Kalsiyum alüminat çimentolu harçların reolojik davranışlarının ve uzun dönemli dayanım-dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi
Rheological behaviour of calcium aluminate cement mortars and investigation of the long term strength-durability properties
Yazar: FARUK EREN
Danışman: PROF. DR. BURAK FELEKOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dayanım = Strength ; Kalsiyum alüminatlar = Calcium aluminates ; Kür yöntemi = Curing method ; Mikroyapı = Microstructure ; Çimento = Cement

Özet:
Kalsiyum alüminat çimentosunun (KAC) hidratasyon sürecindeki dönüşüm 
reaksiyonlarından kaynaklanan problemlere çözüm sunmak ve uzun dönemde 
dayanım gelişimini kararlı hale getirmek amacıyla, KAC'a ağırlıkça %8-%16 mikro 
silis, %30-%50 anhidrit alçı ve %20-%50 oranında Portland çimentosu eklenerek harç
karışımları hazırlanmıştır. Bu karışımların yayılma, kıvam, priz süresi ve reolojik 
davranışları incelenmiş; katkısız ve katkılı harç numunelerin iki farklı kür etkisi altında 
(sürekli 20±5oC ve ilk 21 gün 50±1oC'de ısıtıldıktan sonra 20±5oC'de) 400 güne kadar 
olan eğilme ve basınç dayanımı gelişimi takip edilmiştir. Numunelerin hidratasyon 
ürünlerinin kristal yapısı, morfolojisi ve boşluk yapısı mikroyapısal çalışmaların 
(XRD, DTA-TGA, SEM-EDS, civa porozimetre) desteği ile analiz edilmiştir. Sonuç 
olarak, uygun katkı tiplerinin belirlenen oranlarda kullanılması durumunda, KAC'ın 
taze hal özelliklerinde, kullanım alanlarına uygun gelişmiş özellikler 
kazandırılabileceği görülmüştür. Katkıların KAC ile uygun oranlarda kullanılması ile 
birlikte KAC'ın hidratasyon sürecinde kararlı ürünler elde etmenin mümkün olabildiği
görülmüş ve elde edilen harçların zamana bağlı bir mukavemet kaybına uğramadan, 
uzun dönemde dayanım gelişimi gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca bu çalışmada 
uygulanan ön ısıtma esaslı kür yöntemi ile KAC içeren harçların uzun süreli 
dayanımlarının erken yaşta stabilize edilebileceği belirlenmiştir. Uygulanan kür 
işlemleri ve mineral katkı ilavesi ile KAC'ın eksik görülen yönlerine çözümler 
geliştirilmiştir. Çimento dozajı azaltılarak, düşük karbon ayak izine sahip harç 
üretimine olanak sağlanmıştır.

Abstract:
In order to propose solutions to the problems arising from the conversion reactions 
in the hydration process of calcium aluminate cement (CAC) and to stabilize the 
strength development at the long term, mortars have been prepared by incorporarting 
by weight to CAC with %8-%16 micro silica, %30-%50 CaSO4 and %20-%50 
Portland cement. The flow, consistency, setting time and rheological behavior of these 
mixtures have been investigated. The development of flexural and compressive 
strengths of mortars up to 400 days have been determined at two different curing 
conditions (continuous curing at 20±5oC and after heating at 50±1oC for the first 21 
days). The crystal structure, morphology and pore size distribution of the hydration 
products of the specimens have been analyzed with the support of microstructural 
studies (XRD, DTA-TGA, SEM-EDS, mercury intrusion porosimetry). As a result, it 
has been seen that in case of using appropriate additive types in the determined ratios, 
CAC mortar exhibiting improved properties suitable for the special application areas 
in terms of fresh state properties can be obtained. It has been determined that, it is 
possible to obtain stable products in the hydration process of CAC with the use of 
additives in appropriate proportions and it has been concluded that the mortars 
obtained with the use of additives in appropriate proportions with CAC show longterm strength development without any time-dependent strength loss. In addition, it 
was determined that the long-term strength of the mortars containing CAC could be 
stabilized at an early age with the preheat-based curing method applied in this study. 
With the applied curing processes and the incorporation of mineral additives, solutions 
have been developed for the drawbacks of CAC. It is also possible to produce mortar 
with a low carbon footprint by reducing the CAC dosage.