Hava sürükleyici ve mineral katkı kullanımının çimentolu sistemlerin geçirgenlik özelliklerine ve donma-çözülme direncine etkisi

Abstract

Bu çalışmada, hava sürükleyici ve farklı mineral katkıların çimentolu sistemlerin taze ve bazı sertleşmiş hal özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca kullanılan mineral ve kimyasal katkıların çimento ile uyumlu olup olmadığı araştırılmıştır. Bu kapsamda tek tip CEM I 42,5R çimento, tek tip polikarboksilat esaslı su azaltıcı katkı, tek tip hava sürükleyici katkı (HSK) ve mineral katkı olarak silis dumanı ve uçucu kül kullanılarak farklı kombinasyonlarda hamur ve harç karışımları hazırlanmıştır. HSK ve mineral katkı içermeyen kontrol karışımına ilaveten, üç seri daha karışım hazırlanmıştır. Birinci ve ikinci seride uçucu kül ve silis dumanı sırasıyla, %30 ve %10 oranında çimento ile ikame edilmiştir. Üçüncü seride ise, çimento ağırlığının %30 ve %10 oranı yerine sırasıyla, hem uçucu kül hem de silis dumanı kullanılmıştır. Tüm karışımlarda, çimento ağırlığının %0,1'i oranında HSK ilave edilerek yeni karışımlar hazırlanmıştır. Böylece toplamda sekiz farklı hamur ve harç karışımı üretilmiştir. Tüm çimento hamurlarında, su/çimento oranı 0,35 olarak sabit tutulmuştur. Tüm harç karışımlarında ise, su/çimento oranı, kum/bağlayıcı oranı ve yayılma değerleri sırasıyla, 0,485, 2,75 ve 270 ± 20 mm olarak belirlenmiştir. Hamur karışımlarında, Marsh-hunisi ve mini-çökme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Harç karışımlarında ise, zamana bağlı yayılma değişimi, 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımı, 90 günlük su emme kapasitesi ve 90 günlük donma-çözülme direnci ölçülmüştür. Deney sonuçlarına göre, mineral ve hava sürükleyici katkı kullanımı hamur karışımlarının taze hal özelliklerini genel olarak olumlu yönde etkilemiştir. Harç karışımlarında silis dumanı ve uçucu külün hava sürükleyici katkı ile birlikte kullanılması karışımların zamana bağlı yayılma davranışlarını olumlu yönde etkilemiştir. Mineral katkı kullanımı, karışımların erken yaş dayanımını olumsuz ancak ileri yaş dayanımlarını olumlu etkilemiştir. Karışımlara HSK eklenmesi ile söz konusu bu davranış ciddi mertebede etkilenmemiştir. Mineral katkı kullanımı ile harç karışımlarının 90 günlük su emme değerleri, kontrol karışımına kıyasla daha düşük olmuştur. Donma-çözülme direnci bakımından en başarılı karışımın hem uçucu kül hem de silis dumanı içeren, üçlü bağlayıcı sisteme sahip olan HSK ilaveli karışım olduğu tespit edilmiştir.

In this study, effect of air-entraining and different type mineral admixtures on the fresh and some hardened state properties of cementitious systems were investigated. Moreover, it was also observed whether used mineral and chemical admixtures were compatible with cement or not. For this aim, different paste and mortar mixture combinations were prepared by using a CEM I 42.5R type cement, a polycarboxylate-ether based water reducing admixture, an air entraining admixture (AEA), a silica fume and fly ash as the mineral admixture. In addition to the control mixture containing no AEA and mineral admixtures, three more series of mixtures were prepared. In the first and second series, silica fume and fly ash were replaced by 30 w.t.% and 10 w.t.% of cement, respectively. In the third series, both silica fume and fly ash were used as 30 w.t.% and 10 w.t.% of cement. In all mixtures, new mixtures were prepared by adding AEA at a ratio of 0.1 w.t.% of cement. In this way, a total of eight different pastes and mortar mixtures were produced. In all cement paste mixtures, water/cement ratio (w/c) was kept constant as 0.35. In all mortar mixtures, w/c ratio, sand/binder ratio and flow value were kept constant as 0.485, 2.75 and 270 ± 20 mm, respectively. Marsh funnel and mini-slump tests were carried out in paste mixtures. Time-dependent flow change, 3, 7, 28 and 90-day compressive strengths, 90-day water absorption capacity and 90-day freeze-thaw resistance were measured in mortar mixtures. According to test results, utilization of mineral and air-entraining admixtures positively affected the fresh state properties of paste mixtures. The use of silica fume and fly ash with air entraining admixture in mortar mixtures had a positive effect on the time-dependent flow change behavior of the mixtures. Usage of mineral admixture have a negative effect on the early age strength of the mixtures but have a positive effect on the advanced age strength. This behavior was not significantly affected by the addition of AEA in to the mixtures. The 90-day water absorption values of the mortar mixtures containing mineral admixture were observed to be less compared to that of control mixture. In terms of freeze-thaw resistance, the most successful mixture was found to be mixture having ternary cementitious system such as both fly ash and silica fume and containing AEA.