Kompozit çimentoların hidratasyonunda partiküller arası etkileşim mekanizmaları

Katkılı kompozit çimentolardaki katkı miktarlarının artması ve çeşitlilik kazanması, Portland çimentosuna mekanik, ekolojik ve ekonomik özellikler açısından avantajlar sağlamaktadır. Bunun yanında bağlayıcı (çimento) sistemindeki katkı malzemelerinin miktarı ve cinsi, sistemin su ihtiyacında artma ve dayanım kazanma hızında azalma gibi faktörler ile kısıtlanmaktadır. Bu nedenle katkılı çimentolarda kullanılan doğal ve yapay puzolanların özelliklerini ve miktarını performans kaybı olmaksızın mümkün olduğu ölçüde artırmak amacıyla araştırmalar yapılmaktadır.Bu çalışma, kristal ve amorf yapılı farklı puzolan hammaddeleri ile hazırlanan katkılı kompozit çimentoların özelliklerini, referans çimentoyla CEM I PÇ 42,5-(OPC) karşılaştırmalı olarak belirlemek üzere yapılmıştır. Bu amaçla referans çimentonun ve katkı olarak ilave edilen puzolan hammaddelerin fiziksel, kimyasal, mineralojik, mikroyapısal, moleküler ve elektrokinetik deneyler ile karakterizasyonu yapılmıştır. Referans çimento ve katkılı kompozit çimento hamurlarının, hidratasyon gelişimleri XRD, STA, FT-IR ve SEM teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca puzolan hammaddelerinin ve referans çimentonun tanecikler arası etkileşimini termodinamik olarak belirlemek için temas açıları ve yüzey gerilimleri deneysel olarak belirlenmiştir. Puzolan hammaddelerinin karakterizasyonu ile elde edilen sayısal verilerin tümünün referans çimento ve katkılı kompozit çimento hamurlarının özellikleri ile ilişkisi regrasyon analizi ile incelenmiştir.Yapılan çalışmalarda, puzolanların fiziksel özelliklerinin büyük oranda moleküler yapılarına bağlı olduğu tespit edilmiştir. Moleküler yapının özellikleri, puzolanların kristal ve amorf karakterli olmasının yanı sıra, puzolanların içeriğindeki kimyasal elementlerin varlığına bağlı olarak değişmektedir. Bu da elektrokinetik ve iyonsal özelliklerini etkilemektedir. Referans çimento ve puzolanlar, bünyelerindeki pozitif ve negatif değerlikli atom ve atom grupları nedeniyle farklı zeta potansiyeli değerleri almaktadır. Dolayısıyla pozitif yüklü parçacıklar, negatif yüklü parçacıklarla etkileşerek önce zayıf, sonra kuvvetli bağlarla bağlanmıştır.Katkılı çimentoların, 28 günlük mukavemet sonuçları referans çimento ile kıyaslandığında uçucu kül katkısı % 12, klinoptilolit katkısı % 31, doğal puzolan katkısı % 20, yüksek fırın curufu katkısı % 20, diyatomit katkısı % 20 ve pirinç kabuğu külü katkısı % 41 mukavemet artışı sağlamıştır.Anahtar Kelimeler: Puzolan, Elektrokinetik, Moleküler Yapı, Yüzey Enerjisi.