Investigation of the Effect of Plasticizer Additive Ratio on the Abrasion Resistance of Concretes

Year 2022, Volume: 5 Issue: Özel Sayı, 66 - 79, 23.02.2022

Behcet Dündar , Emriye Çınar , Cebrail Kaplan

https://doi.org/10.47495/okufbed.1035145

Abstract

In today's technology, there are various chemical additives that shape the fresh or hardened properties of concrete. Chemical additives can be added alone or by using several additives together in order to obtain the desired concrete properties. Usage dosages are chosen in such a way that they can meet the desired performance criteria and at the same time do not impair the fresh and hardened qualities of the concrete. In this study, physical, mechanical and durability properties of concretes produced by using chemical additives in different proportions were investigated. In the production of concrete samples, the water / cement ratio and cement amount were kept constant at 0.5 and 350 kg / m3, respectively. 0-4mm grain size crushed sand and 4-16 mm grain size aggregate are used as aggregate. The plasticizer used as a chemical additive was added at the rate of 0.5%, 1%, 1.5% and 2% depending on the amount of cement. Concrete samples of 150x150x150 mm for compressive strength, archimedes weighing and 71x71x71 mm for abrasion tests were produced for use in experimental studies. After the concrete samples have been removed from the mold, they have been cured in the standard curing pool at a temperature of 20 ± 2 ° C for 7 and 28 days. Concrete samples have been subjected to archimedes, capillary water absorption, ultrasound transition rate, boh (wear), schmidt and compressive strength tests. The compressive strength of 7 and 28 days old concrete samples was determined. Physical properties such as water absorption percentage, porosity, unit weight, ultrasound transition rate, and weight losses in the wear test were measured only for samples of 28 days. The values with the lowest water absorption and porosity percentages were seen in the sample containing 1% plasticizer additive as 3,18% and 9,32% respectively. Ultrases transition velocity, schmidt test hammer and the highest compressive strength values were observed in the 28-day sample containing 1% plasticizer additive as 4901 m/s, 26.1 and 57,14 MPa, respectively. With the increase of the chemical additive ratio, weight losses due to wear have decreased.

Keywords

Concrete, Plasticizer Additive, Strength, Abrasion Resistance

Akışkanlaştırıcı Katkı Oranının Betonların Aşınma Direnci Üzerine Etkisinin Araştırılması

Abstract

Günümüz teknolojisinde betonun taze veya sertleşmiş özelliklerini şekillendiren çeşitli kimyasal katkı maddeleri bulunmaktadır. İstenilen beton özelliklerini elde etmek için kimyasal katkılar tek başına veya birkaç katkının bir arada kullanılmasıyla eklenebilir. Kullanım dozajları istenilen performans kriterlerini sağlayacak ve aynı zamanda betonun taze ve sertleşmiş özelliklerini bozmayacak şekilde seçilmektedir. Bu çalışmada, farklı oranlarda kimyasal katkı maddeleri kullanılarak üretilen betonların fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özellikleri incelenmiştir. Beton numunelerinin üretiminde su/çimento oranı ve çimento miktarı sırasıyla 0,5 ve 350 kg/m3 olarak sabit tutulmuştur. Agrega olarak 0-4 mm taneli kırma kum ve 4-16 mm tane büyüklüğünde agrega kullanılmaktadır. Kimyasal katkı olarak kullanılan akışkanlaştırıcı, çimento miktarına bağlı olarak %0,5, %1, %1,5 ve %2 oranlarında ilave edilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere basınç dayanımı 150x150x150 mm, Arşimet ağırlığında ve aşınma testleri için 71x71x71 mm beton numuneleri üretilmiştir. Beton numuneleri kalıptan çıkarıldıktan sonra standart kür havuzunda 20 ± 2 °C sıcaklıkta 7 ve 28 gün küre alınmıştır. Beton numuneleri Arşimet, kılcal su emme, ultrason geçiş hızı, böhme (aşınma), schmidt ve basınç dayanımı testlerine tabi tutulmuştur. 7 ve 28 günlük beton numunelerinin basınç dayanımları belirlendi. Su emme yüzdesi, gözeneklilik, birim ağırlık, ultrason geçiş hızı ve aşınma testindeki ağırlık kayıpları gibi fiziksel özellikler sadece 28 günlük numuneler için ölçülmüştür. Su emme ve gözeneklilik yüzdelerinin en düşük olduğu değerler sırasıyla %3,18 ve %9,32 olarak %1 akışkanlaştırıcı katkı maddesi içeren numunede görülmüştür. Ultrases geçiş hızı, schmidt test çekici ve en yüksek basınç dayanımı değerleri sırasıyla 4901 m/s, 26,1 ve 57,14 MPa olarak %1 plastikleştirici katkı içeren 28 günlük numunede gözlendi. Kimyasal katkı oranının artması ile aşınmaya bağlı ağırlık kayıpları azalmıştır.

Keywords

beton, Akışkanlaştırıcı katkı, Dayanım, Aşınma Dayanımı

References

• Ali, B., Qureshi, L.A. Influence of glass fibers on mechanical and durability performance of concrete with recycled aggregates, Construction and Building Materials 2019; vol. 228, 2019.
• ASTM C465-19, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.01.
• ASTM C494/C494M-19, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.02.
• Aydın, F., GFRP kutu profil aşınma özelliklerinin farklı dayanımlardaki betonlar ile karşılaştırılması, International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, 2016; pp. 374-383.
• Baradan, B. Aydın, S. Betonun durabilitesi (Dayanıklılık, Kalıcılık), Hazır Beton Kongresi, 2013; pp. 54-68.
• Benaicha, M., Hafidi Alaoui, A., Jalboud, O., Burtschell, Y. Dosage effect of superplasticizer on self-compacting concrete: correlation between rheology and strength, Journal of Materials Research and Technology, 2019; vol. 8 no. 2, April, pp. 2063-2069.
• Chernyshev, A.N., Jonsson, M., Forsberg, K. Characterization and degradation of a polyarylether based superplasticizer for use in concrete barriers in deep geological repositories, Applied Geochemistry, 2018; vol. 95, pp. 172-181.
• Erdoğan, T.Y., Erdoğan, S.T. Kimyasal katkı maddeleri ve tarihi geçmişleri, Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu 2007; vol. 2, pp. 21-34.
• Gökçer, B., Yıldız, S., Keleştemur, O. Cam lif takviyeli çimento harçlarının aşınma direnci üzerine atık mermer tozunun etkisi, International Sustainable Buildings Symposium 2015; vol. 2, pp. 123-128.
• Haruna, S., Fall, M. Time-and temperature-dependent rheological properties of cemented paste backfill that contains superplasticizer, Powder Technology 2020; vol. 360, pp. 731–740.
• Ismail, M.K., Hassan, A.A. Abrasion and impact resistance of concrete before and after exposure to freezing and thawing cycles”, Construction and Building Materials 2019; vol. 215, pp. 849–861.
• Jeknavorian, A.A., Mabud, M. A., Barry, E.F., Litzau, J.J. Novel pyrolysis-gas chromatography: mass spectrometric techniques for the characterization of chemical additives in portland cement and concrete, J. Anal. Appl. Pyrolysis 1998; vol. 46, pp. 85–100.
• Jun, S. D. Effect of a newly developed lignosulphonate superplasticizer on properties of cement pastes and mortars, Master’s Thesis, National University of Singapore, Engineering Department of Civil Engineering, Singapore 2008.
• Klein, K., Simon, D. Effect of specimen composition on the strength development in cemented paste backfill, 2006; Can. Geotech. J. vol. 43 no. 3, pp. 310–324,
• Lau, C.K., Lee, H., Vimonsatit, V., Huen, W.Y., Chindaprasirt, P. Abrasion resistance behaviour of fly ash based geopolymer using nanoindentation and artificial neural network, Construction and Building Materials, 2019; vol. 212, pp. 635–644.
• Mendes, J.C., Barreto, R.R., Costa, L.C.B., Brigolini, G.J., Peixoto, R.A.F. Correlation Between Ultrasonic Pulse Velocity and Thermal Conductivity of Cement-Based Composites, Journal of Nondestructive Evaluation, June, 2020.
• Naik, T.R., Singh, S.S., Ramme, B.W. Effect of source of fly ash on abrasion resistance of concrete, Journal Of Materials In Civil Engineering, 2002; vol. 14, pp. 417-426.
• Pranav, S., Aggarwal, S., Yang, E., Sarkar, A. K., Singh, A. P., Lahoti, M. Alternative materials for wearing course of concrete pavements: a critical review, Construction and Building Materials, 2020; vol. 236.
• Sathyan, D., Anand, K.B. Influence of superplasticizer family on the durability characteristics of fly ash incorporated cement concrete, Construction and Building Materials 2019; vol. 204, pp. 864–874.
• Silva, C. V., Zorzi, J. E., Cruz, R.C.D., Dal Molin, D.C.C.D. Experimental evidence that micro and macrostructural surface properties markedly influence on abrasion resistance of concretes, 2019; vol. 422-423, March, pp. 191-200, 2019.
• Stecher, J., Plank, J. Novel concrete superplasticizers based on phosphate esters”, Cement and Concrete Research, 2019; vol. 119, pp. 36–43.
• Topçu, İ.B., Canmaz, M., Karakurt, C. Beton üretiminde kimyasal katkı kullanımı, Politeknik Dergisi 2006; vol. 9, no. 1, pp. 59-63.
• Topsakal, A., Özel, C. Kendiliğinden Yerleşen Betonlarda Çökme Kaybının ve Kalıplama Zamanının Sertleşmiş Beton Özellikleri Üzerindeki Etkisi, SDU International Technologic Science, 2012; vol. 4, no. 2, pp. 124-134.
• TS 2824 EN 1338, Zemin Döşemesi için Beton Kaplama Blokları-Gerekli Şartlar ve Deney Metotları, TSE, Ankara Türkiye, 2005.
• TS 706 EN 12620+A1, Beton Agregaları, TSE, Ankara Türkiye, 2009.
• TS EN 1008, Beton-Karma suyu Numune alma, deneyler ve beton endüstrisindeki işlemlerden geri kazanılan su dahil, suyun, beton karma suyu olarak uygunluğunun tayini kuralları TSE, Ankara Turkey 2003.
• TS EN 1170-6, Ön yapımlı beton mamuller-Cam elyaf takviyeli çimento (ctç) deney metodu-Bölüm 6: Suya daldırma yoluyla su emme ve kuru yoğunluk tayini, TSE, Ankara Türkiye, 1999.
• TS EN 12350-2, Beton - Taze beton deneyleri - Bölüm 2: Çökme (slump) deneyi TSE, Ankara Türkiye, 2019.
• TS EN 12390-4, Beton-Sertleşmiş beton deneyleri-Bölüm 4: Basınç dayanım deney makinelerinin özellikleri TSE, Ankara Türkiye, 2002.
• TS EN 12504-2, Yapılarda beton deneyleri – Bölüm 2: Tahribatsız muayene – geri sıçrama sayısının belirlenmesi TSE, Ankara Türkiye, 2013.
• TS EN 12504-4, Beton deneyleri-Bölüm 4: Ultrases geçiş hızının tayini, TSE, Ankara Türkiye, 2004.
• TS EN 197-1, Cement- Stage 1: General cements – component, TSE, Ankara Turkey, 2012.