Çimento uygulamaları için yeni nesil su azaltıcı polikarboksilat sentezi, karakterizasyonu ve etkilerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of the effects of a new generation of water reduci̇ng polycarboxylate for cement applications
- Tez No: 962937
- Danışmanlar: PROF. DR. YUNUS KAYA, DOÇ. DR. MUSTAFA ÇİFTÇİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Çimento, Foto-ATRP, Kalsiyum iyonu, Polikarboksilat, Cement, Photo-ATRP, Calcium ion, Polycarboxylate
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Ülkemizin deprem riski göz önüne alındığında yapılan betonerme binaların dayanıklılığı büyük önem taşır. Betonun işlenebilirliği daha az su/çimento oranının kullanımı ile sağlanır. Polikarboksilat eter esaslı (PCE) süperakışkanlaştırıcıların keşfinden bu yana göstermiş oldukları yüksek su azaltma oranları ve düşük dozajlarda bile iyi derecede çökme tutma özellikleri gibi avantajları sebebiyle son yıllarda inşaat endüstrisinde kullanımı yaygınlaşmıştır. Çoğunlukla serbest radikal polimerizasyonu ile sentezlenen PCE'lerin moleküler ağırlık dağılımının kontrolü oldukça zordur. Molekül ağırlığını kontrol altında tutmak için kontrollü/yaşayan polimerizasyon (CLRP) yöntemlerinin kullanımı tercih edilir. Geleneksel tekniklere kıyasla benzersiz avantajları (kontrol edilebilir molekül ağırlığı, düşük molekül ağırlığı dağılımı, fonksiyonel gruplara sahip polimer eldesi vs.) nedeniyle yeni polimerik malzemelerin eldesinde kullanımı oldukça önemlidir. CLRP teknikleri arasında atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) en yaygın kullanım alanına sahip yöntemdir. ATRP yönteminin pek çok avantajının olmasının yanında yüksek sıcaklık gereksinimi ve metal katalizörün kolay oksidasyonu gibi problemlerle karşılaşılır. Günümüzde bu problemleri ortadan kaldıracak ışık etkisi ile gerçekleştirilen ATRP yöntemleri geliştirilmiştir. Tez kapsamında su azaltıcı katkı maddeleri ışıkla indüklenen atom transfer radikal polimerizasyonu (foto- ATRP) yöntemi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen polimerlerin tekrarlayan birimleri ile kuramsal yük yoğunluğu değerleri ve Ca+2 iyonu ile adsorpsiyon davranışı incelenerek Gaussian 09 programı ile kuramsal olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak Ca+2 iyonu ile en yüksek adsorpsiyon enerjisine sahip polimerin poly(AA-co-PEGMA) olduğu belirlenmiştir. Sentezlenen maddelerin çimento hamuru üzerindeki davranışları laboratuvar koşullarında incelenmiştir. Bu bağlamda Marsh hunisi ve mini yayılma deneylerinde en etkili performans gösteren katkı maddesinin poly(AA-co-PEGMA) olduğu belirlenmiştir. Teorik ve deneysel veriler birbiriyle uyum içerisindedir. Bu da polimerin su azaltıcı katkı olarak kullanılabileceğini ve su/çimento oranını azaltarak betonun daha kolay işlenmesini sağlayabileceğini göstermektedir. Çimento miktarındaki azalma, üretim sürecinden kaynaklanan CO₂ ve sera gazı salınımını sınırlayarak hem enerji tüketiminin azaltılmasına katkı sağlamakta hem de küresel ısınmanın etkilerinin azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır.
Özet (Çeviri)
Considering the earthquake risk of our country, the durability of reinforced concrete buildings is of great importance. Workability of concrete is achieved by using a lower water/cement ratio. Since their discovery, polycarboxylate ether-based (PCE) superplasticizers have become widely used in the construction industry in recent years due to their advantages such as high-water reduction rates and good slump retention properties even at low dosages. The molecular weight distribution of PCEs, which are mostly synthesized by free radical polymerization, is very difficult to control. The use of controlled/living polymerization (CLRP) methods is preferred to keep the molecular weight under control. Due to its unique advantages compared to conventional techniques (controllable molecular weight, low molecular weight distribution, polymer with functional groups, etc.), its use in the production of new polymeric materials is very important. Among CLRP techniques, atom transfer radical polymerization (ATRP) is the most widely used method. While the ATRP method has many advantages, problems such as high temperature requirements and easy oxidation of the metal catalyst are encountered. Nowadays, light-activated ATRP methods have been developed to eliminate these problems. In this thesis, water reducing additives were synthesized by light-induced atom transfer radical polymerization (photo-ATRP) method. The theoretical charge density values of the synthesized polymers with repeating units and the adsorption behavior with Ca2+ ion were examined and the adsorption energies were calculated theoretically with Gaussian 09 program. As a result, it was determined that the polymer with the highest adsorption energy with the Ca2+ ion was poly(AA-co-PEGMA).The behavior of the synthesized materials on cement paste was investigated under laboratory conditions. In this context, poly(AA-co-PEGMA) was found to be the most effective additive in Marsh funnel and minislump experiments. The theoretical and experimental data are in agreement with each other. This shows that the polymer can be used as a water reducing admixture and can reduce the water/cement ratio and make concrete easier to work. The reduction in the amount of cement both contributes to reducing energy consumption and plays an important role in mitigating the effects of global warming by limiting CO₂ and greenhouse gas emissions from the production process.
Benzer Tezler
- Reaktif pudra betonundan üretilen öngerilmeli kirişlerin eğilme altındaki davranışının incelenmesi
Investigation of the flexural behavior of prestressed concrete beams manufactured from reactive powder concrete
KUTALMIŞ RECEP AKÇA
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN İPEK
- Testing and modeling of seismically retrofitted RC columns with high axial load and shear demand
Yüksek eksenel yük ve kesme etkisindeki depreme karşı güçlendirilmiş betonarme (BA) kolonların deneysel incelenmesi ve modellenmesi
NIMA KIAN
Doktora
İngilizce
2025
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Influence of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios on properties of fiber reinfroced mortars
Su-çimento, polimer-çimento ve fiber-çimento oranlarının fiber takviyeli harçlara etkisi
ARDA ÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HULUSİ ÖZKUL
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Influence of self healing on the mechanical properties of geopolymer binder composites
Kendiliğinden iyileşmenin jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin mekanik özellikleri üzerine etkileri
BEHLÜL FURKAN ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN