Polikarboksilat esaslı su kesici/kıvam koruyucu beton katkı malzemesinin üretimi ve beton üzerine etkisinin incelenmesi
Production of polycarboxylate based water reduci̇ng/slump retenti̇on concrete admi̇xtures and investigation of effect on concrete
Yazar: MELİH ÖZDURAN
Danışman: PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA GÜRER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Beton katkıları su/çimento oranını düşürerek (çimento oranı azaltılmaksızın), kolayca işlenebilir, akıcı, yüksek dayanıma sahip beton elde edebilmek amacıyla kullanılır. İnşaat sektörünün gelişmesiyle betona olan ihtiyaç hızla artmaktadır.  Günümüzde, iyi kalitede beton elde etmek için polikarboksilat (PCE) esaslı beton katkı kimyasalları yaygın olarak kullanılmaktadır. Polikarboksilatlar (PCEs) yapısı gereği sınırsız modifikasyon özelliği sunar ve böylelikle istenilen özelliklerde PCE esaslı (PCEs) kimyasallar sentezlenebilir. 

Bu çalışma kapsamında, yüksek oranda su kesici/kıvam koruyucu özelliği gösteren bir PCE radikalik polimerizasyon yöntemiyle sentezlendi. Bunun için tresylated polyethylene glycol (TPEG) makromonomeri, akrilik asit (AA), tiyoglikolik asit (TGA) ve askorbik asit (Vc) kullanıldı. Sentez aşamasında polimerizasyon süresi, sıcaklığı ve başlatıcının (H2O2) miktarı değiştirilerek sentezlenen PCEs'ın beton üzerindeki performansları, betonun slump ve basma dayanımları ölçülerek incelendi. Buna göre en uygun PCE hazırlama koşulları; A çözeltisi için 4.30 ve B çözeltisi için 4.00 saat besleme süresi, başlatıcı miktarı 0.040 mol H2O2 ve sentez sıcaklığı 25 oC olarak belirlendi. En uygun şartlarda sentezlenen PCE ile hazırlanan betonun ilk slump değeri 20 cm iken 30 dk sonraki slump değeri 13 cm olarak ölçüldü. 7 gün ve 28 günlük basma dayanımı sırasıyla 29,53 ve 33,62 MPa olarak bulundu. Ayrıca betondaki su kesme oranı da %31 olarak belirlendi.

Yapılan beton deneyleri sonucunda sentezlenen PCE'ın yüksek oranda su kesici/kıvam koruyucu özelliği gösterdiği ve standartlara (TS EN 934-2) uygun olduğu belirlendi. Sentezlenen PCEs'ın karakterizasyonu mol kütlesi tayini için jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR), X-Ray difraksiyonu (XRD) ve nükleer manyetik rezonans (NMR) teknikleri kullanılarak yapıldı.

Abstract:
Concrete additives are used to reduce the water / cement ratio (without reducing the cement ratio) and to obtain easily workable, fluent, high strength concrete. With the development of the construction industry, the need for concrete is increasing rapidly. Today, polycarboxylate (PCE) based concrete additive chemicals are widely used to obtain good quality concrete. Polycarboxylates (PCEs) offer unlimited modification properties due to their structure and thus PCEs can be synthesized in desired properties.

In this study, it was synthesized by a PCE radical polymerization method, which has a high rate of water-cutting / slump retention. For this, TPEG (tresylated polyethylene glycol) macromonomer, AA (acrylic acid), TGA (Thioglycolic acid) and Vc (Ascorbic acid) were used. The performances of PCEs synthesized by changing the polymerization time, temperature and initiator (H2O2) amount during the synthesis phase were examined by measuring the slump and compressive strengths of the concrete. Accordingly, the most suitable PCE preparation conditions are; The feeding time of 4.30 for solution A and 4.00 hours for solution B was determined as the amount of initiator 0.040 mol H2O2 and the synthesis temperature was 25 oC. While the first slump value of the concrete prepared with PCE synthesized under the most favorable conditions was 20 cm, the slump value after 30 minutes was measured as 13 cm. The compressive strength of 7 days and 28 days was 29.53 and 33.62 MPa, respectively.

In addition, the water cutting rate in concrete was determined as 31%. It was determined that the PCE synthesized as a result of concrete experiments has a high rate of water-cutting / slump retention properties and is in compliance with the standards (TS EN 934-2). Molecular weight determination of synthesized PCEs was performed using Gel Permeability Chromatography (GPC) and characterization of samples using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques.