Linyosülfonat esaslı beton katkılarının beton performansına etkileri

Abstract

LİNYOSÜLFONAT ESASLI BETON KATKILARININ BETON PERFORMANSINA ETKİLERİ ÖZET Kâğıt üretiminin yan ürünü olan ve 40 yılı aşkın bir süredir beton üretiminde katkı maddesi olarak kullanılan linyosülfonatların (LS) karmaşık kimyasal yapılan ve ayrıştırılamayan maddeler içermeleri nedeniyle farklı kaynaklardan elde edilenleri farklı özellikler gösterebilmektedir. LS'lerin bünyelerindeki şekerden arındırılarak priz süresi üzerindeki olumsuz etkileri giderilebilmektedir. LS'ler kimyasal yapılan nedeniyle farklı metal iyonları ile kompleksler oluşturabilirler. Farklı metal iyonlu linyosülfonatların beton performansı üzerindeki etkisi de farklı olabilmektedir. Bu çalışmada, iyon türleri ve tedarikçileri farklı olarak, 2 adet kalsiyum linyosülfonat, 2 adet magnezyum linyosülfonat, 1 adet sodyum linyosülfonat, 1 adet potasyum linyosülfonat kullanılmış ve beton üzerisindeki etkileri, taze beton özellikleri, belirli yaşlardaki dayanımları ve betonun dayanıklılığı (dürabilitesi) açılarından deneysel olarak incelenmiştir. Araştırmada önce taze beton özellikleri ele alınmıştır. Farklı linyosülfonat içeren çimento hamurlarında priz süreleri ve Le Chatelier halkalarında açılma miktarları belirlenmiştir. Taze beton üzerinde su azaltma, zamanla oluşan kıvam kaybı, hava içeriği, birim ağırlık, terleme deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton üzerinde ise farklı yaşlarda (1, 28, 90 ve 180. gün) beton dayanımları belirlenmiştir. Ayrıca betonun dayanıklılık özelliklerine yönelik olarak rötre, kılcallık, basınçlı su işleme, karbonatlaşma derinliği, alkali silika reaksiyonu, sülfat etkisi deneyleri yapılarak katkılar arasındaki farklar araştırılmıştır. Deneyler sonucunda kullanılan linyosülfonat katkılarının çimentonun priz sürelerini uzattığı, bu uzamanın priz sona erme süresinde daha belirgin olduğu gözlenmiştir. Öte yandan denenen tüm katkılar betonda farklı miktarlarda hava sürüklerken katkısız betona göre betonun kıvamını değiştirmeden su azalmasına yol açmışlardır. Ayrıca tüm katkılı betonlarda, denenen yaşlarda katkısız betona göre dayanım artışları elde edilmiştir. Dayanıklılık açısından değerlendirildiğinde ise su işleme derinliği, kılcallık katsayısı ve karbonatlaşma derinliği düşmüştür. Kullanılan katkıların betonun ASR ve sülfatlara karşı direncini değiştirmediği gözlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada denenen linyosülfonatların aralarında bazı farklar bulunmakla birlikte betonda su azaltıcı kimyasal katkı olarak kullanılabilecekleri değerlendirmesi yapılabilir. ix

EFFECTS OF LİGNOSULFONATE BASED CONCRETE ADMIXTURES ON CONCRETE PROPERTIES SUMMARY Lignosulfonates (LS), which are by-products of the paper industry, have been used as a water-reducing admixture in the production of concrete for more than forty years. Because of the complex chemical structures and indecomposable components they contain, LSs that are obtained from different sources; demonstrate different characteristics. By purifying LSs from the sugar, negative effects on setting time are reduced. Due to their chemical structures, LSs constitute complexes with different metal ions and depending on type of the metal ion, they may exhibit various effects on concrete performance. In this study, in order to evaluate the effects of the type of the LS on fresh and hardened concrete properties, 2 calcium lignosulfonate, 2 magnesium lignosulfonate, 1 sodium lignosulfonate and 1 potassium lignosulfonate obtained from different suppliers, are used. In the first part of the study, setting times, bleeding, Le Chatelier ring tests on cement paste, and water reducing, slump loss, air contents, unit weights, and bleeding experiments on fresh concrete were carried out by using all the lignosulfonates mentioned above. Compressive strengths at different ages (1,28, 90 and 180 days) on the hardened concrete are determined. Shrinkage, sorptiviry, water permeability under pressure, carbonation, alkali-silica reaction (ASR) and sulfate attack experiments were made in order to find out durability features of the admixtured concretes. Test results show that the lignosulfonate admixtures improve the strength properties of hardened concrete at all ages tested due to the water reducing effect. They also increase durability of concrete as permeability under pressure, sorptivity and carbonation test results exhibited. On the other hand, LS admixtures do not change the ASR and sulfate resistance of concrete. It can be concluded that the lignosulfonate types tested in this study can be used as water reducing admixture in concrete production in spite of the differences they have.