Humic acid-based superplasticizer for sustainable concrete

Abstract

Süper akışkanlaştırıcılar, taze betonun işlenebilirliğini artıran ve karışımlarda gerekli sumiktarını azaltarak sertleşmiş betonun mekanik özelliklerini geliştiren polimerikajanlardır. Yaygın olarak kullanılan süper akışkanlaştırıcılar, yüksek enerji tüketimi veüretimde kullanılan yüksek hammadde maliyeti nedeniyle eko-verimli ürünler olarakkabul edilmez. Literatürde hümik asidin dispersant olarak kullanımı, bir süperakışkanlaştırıcı olarak işlev gören elektrostatik ve sterik itme ile moleküller arası birayırma kuvveti oluşturduğu konusunda çalışmalar vardır. Fakat yayınlanmış literatürde,hümik asidin süper akışkanlaştırıcı olarak çimentolu sistemlerde kullanımı üzerine mevcutbir çalışma bulunmamaktadır.Bu çalışmanın amacı, aslında tarımsal kullanım için ticari olarak temin edilmişleonardittenelde edilen hümik asit (HA) esaslı çözeltinin çeşitli dozajlarında, çimento esaslı sistemleriçinde akışkanlaştırma verimliliğini ve bunun yanı sıra hidratasyon ve mekanik özelliklerüzerindeki etkilerini araştırmaktır. HA esaslı çözelti, lignin esaslı ve naftalin esaslı süperakışkanlaştırıcılar açısından karşılaştırmalı olarak değerlendirildi. HA esaslı çözelti, ligninve naftalin esaslı ürünlerine benzer bir akışkanlaştırma etkinliği göstermiştir. Sonuçlarhümik asit esaslı ajanlar, naftalin esaslı süper akışkanlaştırıcıyla kıyaslandığında çimentoesaslı sistemlerin işlenebilirlik, hidratasyon kinetiği ve mekanik özellikler üzerindekibenzer performansı nedeniyle eko-verimli süper akışkanlaştırıcılar olarak dikkate alınmasıgerektiğini göstermektedir.

Superplasticizers are polymeric agents that improve the workability of fresh concrete andimprove the mechanical properties of hardened concrete by reducing the required amountof water in the mixtures. Commonly used superplasticizers are not regarded as ecoefficient products due to their high energy consumption and high cost of raw materialused in the production. There are studies in the literature on the use of humic acid as adispersant, acting as a superplasticizer and created an intermolecular separating force byelectrostatic repulsion and steric hindrance. However, the published literature is lack ofstudies on the use of humic acid as a superplasticizer in cementitious systems.The aim of this study is to investigate the plasticizing efficiency of a commerciallyavailable humic acid (HA) based solution, which is actually obtained from leonardite foragricultural use, in cementitious systems as well its effects on hydration and mechanicalproperties of the systems at various dosages. HA-based solution was evaluatedcomparatively with respect to lignin-based and naphthalene-based superplasticizers. HA-based solution showed a plasticizing efficiency similar to lignin and the naphthalene-based product. The results suggest that humic acid-based agents should be considered aseco-efficient superplasticizers due to the similar performance on workability, hydrationkinetics and mechanical properties of cementitious systems when compared tonaphthalene-based superplasticizer.