Nanotanecikler İçeren Yüksek Miktarda Doğal Puzolan Katkılı Çimentolar Özellikler Hidratasyon ve Hamur İç Yapısı

Abstract

Çimento sektörü dünya genelinde atmosfere salınan CO2 gazının %7’sinden tek başına sorumludur. Çimento sektörü odaklı CO2 emisyonlarının azaltılabilmesinde en etkin yol, çimentolardaki mineral katkı kullanım oranının yükseltilebilmesidir. Bunun önündeki en büyük engel göreceli olarak yüksek miktarda mineral katkılı çimentoların geç priz süreleri, düşük dayanımları ve yüksek büzülme eğilimleridir. Son yıllarda nanoteknolojiye olan ilgi artışıyla beraber, nanotaneciklerin çimento sistemlerinde kullanımına yönelik çalışmalar dikkat çekmektedir. Bu projede yüksek miktarda doğal puzolan içeren çimentolara nanotanecik ilavesinin, farklı doğal puzolan tiplerine de bağlı olarak, bu çimentoların hidratasyonu, hamur iç yapısı ve özellikleri üzerindeki etkisi irdelenmiştir. Yirmi üç farklı doğal puzolanik malzemeden türlerini en iyi şekilde yansıtacak şekilde seçilen bir zeolit, bir pomza ve bir volkanik tüfün her birisi, ağırlıkça %50 oranında Portland çimentosuna ikame edilerek katkılı çimentolar hazırlanmıştır (toplam 20 farklı çimento kompozisyonu). Bu çimentolara %1 ve %2 oranlarında nano- CaCO3 ve nano-SiO2 tanecikleri ilave edilerek, çimentoların hidratasyonu, hamurların iç yapısı ve harç özellikleri incelenmiştir. Bu kapsamda izotermal kalorimetreyle hidratasyon kinetiği, taze hamurların vizkositesi, termal analizle sertleşmiş hamurların kalsiyum hidroksit ve bağlanmış su içerikleri, elektron mikroskobuyla iç yapı gözlemleri, harçların dayanımları ve büzülme (rötre) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmaların sonucunda nanotanecik ilavesinin, yüksek miktarda doğal puzolan içeren çimentoların başta hidratasyon kinetiği (reaksiyon hızı ve açığa çıkan hidratasyon ısısı) olmak üzere, iç yapısını mikro ve nano düzeyde modifiye ettiği tespit edilmiştir. Çimento harçlarında %19’a varan oranlarda basınç dayanımı artışları ile büzülmelerde belirgin düşüşler gözlenmiş ve bu durumun nanotanecik ilavesiyle hamur iç yapısının gözenek boyut dağılımında meydana gelen yoğunlaşmayla ilgili olduğu değerlendirilmiştir.