Nano-silika modifiyeli çimento esaslı harçlarda alternatif akımın etkilerinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında nano silika (NS) modifiyeli çimento esaslı harçlarda alternetif akımın etkilerinin araştırılması hedeflenmiştir. Ayrıca çimento esaslı harçlarda NS ilavesinin ilk çatlak oluşum süresine etkisi araştırılmıştır. Bu amaca ulaşmak için, çimento yerine ağırlıkça %0, %0,10, %0,25, %0,50 ve %1 NS içerikli 4cm x 4cm x 16cm ebatlarında harç numuneleri üretilmiştir. Harçların hidratasyon sıcaklığı ve nem oranları (%) bir gün boyunca dakikada bir kaydedilerek çeşitli karşılaştırmalar yapılmıştır. Literatürde hidratasyonun erken döneminde NS'nin çimento esaslı kompozit malzemenin hidratasyon sıcaklığına olan etkilerinin incelendiği sınırlı sayıda çalışma olduğu görülmüştür. Bu boşluğu doldurmak için, harçlar hazırlandıktan hemen sonra (hidratasyonun ilk aşamasında) her numunenin orta noktasına sıcaklık ölçerler (sensörler) yerleştirilerek ve NS'nin hidratasyon sıcaklığına etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kalsiyum silikat hidrat (C-S-H) jellerinin oluşum süresini tahmin etmek amacıyla seçilmiş numunelerde nem ölçümleri yapılmıştır. Sertleşmiş harçlarda ise eğilme dayanımı, basınç dayanımı, piezoelektrik testler, SEM, EDX, XRD analizleri ve sülfat saldırısı testleri gerçekleştirilmiştir. Harçlarda çimentonun %1’inin NS ile değiştirilmesi ve 40V Alternatif Akım (AC) uygulanmasının, priz bitiş süresini (PBS) 316 dakika kısaltabileceği ve 7 günlük basınç dayanımını ise %154,15 oranında artırabileceği sonucuna varılmıştır. Çimento esaslı harçlara sırasıyla %0,1, %0,25, %0,50 ve %1 oranlarında NS ilavesi ve 28 günlük kürlenme süresi sonucunda referans numuneye göre basınç dayanımında yaklaşık olarak sırasıyla yaklaşık %1,60, %4,98, %12,51 ve %29,72 oranında artış sağlandığı gözlenmiştir. Bir diğer önemli bulgu; NS’nin ilk çatlağın oluşumunu geciktirmesidir. Çimento yerine %1 NS ilave edildiğinde ilk çatlak oluşumunun 8 saniye geciktiği gözlenmiştir. Bu dönem, deprem anında can güvenliğinin sağlanması açısından kritik olabileceği değerlendirilmiştir. Sülfat saldırısı testi sonucunda, %1 NS içeren harcın basınç dayanımının, referans harca (%0 NS içerikli) göre yaklaşık %20 daha yüksek olduğu rapor edilmiştir.

This thesis aims to investigate the effects of alternating current on nano-silica (NS) modified cement-based mortars. Inaddition the study investigated, the effect of NS addition on the time of first crack occurrence in cementitious mortar. For this purpose, 4cm x 4cm x 16cm mortar specimens were produced with NS contents of 0%, 0.10%, 0.25%, 0.50%, and 1% by weight instead of cement. The hydration temperature and moisture content (%) of the mortars were recorded every minute for one day, and various comparisons were conducted. However, it has been realized that a limited number of studies have examined the effects of NS on hydration temperature during the early age of hydration. To address this gap, temperature sensors were placed at the midpoint of each specimen immediately after the mortars were prepared (at the initial stage of hydration), and the effect of NS on the hydration temperature was investigated. Additionally, moisture measurements were conducted for selected specimens to estimate the formation time of calcium silicate hydrate (C-S-H). In hardened mortars, flexural strength, compressive strength, piezoelectric tests, SEM, EDX, XRD analyses, and sulfate attack tests were performed. It was concluded that replacing 1% of the cement with NS in mortars and applying 40V Alternative Current (AC) could shorten the final setting time (PBS) by 316 minutes and increase the 7-day compressive strength by 154.15%. It was observed that adding NS to cement-based mortars at rates of 0.1%, 0.25%, 0.50%, and 1%, respectively, and curing them for 28 days, resulted in an increase in compressive strength of approximately 1.60%, 4.98%, 12.51%, and 29.72%, respectively, compared to the reference sample. Another key finding is that NS delays the formation of the first crack. It was observed that when 1% NS was added instead of cement, the first crack formation was delayed by 8 seconds. This period may be critical in ensuring life safety during an earthquake. As a result of the sulfate attack test, it was observed that the compressive strength of the mortar containing 1% NS was approximately 20% higher than that of the reference mortar (0% NS content).