represent more than half of all the admixtures generally used. Although conventional polycarboxylate based chemical admixtures reduce water requirement and provide consistency, they have limited usage because of being sensitive to dirtiness of aggregate. Some special chemical admixtures can be developed to eliminate negative effects of clay-bearing aggregates. This will be useful for producers which can't find clean aggregates in concrete production. Humic substances are organic materials which are originated from physical, chemical and microbiological transformation of dead animals and plants. Humic substances can be found in soil, sediments and aqueous medium, and include carbon, hydrogen, oxygen, sulphur and nitrogen. These elements exist in all humic substances independently from origin and country. In this study, aggregates with high methylene blue value were used. To eliminate negative effects of aggregates having high fine material content, chemical admixtures with clay-mitigating properties were prepared. For this purpose, potassium humate, which is the potassium salt of humic acid, was used in preparation of chemical admixtures. In this Ms thesis, twenty four different potassium humate and vinyl acrylate monomer based chemical admixtures were prepared in Kırklareli University, Faculty of Civil Engineering, Construction Materials Laboratory. Raw materials required for the production of potassium humate and vinyl acrylate monomer based plasticizer admixtures prepared in the laboratory conditions obtained from one company which is manufacturing and marketing chemical admixture in the construction sector. After production of potassium humate and vinyl acrylate monomer based chemical admixtures in laboratory conditions, the mortars were produced and placed in 40*40*160 mm mold. In experimental study, dolomite crushed sand was used. The methylene blue value of dolomite crushed sand was 5. The percentage of potassium humate and vinyl acrylate monomer based chemical admixture was % 1 percent by the weight of cement. All samples were unmolded after 24 hours and stored in water at 20±1 °C. Hardened unit weight, flexural strength and compressive strength test results were applied for 7, 14, and 28 day specimens. As a consequence of, it was found that potassium humate and vinyl acrylate based chemical admixtures eliminated the negative effects of very fine materials in aggregates by providing the intended slump and compressive strength of concrete. Regarding, further research is needed to optimize the cost for design of potassium humate and vinyl acrylate monomer based clay mitigating chemical admixtures and the cost of production