Spektroskopik yöntemler kullanılarak metakaolin katkılı çimentolu kompozitlerin karakterizasyonlarının belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı çimentolu kompozitlerde çimento tüketim miktarını azaltmak ve çimentolu kompozitin özellikle durabilite parametrelerini iyileştirmek amacıyla kullanılan metakaolin katkılı çimentolu kompozitlerin spektroskopik yöntemler kullanılarak karakterizasyonlarının belirlenmesidir. Bu çalışma kapsamında bağlayıcı olarak özellikle mimari uygulamalar için yüksek dayanımlı çimentolu kompozit üretiminde yaygın olarak kullanılan CEM I 52,5 R Beyaz Portland Çimentosu (BPÇ) ve puzolan olarak da metakaolin (MTK) kullanılmıştır. BPÇ içerisine %5, 10, 15, 20, 25 ve 30 oranlarında MTK ikame edilerek hibrit bağlayıcılar elde edilmiştir. BPÇ ve MTK'nın fiziksel, kimyasal, mineralojik ve moleküler özellikleri belirlenmiştir. Hazırlanan çimento hamurları ve harçları üzerinde standart çimento deneyleri yapılmıştır. BPÇ ve MTK ile hazırlanan çimento harçlarının eğilme ve basınç dayanımları 2, 7, 28, 56 ve 90. günlerde ölçülmüştür. Çimento hamurlarının ise 28 gün sonundaki hidratasyon sırasında mineralojik yapısını ve faz gelişimini belirlemek için X-Işını Difraksiyon Spektroskopisi (XRD), Diferansiyel Termal Analiz (DTA), Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) teknikleri kullanılarak analizler yapılmıştır. Ayrıca çimentolu kompozitlerin elektron mikroskop (SEM) ile mikro yapıları incelenmiştir. Sonuç olarak, BPÇ çimentolarında MTK ikame oranı arttıkda 28. Gündeki dayanım değerlerinde azalmalar olduğu, ancak 56. ve 90. günlerde puzolanik etkiden dolayı önemli dayanım artışlarının sağlandığı görülmüştür. MTK ikameli BPÇ'lerde DTA, TGA, FT-IR, XRD ve SEM gibi spektroskopik yöntemlerin hidratasyon aşamasında puzolanik etkiden meydana gelen yapısal değişikliklerin belirlenmesinde güvenilir tanımlama yöntemleri olarak kullanılabileceği görülmüştür.

The aim of this study is to decrease the consumption of cement in cementitious composites and to determine characterizations of metakaolin blended composite binders which are especially used to improve the durability parameters of cementitious composites using spektroscopic methods.In this study, White Portland Cement CEM I 52,5 R (PC) used as binder for architectural applications to product especially high strength cementitious composites was used and also metakaolin (MTK) was used as pozzolan. Hybrid binders were obtained as adding MTK into PC at ratios of 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30%. The physical, chemical, mineralogical and molecular properties of PC and MTK were determined. The standard cement experiments were performed on prepared cement pastes and mortars. The flexural and compressive strengths of cement mortars prepared with PC and MTK were measured on 2., 7., 28., 56. and 90. days. Using the techniques of the X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD), Differential Thermal Analysis (DTA), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) analysis were made on cement pastes to determine the mineralogical structure and phase development during the hydration at the end 28. Day. Also the micro-structure of cementitious composites were investigated using the Electron Microscope (SEM).As a result, the strength values of 28 day are decreased with the increase of MTK substitution rate, but it is seen that the significant increase in strength on the 56th and 90th day values due to the pozzolanic effect is obtained. Spectroscopic methods such as DTA, TGA, FT-IR, XRD and SEM can be used as reliable identification methods to determine the structural changes due to the pozzolanic effect during hydration of MTK substituted in PC.