Polikarboksilat bazlı süperakışkanlaştırıcıların sentezlenmesi, karakterizasyonu ve betondaki etkilerinin incelenmesi

Abstract

İşlenebilirliği yüksek, pompalanabilir, kendiliğinden yerleşen, yüksek mukavemetli beton ihtiyacının gün geçtikçe artması, bu amaçla beton karışımında kullanılan polimerler olan dispersantları betonun vazgeçilmez unsuru haline getirmiştir. Teknolojik gelişmeler, dünyanın önde gelen kimyasal katkı üreticilerini yeni ürünler geliştirmeye yöneltirken, yapılan çalışmalar, yeni nesil süperakışkanlaştırıcılar olarak adlandırılan polikarboksilat tipi dispersantların, istenilen betonu elde etmek için diğer geliştirilmiş olan kimyasal katkı tiplerine göre çok daha etkili olduklarını göstermiştir. Polikarboksilatlar, ana zincirde karboksilik gruplar ve yan zincirde polietilen glikoller içeren taraksı yapıdaki kopolimerlerdir. Çimento partikülleri karboksilat grupları tarafından adsorbe edilirken, polietilen oksit yan zincirler sterik etki oluşturmak ve çimento parçacıklarının kümeleşmesini önlemek için, çimento partiküllerinden sulu faza doğru uzayarak dispersiyon süresini arttırır. Polikarboksilatların adsorpsiyon etkinlikleri; dolayısıyla, betonun işlenebilirliği, işlenebilirlik süresi ve mukavemetine olan etkileri; kimyasal tipine, kimyasal yapısına, ana zincir uzunluğuna, yan zincir yoğunluğuna, yan zincir uzunluğuna ve fonksiyonel grupların varlığı gibi etkenlere bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Bu esnek yapı, betonda istenilen özelliğin elde edilmesine yönelik olarak polikarboksilatların moleküler yapısının istenilen şekilde tasarlanabilir olmasını sağlamakta ve çimento parçacıkları üzerine adsorpsiyon davranışı ve hidratasyonu geciktirme etkilerinde farklılıklara yol açmaktadır. Polikarboksilatların çalışma mekanizmalarının çimento dolayısıyla beton üzerine olan etkilerinin anlaşılması için yapılan çalışmalar süregelmektedir. Bu tez kapsamında, polimerizasyon koşullarının değiştirilmesi ile farklı moleküler yapıda polikarboksilatlar sentezlenerek, çimento harcının ve betonun işlenebilirliğine ve basınç dayanımına olan etkileri incelenmiştir.Increase of the demand for high workability, pumpable, self-compacting, high strength concrete has brought dispersants to be indispensable components of concrete, that are used as polymers in concrete mixtures for this purpose. While technological advances is driving the leading global producers of chemical admixtures to develop new products, studies have shown polycarboxylates that are called as new generation superplasticizers to be much more effective than other developed chemical admixture types to achieve the desired concrete. Polycarboxylates are copolymers containing carboxylic function in the main chain and polyethylene glycols in the side chain. While cement particles are adsorbed by the carboxylate groups, polyethylene glycol side chains increases dispersion by stretching-out from the cement particle to create steric hindrance and to prevent agglomeration of cement particles. The effectiveness of adsorption of polycarboxylates varies depending on the type, chemical structure, main chain length, number of side chains, side chain length and and the presence of functional groups of admixture. The flexible structure enables the molecular structure of polycarboxylates to be designed in order to achieve the desired property in concrete and leads to differences in the adsorption behaviour and the hydration retarding effect on the cement particles. The studies underway to understand the effects of working mechanisms of polycarboxylates on cement and concrete. In this thesis, by changing the polymerization conditions, different structures of polycarboxylates were synthesized and their effects on the workability and compressive strength of cement paste and concrete were investigated.