Metakrilik ester bazlı polikarboksilat süperakışkanlaştırıcıların çimento bağlayıcılı malzemelerin akış özelliklerine etkileri
The effects of methacrylic ester based polycarboxylate superplasticizers on the flow properties of cement based materials
Yazar: VELİCAN ÖZDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SIDDIKA GAMZE ERZENGİN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, farklı yan zincir (metoksi polietilen glikol metil eter akrilat/metakrilat) uzunluğu (Mn=480, 950, 5000 g/mol) ve farklı yan zincir yoğunluğuna (1/30, 1/60, 1/90) sahip olan metakrilik ester bazlı polikarboksilat süperakışkanlaştırıcıların çimento hamur ve harçlarının işlenebilirlik ve reolojik davranışlarına olan etkileri zamana bağlı olarak araştırılmıştır. Farklı yan zincir uzunluğu ve yoğunluğu taşıyan mPEG(M)A-co-MAA kopolimerleri, serbest radikalik kopolimerizasyon reaksiyonuyla 750C'de azot gazı ortamında sentezlenmiş ve yapısal karakterizasyonu FTIR ile gerçekleştirilmiştir. Çimento hamurlarına ait akış eğrileri doğrusal (Bingham) ve doğrusal olmayan (Herschel-Bulkley) model yaklaşımlarıyla incelenerek, model parametreleri belirlenmiş ve reolojik davranış yorumlanmıştır. Ayrıca, süperakışkanlaştırıcı dozu ve su/çimento oranı gibi çimento reolojisini etkileyecek önemli faktörler de araştırılmıştır. Sonuç olarak, mPEG(M)A-co-MAA ile akışkanlaştırılan çimento hamur ve harçlarının işlenebilirliğinin yan zincir uzunluğunun ve yan zincir yoğunluğunun artışı ile arttığı, model parametrelerinin de değiştiği belirlenmiştir. 0.31 s/ç oranı için %0.2-0.3 süperakışkanlaştırıcı dozunun sistemin akışkanlığı için yeterli olduğu görülmüştür. Katkı dozu olarak %0.3 sabit tutularak gerçekleştirilen su/çimento oranı deneylerinde, 0.28-0.31 su/çimento aralığının önerilen doz için tercih edilebileceği anlaşılmıştır. Geliştirilen mPEG(M)A-co-MAA kopolimerlerinin çimento harcı ve beton üretiminde süperakışkanlaştırıcı olarak kullanılabilirliğinin olduğu, kullanım dozu-performans değerlendirmeleri yapılarak optimum dozun ve üretim koşullarının belirlenmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this dissertation study, the effects of methacrylic ester-based polycarboxylate superplasticizers possessing different side chain (methoxy polyethylene glycol methyl ether acrylate/methacrylate) lengths (Mn=480, 950, 5000 g/mol) and different side chain densities (1/30, 1/60, 1/90) on the workabilities and rheological behaviours of cement pastes and mortars were investigated depending on time. The copolymers of mPEG(M)A-co-MAA possessing different side chain lengths and densities were synthesized in a nitrogen gas atmosphere at 750C by free radical copolymerization reaction and, their structural characterizations were carried out with FTIR. The flow curves of cement paste were examined with linear (Bingham) and non-linear (Herschel-Bulkley) model approaches, model parameters were determined and rheological behaviours were interpreted. In addition, important factors affecting cement rheology such as superplasticizer dosage and water/cement ratio were also investigated. As a result, it was determined that the workabilities of cement paste and mortars superplasticized with mPEG(M)A-co-MAA increased with the increase of side chain length and side chain density, and the model parameters changed as well. 0.2 to 0.3% of the superplasticizer dosage for the 0.31 w/c ratio was found to be sufficient for the fluidity of the system. It was understood that the water / cement ratio tests performed by keeping 0.3% constant as an additive dosage could be preferred for the recommended dosage of 0.28-0.31 water / cement range. It was came out that, there is a usability of developed mPEG(M)A-co-MAA copolymer as a superplasticizer for the production of cement mortar and concrete and, there is a necessity to determine the optimum dosage and production conditions by doing application dosage-performance evaluations.