Sıcak su kürünün silis dumanı takviyeli çimento harçlarının mekanik özelliklerine ve dayanıklılığına etkisi

Kür sıcaklığının çimento esaslı malzemelerin taze ve sertleşmiş özellikleri üzerinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Çimentonun erken dönemde kür sıcaklığının artması daha hızlı hidratasyon reaksiyonunun oluşmasına ve böylece çimento esaslı malzemelerin dayanım kazanma hızının artmasına olanak tanımaktadır. Ancak kür sırasında çok yüksek sıcaklıkların uygulanması, çimento esaslı malzemelerin, genellikle matris içinde oluşan genleşmeye bağlı olarak, dayanım ve dayanıklılığını olumsuz yönde etkilemektedir. Buna ilaveten literatürde farklı kür koşullarının özellikle de puzolan takviyeli çimento esaslı malzemeler üzerindeki etkisinin kapsamlı bir şekilde çalışılmadığı görülmektedir. Bu alanda yapılan literatür çalışmalarının çeşitliliğine rağmen, puzolan takviyeli çimento esaslı malzemelerin çimento hidratasyonunun ve puzolanik reaksiyonun sıcak su kür şartlarından ne derece etkilendiği kapsamlı olarak incelenmemiştir. Bu nedenle makalenin başlıca amacı silis dumanı takviyeli çimento harçlarının erken dönemde sıcak su kür şartlarında muhafaza edilmesinin mekanik özelliklerine ve dayanıklılığına etkisini incelemektir. Çalışmada ilk önce tane büyüklüğü dağılımı, kimyasal bileşim ve taramalı elektron mikroskopu analizleri gerçekleştirilerek kullanılan malzemelerin karaterizasyonu yapılmıştır. Bu çalışma öncelikle, silis dumanı takviyeli çimento harçlarının en uygun kür ortamının belirlenmesi için olası kür koşullarının incelenmesi ile başlamaktadır. Ön sonuçlar, silis dumanı takviyeli çimento harçlarının erken dönemde su içerisinde 50°C sıcaklıkta muhafaza edilmesinin en elverişli kür ortamı olduğu yönündedir ve yapılan taramalı elektron mikroskobu analizleri ile uyumludur. Makalede daha sonra erken dönemde sıcak su kürü uygulanan numunelerin artan silis dumanı ikame seviyesinin mekanik özelliklerine etkisi çalışılmıştır. Erken dönemde uygulanan sıcak ve soğuk su kür şartlarının bu harçlar üzerindeki mekanik özellikleri de karşılaştırılmıştır. Sıcak su altında kürlenmiş silis dumanı takviyeli çimento harçlarının içyapı değişimlerini daha iyi anlayabilmek için taramalı elektron mikroskobu analizleri gerçekleştirilmiştir. Erken dönemde sıcak su kürü uygulanan numunelerde artan silis dumanı ikame seviyesinin porozite ve su işleme derinliği üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Çalışmada ayrıca sıcak su kürü uygulamasının silis dumanı takviyeli çimento harçlarının dayanıklılığı üzerindeki etkisini incelemek için donma ve çözünme direnci ve karbonatlaşma derinliği de ölçülmüştür. Sonuçlar, silis dumanı takviyeli çimento harçlarının erken dönemde sıcak su kür şartlarında muhafaza edilmesinin, mekanik özelliklerin ve dayanıklılığın kazanımında önemli bir rol oynadığına işaret etmektedir. Makalede raporlanan sonuçlar, puzolan takviyeli çimento esaslı malzemelerin uygun kür ortamlarının belirlenmesinde önemli katkı sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler:

Silis dumanı takviyeli çimento harçları, sıcak su kürü, mekanik özellikler, dayanıklılık

PDF

___

[1] Neville A.M., Properties of concrete, 5. Baskı, Pearson Education Limited, İngiltere, 2011.
[2] James T., Malachi A., Gadzama E.W., Anametemfiok V., Effect of curing methods on the compressive strength of concrete, Nigerian Journal of Technology, 30 (3), 14-20, 2011.
[3] Chithra S. ve Dhinakaran G., Effect of hot water curing and hot air oven curing on admixed concrete, International Journal of ChemTech Research, 6 (2), 1516-1523, 2014.
[4] Al-Ani S.H. ve Al-Zaiwary M.A.K., The effect of curing period and curing delay on concrete in hot weather, Materials and Structures, 21, 205-212, 1988.
[5] Tighare P. ve Singh R.C., Comparison of effect of hot water curing, steam curing & normal curing on strength of M-20 grade of concrete, International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology, 5(5), 153 -158, 2017.
[6] Soroka I., Jaegermann H., Bentur A., Short-term steam-curing and concrete later-age strength, Matériaux et Construction, 11 (2), 93-96, 1978.
[7] Prem P.R., Bharatkumar B.H., Iyer N., Influence of curing regimes on compressive strength of ultra high performance concrete, Indian Academy of Sciences, 38 (6), 1421–1431, 2013.
[8] Bushlaibi A.H. ve Alshamsi A.M., Efficiency of curing on partially exposed high-strength concrete in hot climate, Cement and Concrete Research, 32 (6), 949–953, 2002.
[9] Paulik P., The effect of curing condition (in situ vs. laboratory) on compressive strength developement of high strength concrete, Concrete and Concrete Structures Conference, Procedia Engineering, 65, 113–119, 2013.
[10] Zhang J., Harvey J., Monteiro P.J.M., Ali A., Effect of cement type and curing condition on flexural strength of concrete or pavement slabs, Concrete for Transportation Infrastructure, 103-110, 2015.
[11] Hussain K., Choktaweekarn P., Saengsoy W., Srichan T., Tangtermsirikul S., Effect of cement types, mineral admixtures, and bottom ash on the curing sensitivity of concrete, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 20 (1), 94-105, 2013.
[12] Khatib J.M., Effect of initial curing on absorption and pore size distribution of paste and concrete containing slag, KSCE Journal of Civil Engineering, 18 (1), 264-272, 2014.
[13] Ho D.W.S., Chua C.W., Tam C.T., Steam-cured concrete incorporating mineral admixtures, Cement and Concrete Research, 33 (4), 595–601, 2003.
[14] Khatri R.P., Sirivivatnanon V., Yu L.K., Effect of curing on water permeability of concretes prepared with normal Portland cement and with slag and silica fume, Magazine of Concrete Research, 49 (180), 167-172, 1997.
[15] He Z., Long G., Xie Y., Influence of subsequent curing on water sorptivity and pore structure of steam-cured concrete, Journal of Central South University, 19 (4), 1155−1162, 2012.
[16] Maslehuddin M., Ibrahim M., Shameem M., Ali M.R., Al-Mehthel M.H., Effect of curing methods on shrinkage and corrosion resistance of concrete, Construction and Building Materials, 41: 634–641, 2013.
[17] Hootona R.D., Titherington M.P., Chloride resistance of high-performance concretes subjected to accelerated curing, Cement and Concrete Research 34 (9), 1561–1567, 2004.
[18] Vu M.H., Jean Sulem J., Laudet J.B., Effect of the curing temperature on the creep of a hardened cement paste, Cement and Concrete Research 42 (9), 1233–1241, 2012.
[19] Ramlochan T., Zacarias, P., Thomas M.D.A., Hooton R.D., The effect of pozzolans and slag on the expansion of mortars cured at elevated temperature Part I: Expansive behaviour, Cement and Concrete Research, 33 (6), 807–814, 2003.
[20] Jennings H.M., Kumar A., Sant G., Quantitative discrimination of the nano-porestructure of cement paste during drying: new insights from water sorption isotherms, Cement and Concrete Research, 76, 27–36, 2015.
[21] Grasberger S. ve Meschke G., Thermo-hygro-mechanical degradation of concrete: from coupled 3D material modelling to durability-oriented multifield structural analyses, Materials and Structures 37 (4), 244 –256, 2004.
[22] ASTM C150/C150M-16, Standard Specification for Portland cement. ASTM International. West Conshohocken, PA, USA, 2016.[23] ASTM C1240-15, Standard Specification for Silica Fume Used in Cementitious Mixtures. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2015.
[24] ASTM C109 / C109M-16a, Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens). ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2016.
[25] ASTM D4404-10, Standard Test Method for Determination of Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2015.
[26] BS EN 12390-2, Testing hardened concrete. Making and curing specimens for strength tests. Milton Keynes: BSI, 2009.
[27] BS EN 12390-8, Testing hardened concrete. Part 8: Depth of penetration of water under pressure. Milton Keynes: BSI, 2009.
[28] ASTM C666/C666M-15, Standard Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing. ASTM International. West Conshohocken, PA, USA, 2015.
[29] BS EN 14630, Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Test methods. Determination of carbonation depth in hardened concrete by the phenolphthalein method. Milton Keynes: BSI, 2006.
[30] Escalante-Garcia J.I. ve Sharp J.H., The microstructure and mechanical properties of blended cements hydrated at various temperatures. Cement and Concrete Research 31 (5), 695–702, 2001.
[31] Paul M. ve Glasser F.P., Impact of prolonged warm moist cure on Portland cement paste. Cement and Concrete Research 30 (12), 1896–1877, 2000.
[32] Klieger P., Effect of mixing and curing temperature on concrete strength. Journal of the American Concrete Institiute, 54 (6), 1063–1081, 1958.
[33] Escalante-Garcia J.I., Gomez L.Y., Johal K.K., Mendoza G., Mancha H. ve Mendez J., Reactivity of blast-furnace slag in Portland cement blends hydrated under different conditions. Cement and Concrete Research 31 (10), 1403–1409, 2001.
[34] Luke K. ve Glasser F.P., Internal chemical evolution of the constitution of blended cements. Cement and Concrete Research 19 (4), 2495–2502, 1998.
[35] Wang Q., Miao M., Feng J., Yan P., The influence of high temperature curing on the hydration characteristics of a cement–GGBS binder, Advances in Cement Research, 24 (1), 33–40, 2012.
[36] Narmluk M., Nawa T., Effect of fly ash on the kinetics of Portland cement hydration at different curing temperatures, Cement and Concrete Research 41 (6), 579–589, 2011.
[37] Cao Y.J. ve Detwiler R.J., Backscattered electron imaging of cement pastes cured at elevated temperatures. Cement and Concrete Research 25 (3), 627–638, 1995.
[38] Kjellsen K.O., Detwiler R.J. ve Gjorv O.E., Development of microstructures in plain cement pastes hydrated at different temperatures. Cement and Concrete Research 21 (1), 179–189, 1991.
[39] Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg R.G., High-reactivity metakaolin: a new generation mineral admixture, Concrete International, 16 (11), 37– 40, 1994.