Design of blended cement with high volume ground granulated blast furnace slag by using nano-sized particles
Nano boyutlu taneciklerin kullanımıyla yüksek hacimde yüksek fırın cürufu içeren katkılı çimento tasarımı
Yazar: MEM ÇİFTÇİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAT DEMİRHAN
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Mevcut tez çalışmasında, yüksek hacimde yüksek fırın cürufu içeren CEM III-A (%36 yüksek fırın cürufu+%64 klinker), CEM III-B (%66 yüksek fırın cürufu+%34 klinker) ve CEM III-C (%81 yüksek fırın cürufu+%19 klinker) katkılı çimentoların erken yaş dayanım gelişimi ve hidratasyon özellikleri incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda %1, 2, 3 ve 4 oranlarında nano kalsit, nano SiO2 ve nano Al2O3 içeren ve TS EN 197-1'e uygun olan elli sekiz karışım tasarlanmış olup, bu karışımların hem işlenebilirlik hem de 2, 7 ve 28. gün kür yaşlarında basınç dayanımları incelenmiştir. Ayrıca, seçilen sekiz karışımın kıvam, priz süreleri ve genleşme tayini deneyleri de yapılmıştır. Deney sonuçları gösterdi ki; yüksek fırın cürufu kullanım oranı artıkça erken yaş dayanım gelişiminde düşüş gözlemlenmiştir. Hem çekirdeklenme etkisi hem de kimyasal etkinin bir neticesi olarak nano malzeme kullanımıyla erken yaş dayanım gelişimi ve artan hidratasyon reaksiyonları neticesinde ise priz sürelerinde kısalma tespit edilmiştir. Nano malzeme kullanım oranı arttıkça dayanım artışında kısmen bir azalma tespit edilmiş olup, dayanım gelişiminde en iyi sonuçlar %1-2 kullanım oranlarında saptanmıştır. Nano Al2O3 ve Nano SiO2 kullanım oranı ve hacimce yüksek fırın cürüfu kullanım oranı arttıkça mini çökme yayılma çaplarında azalma yani işlenebilirlikte kötüleşme gözlemlenmiştir. Nano kalsit kullanımında ise işlenebilirlikte artış tespit edilmiştir. Nano SiO2 ve Nano Al2O3 çekirdeklenme etkisi ile katkı sağlarken Nano kalsit ise hem çekirdeklenme etkisi hem de kimyasal etki ile üretilen çimento harçlarının performans özelliklerine katkı sağlamıştır. %81 yüksek fırın cürufu içeren CEM III-C tipli çimentoda nano türüne bakılmaksızın %1-2 nano malzeme kullanım oranıyla CEM III-C 32.5N çimento üretilmiştir.

Abstract:
In the current thesis, early-age strength development and hydration properties of CEM III-A (%36 Slag+%64 Clinker), CEM III-B (%66 Slag+%34 Clinker) and CEM III-C (%81 Slag+%19 Clinker) as blended types of cement containing high volume ground granulated blast furnace slag were investigated. For this purpose, fifty-eight mixtures containing 1%, 2%, 3% and 4% of nano calcite, nano SiO2 and nano Al2O3 and also meeting the minimum requirements of TS EN 197-1 have been designed. Both of workability of these mixtures and the compressive strengths at the curing ages of 2, 7 and 28-day were examined. In addition, consistency, setting times and expansion tests of eight selected mixes were also carried out. The experimental results showed that including a higher volume of slag resulted in lower compressive strength at early ages. As a result of the combined effect of both nucleation and chemical effects, early-age strength development and shortening in setting times were observed with the use of nanomaterials. As the rate of nanomaterial usage increased, a partial decrease was observed in the increase in strength, and the best contribution to the strength development were obtained in 1-2% usage of nanomaterials. As the usage of Nano Al2O3 and Nano SiO2 and replacement level of slag increased, the decrease in the diameter of the mini-slump flow, namely decrease in workability, was observed. An increase in workability has been detected in the use of nano calcite. Contribution to the performance properties of mortars has been obtained by the Nucleation effect with the usage of Nano SiO2 and Nano Al2O3 while the contribution has arisen from both nucleation and chemical effects in the case of nano calcite usage. In CEM III-C type cement containing 81% blast furnace slag, CEM III-C 32.5 N cement was produced with 1-2% nanomaterial regardless of nano type.