Polimerle iyileştirilmiş harçların en uygun kür koşullarının belirlenmesi ve donma-çözülme etkisi altında mekanik davranışlarının incelenmesi
Determination of optimum cure condition of the polymer modified mortars and investigation of mechanical properties under freeze-thaw effects
Yazar: SEDAT SEVİN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÇAVDAR
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda polimer teknolojisinde meydana gelen gelişmeler ile polimerlerin çimento harçlarında katkı malzemesi olarak kullanımı yaygın hale gelmiştir. Polimer katkılar, betonun fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmektedirler. Ayrıca polimer katkılar harçların donma-çözülme direnci, asit direnci, sülfat direnci gibi dayanıklılık özelliklerini de attırarak daha uzun ömürlü bir beton elde edilmesini sağlamaktadır. Ancak polimer malzemenin polimerleşebilmesi için kuru ortama, betonun ise hidratasyonu için suya ihtiyaç duyması bu kompozitler için önemli bir sorunu teşkil etmektedir. 
   Bu bağlamda; çalışma temel olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısmında farklı koşullarda kür edilen polimerle iyileştirilmiş harçların mekanik ve fiziksel özellikleri incelenerek en uygun kür ortamı belirlenmiştir. Bunun için 3 farklı polimer (SBR (Stiren Butadien Rubber), PSBR (Polycarboxylate-Stiren Butadien Rubber), SAC (Stiren Acrylik Co-Polymer)) çimento harçlarına 5 farklı oranda (%0, %5, %10, %15, %20) katılarak numuneler hazırlanmıştır. Daha sonra hazırlanan numuneler, 3 farklı kür (1. Kür: dışarıda sulama, 2. Kür: 16 saat suda 8 saat dışarıda, 3. Kür: 1 gün suda bir gün dışarıda) koşulunda 28 gün boyunca kür edildikten sonra mekanik özelliklerinin değişimi gözlemlenmiştir. İkinci kısmında ise birinci kısımda belirlenen kür koşulu ile kür edilen numunelerin donma-çözülmeye karşı dirençleri gözlemlenmiştir. Buna yönelik olarak donma-çözülme deneyleri, mevcut 3 farklı polimer malzeme, çimento hamurlarına 5 farklı oranda (%0, %5, %10, %15, %20) katılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu numuneler 28 gün boyunca birinci kısımda belirlenen kür koşulu ile kür edildikten sonra 3 farklı donma-çözülme döngüsüne (0, 100, 200) tabi tutulmuştur. Donma-çözülme döngülerinin sonunda numunelerin mekanik özelliklerinin değişimi gözlemlenmiştir. Ayrıca polimerle iyileştirilmiş harçların fiziksel özelliklerinin değişimini gözlemlemek için petrografik özellikleri, su emme, su işleme derinliği ve birim kütleleri de incelenmiştir 
   Çalışmadan elde edilen en önemli bulgular özetlenecek olunursa; öncelikle fiziksel özellikler dikkate alındığında, yapılan su emme ve su işleme derinliği deneylerinde, polimer katkıların numunelerin su emme oranını önemli oranda düşürdüğü ve su işleme derinliğini de yüksek oranda azalttığı tespit edilmiştir. Kür özelliklerinin incelendiği birinci aşamada elde edilen sonuçlar doğrultusunda polimerle iyileştirilmiş harçların taze halde su ile teması arttıkça mekanik özelliklerinin düştüğü belirlenmiştir. Bu sonuç doğrultusunda en uygun kür koşulu su ile temasın en az olduğu 1. Kür Koşulu olarak belirlenmiştir. Genel olarak, kullanılan polimer türlerinden SBR ve PSBR, harçların özellikleri üzerinde olumlu bir etki gösterirken, SAC ise tüm şartlar altında olumsuz sonuçlar göstermiştir. Polimerle iyileştirmenin harçların basınç dayanımını bir miktar düşürdüğü, ancak özellikle eğilme ve donma-çözülme direncine olumlu katkılar sağladığı görülmüştür. 200 donma-çözülme döngüsü sonunda %15 SBR ve %20 PSBR katkılı numunelerin eğilme dayanımları katkısız numunelere göre %45-50 oranında daha yüksek çıkarak oldukça olumlu sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Recent years, polymers have widely used as additive materials in cement mortars thanks to developments in polymer technology. Polymer additives increase the physical and mechanical properties of the concrete. In addition, polymer additives contribute concrete for durability by increasing resistance of concrete against such as freeze-thaw cycles, acid attack and sulphate attacks. However, due to the fact that polymers needs dry condition for its polymerization and concrete needs wet condition for its hydration occurs important problem for these composites.
This study was constituted from two main parts. In the first part of the study, optimum cure conditions of polymer modified cement mortars are determinated by increasing mechanical and physical properties of specimens cured under different condition. For this, 3 different polymer additives (SBR (Stiren Butadien Rubber), PSBR (Polycarboxylate-Stiren Butadien Rubber), SAC (Stiren Acrylik Co-Polymer)) are added to mortars in five different ratios (0% (reference), 5%, 10%, 15% and 20%) by cement mass. Then, these polymers are cured under 3 different conditions (1. Cure condition: Watering twice a day, 2. Cure condition: 16 hours in the water - 8 hours out, 3. Cure condition: One day in the water - one day out) during 28 days, and the mechanical properties of mortars is investigated. In the second part of the study, the mortars are cured under the cure condition ascertained in first section during 28 days and freeze-thaw resistance is investigated. The mortars are prepared with 3 different polymers (SBR, PSBR and SAC) in 5 different ratios (0%, 5%, 10%, 15% and 20%) for freeze-thaw tests. Then, these mortars are cure with ascertained cure condition during 28 days and the mortars are exposed 3 different freeze-thaw cycles (0, 100 and 200). The end of freeze-thaw cycles, mechanical properties of mortars is investigated. Besides, water absorption, depth of penetration of water under pressure, specific mass and petrographic properties of mortars are investigated for observing changes in physical properties of polymer modified mortars
   The most important results found from the study are summarized; when considering the physical properties, polymer additives were reducing water absorption and depth of penetration of water under pressure of mortars dramatically. In the first part of the study, it is investigated that mechanical properties of polymer modified mortars decreased while increasing its water curing. According to this result, the optimum cure condition is determined as 1. Cure Condition. As a result, SBR and PSBR show positive effects on properties of mortars, on the other hand, SAC shows negative effect for all conditions. Polymer modification decreases a little the compressive strength of the mortar, however increases the flexural strength and freeze-thaw resistance of the mortars importantly. After 200 freeze-thaw cycles, mortars with 15% SBR and mortars with 20% PSBR show about 45-50% increase in flexural strength according to control samples.