TR201809829T4 - Katyonik polimerler ile inşaat agregalarının iyileştirilmesi için yöntem. - Google Patents

Abstract

Buluş yapı malzemeleri yapmak için kullanılan kum agregaların işlenmesiyle ve daha özel olarak inşaat agregalarındaki kilin bir katyonik polimer kullanılarak azaltımı ile ilgilidir.

Description

TARFNAME KATYONIK POLIMERLER iLE INSAAT AGREGALARININ IYILESTIRILMESI içiN YONTEM Teknik Alan Bu bulus yapi malzemeleri yapmak için kullanilan kum agregalarin islenmesiyle ve daha 'özel olarak insaat agregalarindaki kilin bir katyonik polimer kullanilarak azaltimi Teknigin bilinen durumu Beton gibi yapi malzemelerinin yapiminda kullanilan kum agregalarin beton ve/veya betonda kullanilan plastiklestiricilerin verimliligi için zararli olan kil malzemeler içerebildigi bilinmektedir. Örnegin bu patent belgesiyle ayni basvuru sahibinin mülkiyetinde bulunan US temas ettigi zaman genlesen belirli killerin "EO/PO" tipi süperplastiklestiricilerin ('orn, etilen oksit ve propilen oksit gruplari içerenler) dozaj verimliligini olumsuz sekilde etkilemekten sorumlu oldugunu açiklamistir. Jardine ve arkadaslari organik katyonlar (örnegin kille katyonik degisim için güçlü bir afiniteye sahip olan kuarterner aminler) gibi kil aktivitesini modifiye edici ajanlarin kile su kile eklenmeden önce, sonra veya ekleme sirasinda dahil edilebilecegini bnermistir. Baska bir 'örnek olarak US 11, ve US 1 1 1 " sayili patent belgelerinde Jacquet ve arkadaslari beton hazirlamakta kullanilmasi amaçlanan kum agregalardaki kil eylemsizlestirilmesine yönelik bilesimler ve yöntemler aciklamistir. Bilesimler halihazirda diallildialkil amonyum, dialkilaminoalkilin kuarternize (met)akrilatlari ve bir kuarternize dialkilamino tarafindan N-ornatilmis (met)akrilamidler gibi bir katyonik kuarterner amin fonksiyonel grubunu içeren monomerleri içerebilir. Ozellikle dimetilamin ve epiklorohidrinin polikondansasyonu vasitasiyla elde edilen katyonik polimerler tercih edilmistir. EP 2055387A1 sayili patent belgesi bir killi madde ve agrega karisimi üretmeye yönelik bir yöntem ve insaat harci için kullanilan agregalardan killi maddeleri ayirmaya yönelik bir yöntem açiklamaktadir. yöntem açiklamaktadir. halojen'ur; (met)akrilik asit veya 2-(met)akrilamido-2-metilpropan sülfonik asit; metilen bis-akrilamid ve benzerlerini ve C4-C22 alkil (met)akrilat içeren yeni dallanmis veya çapraz baglanmis polimerleri ve bunlarin kagit yapiminda, yeralti kuyusu kaziminda ve çimentolama islemlerine kullanimini açiklamaktadir. Bulusun Ozeti Mevcut bulus beton, harç ve asfalt hazirlanmasinda kullanilan kil tasiyan agregalarin islenmesiyle ve özel olarak bundan sonra daha özel olarak açiklanacagi gibi belirli monomer bilesenlerin polimerizasyonu araciligiyla elde edilen bir polimerin kullanimiyla ilgilidir. Polimer kullanimi çimentomsu bilesiklerde su talebini arttirmadan islenebilirlik gibi özelliklerin gelismesine ve kilin yikanmasi ve tahliye edilmesi için gereken çabanin azaltilmasina neden olur. Yapi malzemelerinde kullanilan kil tasiyan agregalari islemeye y'onelik mevcut bulusun örnek bir yöntemi: söz konusu kilin kuru agirligina bagli olarak % 3 ila % 607Iik bir miktarda kil tasiyan kum agregalara asagidaki monomer bilesenlerinden elde edilen hidrofobik olarak modifiye edilmis bir katyonik polimerin dahil edilmesini içerir: (A) kuarternize vinil piridin veya asagidaki yapilar vasitasiyla gösterilen baska katyonik monomerden seçilen, yüzde 60 - 98 moll'uk bir miktardaki bir katyonik monomer R1 R, R5 Hiz R1 , R2, ve Rstün her biri bagimsiz olarak hidrojen, -CH3 veya -COOH*yi temsil eder; R4, R5, R5, R7 ve Rs'in her biri bagimsiz olarak bir Ci-C4 alkil grubunu temsil eder; R9 ve Rio'un her biri bagimsiz olarak hidrojen veya -CHs'ü temsil eder; 21 -0- veya -N H-,yi temsil eder; Yi -CH2CH(OH)CH2- veya Ci-Cs alkil grubunu temsil eder; ve X bir halojen'ur'u, psödohalojenür'u veya sülfati temsil eder; (B) vinil asetattan, akrilonitrilden, metakrilonitrilden, stirenden ve bunun t'urevlerinden, Rii'in lineer veya dallanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 12 karbonlu bir hidrokarbon radikali oldugu CH2=CH-O-R 11 formülünün vinil eterlerinden, Riz'nin hidrojen veya 01 ila Cs alkil oldugu, Zz*nin -0- veya NH- oldugu ve R13tün lineer veya dalanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 18 karbon atomuna sahip olan bir hidrokarbon radikali oldugu, H2C = CR12-CO-Zz-R13 formülünün esterlerinden veya amidlerinden olusan gruptan seçilen, yüzde 2- 40 moll'uk bir miktardaki bir hidrofobik, esasen suda çözünmeyen bir monomer; ve (C) akrilamidden, metakrilamidden, metakrilamidin alkil veya dialkil akrilamidinden, polialkilenoksit akrilattan, polialkilenoksit metakrilattan ve polialkilenoksit eterden olusan gruptan seçilen, yüzde 0 - 20 molli.'ik bir miktardaki bir suda çözünebilen bir Mevcut bulus ayrica asagidakileri içeren bir agrega bilesimi saglar: (A) kuarternize vinil piridin veya asagidaki yapilar vasitasiyla gösterilen baska katyonik monomerden seçilen, yüzde 60 - 98 mollük bir miktardaki bir katyonik monomer ."8- S!. 1!.- . a: __ 'iv-,HIJ K' R1 , R2, ve Rstün her biri bagimsiz olarak hidrojen, -CH3 veya -COOH'yi temsil eder; R4, R5, R6, R7 ve Rsiin her biri bagimsiz olarak bir C1-C4 alkil grubunu temsil eder; R9 ve Rio'un her biri bagimsiz olarak hidrojen veya -CH3°'u temsil eder; 21 -0- veya -N H-'yi temsil eder; Y1 -CH2CH(OH)CH2- veya C1-C5 alkil grubunu temsil eder; ve X bir halojen'uru, ps'odohalojenüru veya sülfati temsil eder; (B) vinil asetattan, akrilonitrilden, metakrilonitrilden, stirenden ve bunun türevlerinden, R11'in lineer veya dallanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 12 karbonlu bir hidrokarbon radikali oldugu CH2=CH-O-R 11 formülünün vinil eterlerinden, Ri2'nin hidrojen veya C1 ila C3 alkil oldugu, Zz'nin -0- veya NH- oldugu ve Resim lineer veya dalanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 18 karbon atomuna sahip olan bir hidrokarbon radikali oldugu, H2C = CR12-CO-Z2-R13 formülünün esterlerinden veya amidlerinden olusan gruptan seçilen, yüzde 2- 40 mollük bir miktardaki bir hidrofobik, esasen suda çözünmeyen bir monomer; ve (C) akrilamidden, metakrilamidden, metakrilamidin alkil veya dialkil akrilamidinden, polialkilenoksit akrilattan, polialkilenoksit metakrilattan ve polialkilenoksit eterden olusan gruptan seçilen, yüzde 0 - 20 moll'uk bir miktardaki bir suda çözünebilen bir Agrega bilesimi bir harç veya beton olusturmak için bir çimento baglayiciyla kombine edilebilir veya asfalt bilesimleri saglamak için asfaltli bilesimle kombine edilebilir ve genel olarak yapi malzemesi bilesimleri olusturmak için kullanilabilir. Agrega bilesimi alternatif olarak bir su azaltici ('orn, süperplastiklestirici) katki gibi bir veya daha fazla geleneksel katki kimyasallari ile kombine edilebilir ve hem bir çimento baglayici hem de su azaltici içerebilir. Mevcut bulus ayrica asagidakileri içeren katki bilesimleri saglar: (i) bir su azaltici veya süperplastiklestirici katki ; ve (ii) asagida gösterildigi sekilde monomer bilesenleri (A), (B) ve opsiyonel olarak (C)'den elde edilen en az bir kopolimer: (A) kuarternize vinil piridin veya asagidaki yapilar vasitasiyla gösterilen baska katyonik monomerden seçilen, yüzde 60 - 98 moll'uk bir miktardaki bir katyonik monomer R1 , R2, ve Rsrün her biri bagimsiz olarak hidrojen, -CH3 veya -COOHiyi temsil eder; R4, R5, R6, R7 ve Raiin her biri bagimsiz olarak bir Ci-C4 alkil grubunu temsil eder; R9 ve R10'Un her biri bagimsiz olarak hidrojen veya -CHs'ü temsil eder; 21 -0- veya -N H-iyi temsil eder; Yi -CHzCH(OH)CH2- veya 01-06 alkil grubunu temsil eder; ve X bir halojen'urü, psodohalojenür'u veya sülfati temsil eder; (B) vinil asetattan, akrilonitrilden, metakrilonitrilden, stirenden ve bunun türevlerinden, Rii'in lineer veya dallanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 12 karbonlu bir hidrokarbon radikali oldugu CH2=CH-O-R 11 formülünün vinil eterlerinden, Riz'nin hidrojen veya C1 ila C3 alkil oldugu, ZZ'nin -0- veya NH- oldugu ve Risiün lineer veya dalanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 18 karbon atomuna sahip olan bir hidrokarbon radikali oldugu, H2C = CR12-CO-Zz-R13 formülünün esterlerinden veya amidlerinden olusan gruptan seçilen, yüzde 2- 40 moll'ük bir miktardaki bir hidrofobik, esasen suda çözünmeyen bir monomer; ve (C) akrilamidden, metakrilamidden, metakrilamidin alkil veya dialkil akrilamidinden, polialkilenoksit akrilattan, polialkilenoksit metakrilattan ve polialkilenoksit eterden olusan gruptan seçilen, yüzde 0 - 20 molluk bir miktardaki bir suda çözünebilen bir Bulusun örnek katki bilesimleri kil tasiyan agregalara bir agrega madenindeki çikartim veya isleme esnasinda veya sonrasinda veya agregalarin harç veya beton bilesimleri saglamak için çimento ile kombine edildigi beton karisimi tesislerinde veya öncesinde dahil edilebilir. Bulusun diger örnek yapilanmalari çimento ve agregayla (örn, beton) kombinasyon halindeki monomer bilesenleri (A) ile (C)'den elde edilen yukarida açiklanmis hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimeri içerir. Bulusun diger avantajlari ve özellikleri detayli sekilde açiklanacaktir. Ornek Yapilanmalarin Detayli Açiklamasi Mevcut bulus yapi malzemesi amaçlari dogrultusunda seçilen kum agregalardaki killeri hidrofobik olarak modifiye edilmis bir katyonik polimer kullanarak islemek için yöntem ve bilesimlerle ayni zamanda hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimer içeren çimento ve çimentomsu bilesimlerle, agrega bilesimleriyle ve beton bilesimleriyle Killer 2:1 tipi (örnegin simektit tip killer) veya ayrica 1:1 tipi (örnegin kaolinit) veya 2:1 :1 tipi (örnegin klorit) sisen killer olabilir. "Killer" terimi alüminyum ve/veya magnezyum silikatlar anlamina gelmekte olup, katmanli bir yapiya sahip olan fillosilikatlari içerir ancak bu terim ayrica amorf killer gibi bu tür yapilara sahip olmayan killer anlamina da gelebilir. Mevcut bulus arka planda önceden bahsedildigi gibi EO/PO süperplastiklestiricileri abzorbe ettigi görülmüs olan sisen killerle sinirli degildir, ayrica gerek kendi islak veya sertlestirilmis durumundaki yapi malzemelerinin özelliklerini dogrudan etkileyebilen killerin kullanimi da içerir. Yaygin olarak kumda bulunan killer örnegin montmorillonit, illit, kaolinit, muskovit ve klorit içerir. Bunlar da ayrica bulusun yöntemlerine ve bilesimlerine dahil edilmistir. Mevcut bulusun yöntemi vasitasiyla islenen kil tasiyan kumlar hidratlanabilen veya hidratlanamayan çimentomsu malzemelerde kullanilabilir ve bu çimentolu malzemeler yapisal binalarda ve yapi uygulamalarinda, yollarda, temellerde, insaat mühendisligi uygulamalarinda bununla birlikte prekast ve prefabrikasyon uygulamalarinda kullanilabilen betonu, harci ve asfalti içerir. Burada kullanildigi sekliyle "kum" terimi genel olarak beton, harç ve asfalt gibi yapi malzemelerinde kullanilan agrega parçalari anlamina gelir ve bunlara atifta bulunmaktadir ve bu tipik olarak 0 ve 8 mm arasinda, tercih edilen sekliyle 2 ve 6 mm arasinda ortalama büyüklüge sahip granüler parçaciklari içerir. Kum agregalar kireçli, silikali veya silikali alçi tasi minerallerini içerebilir. Bu kumlar dogal kum (om, tipik olarak parçaciklarin düzgün yüzeylere sahip olacagi sekilde havalandirilan buzlu, alüvyonlu veya denizle ilgili tortulardan türetilen) olabilir veya mekanik eziciler veya kazma cihazlari kullanilarak yapilan "üretilmis" tipte olabilir. Kumun kullanildigi yapi malzemeleri harç ve beton gibi hidratlanabilen çimentomsu bilesimleri içerir ve ayrica asfalt bilesimlerini de içerebilir. Burada kullanildigi sekilde "çimento" terimi hidratlanabilen çimentoyu ve bir birlikte bgütme katki maddesi olarak hidrolik kalsiyum silikatlardan ve kalsiyum sülfatin bir veya daha fazla formundan (bm, alçi tasi) olusan pulverize edici klinker vasitasiyla üretilen Portland çimentoyu içerir. Tipik olarak Portland çimento uçucu kül, Portland çimento, granül haline getirilmis yüksek firin cürufu, kireç tasi, dogal puzzolanlar veya bunlarin karisimlari gibi bir veya daha fazla destekleyici çimentomsu malzeme ile kombine edilir ve bir karisim olarak saglanir. "Çimentomsu" terimi Portlan çimento içeren veya diger türlü ince agregalari ('orn, kum), iri agregalari ('orn, kirma çakil) veya bunlarin karisimlarini bir arada tutmak için bir baglayici olarak islev göre malzemeler anlamina gelmektedir. veya çimentomsu malzemeler anlamina gelmesi amaçlanmaktadir. Portland çimento klinker birincil olarak hidratlanabilir kalsiyum silikattan olusan kismen kaynasmis bir kütledir. Kalsiyum silikatlar esasen trikalsiyum silikatin baskin form oldugu trikalsiyum silikat (çimento kimyasi nosyonunda SCaO.SiO2 "C38") ve dikalsiyum silikatin (2CaO.Si02, "C28") daha az miktarlarda trikalsiyum alüminat (SCaO.AI203, "CsA") ve tetrakalsiyum alüminoferrit (4CaO.Al203.Fe203, "C4AF") ile bir karisimidir. Bkz bm Dodson, Vance H., Concrete Admixtures (Van Nostrand Reinhold, New York NY 1990), sayfa 1. taneoikli agrega ve opsiyonel katki (katkilar) içeren bir hidratlanabilir çimentolu karisim anlamina gelecek sekilde kullanilacaktir. Burada kullanildigi sekilde "kopolimer" veya "polimer" terimi en az iki farkli monomer bileseni ("A" ve "B" olarak belirtilmektedir) ve opsiyonel olarak en az üç farkli monomer bileseni (ayrica "C" ile belirtilen opsiyonel monomeri içermektedir) içeren bilesikler anlamina gelmektedir. Bulusun polimerleri tercih edilen sekliyle radikal polimerizasyon gibi geleneksel ilave polimerizasyon teknikleri vasitasiyla yapilmaktadir. Tercih edilen sekliyle polimerizasyon hidrojen peroksit gibi peroksitleri; amonyum, sodyum veya potasyum persülfat gibi persülfatlari içeren bir suda ç'ozünebilen serbest radikal baslatici ve suda çözülebilen azo baslaticilar kullanilarak sulu solüsyon seklinde gerçeklestirilir. Tercih - 50,000!dir. Yukarida özetlendigi gibi mevcut bulusun örnek yöntemleri polimerin kil tasiyan agregalara agreganin üretildigi veya yikandigi bir tas çagi veya maden tesisinde polimere eklenmesini içerir veya polimer, kil tasiyan agregalara çimento ve agregalarin hidratlanabilir bir harç veya beton yapmak için kombine edildigi bir beton karisim tesisinde dahil edilebilir. Baska örnek yöntemlerde polimer ayrica harca veya betona dogrudan, ayri ayri veya birlikte veya bir veya daha fazla geleneksel katki ile karisim halinde eklenebilir. Bu geleneksel katkilar örnegin Iignin sülfonati, naftalen sülfonat formaldehit kondensati (NSFC), melamin sülfonat formaldehit kondensati (MSFC), polikarboksilat tarak polimerleri, glukonati, priz geciktiricileri, priz hizlandiricilari, havasürükleyici ajanlari, yüzey aktif ajanlari veya bunlarin karisimlarini içerebilir. Karisimlar arasindan etilen oksit ("EO") ve/veya propilen oksit ("PO") gruplarina ve polikarboksilat gruplarina sahip olan, EO/PO tipi polimerler olarak adlandirilanlar tercih edilir. Bulusta kullanimi tasarlanan çimento dagiticilar 'örnegin Jardine ve açiklanan EO/PO polimerleri ve EO/PO tarak polimerleri içermekte olup, bahsedilen polimerler W. R. Grace & Co. -Conn adina kayitli US 5,393,343 sayili patent belgesinde ögretilmektedir. Bu polimerler "ADVA®" ticari ismi altinda Grace sirketinden bulunabilir. Ayrica EO/PO gruplarini içeren baska bir ornek çimento dagitici polimer US 4,471 ,100 sayili patent belgesinde açiklandigi gibi maleik anhidrit ve bir etilenik olarak polimerize olabilen polialkilenin polimerizasyonu vasitasiyla elde edilir. Ek çimento dagiticilarin miktari geleneksel kullanima uygun olabilir ('orn, aktitc polimerin agirliginin çimentomsu malzemenin agirligina oranina bagli olarak % 0,05 ila % 0,25). Dolayisiyla bulusun örnek katki bilesimleri: yukarida açiklanan polimeri ve tercih edilen sekliyle yukarida açiklandigi gibi EO ve PO gruplarina sahip olan bir polikarboksilat tarak polimer olan en az bir polikarboksilat çimento dagiticiyi içerir. Yukarida özetlendigi gibi mevcut bulusun 'Örnek bir yöntemi: kil tasiyan kum agregalara asagida belirtildigi sekilde monomer bilesenleri (A), (B) ve opsiyonel olarak (C)'den elde edilen en az bir polimerin islenmis kilin agirligina bagli olarak % 3 ila % 60'Iik bir miktarda eklenmesini içerir: (A) kuarternize vinil piridin veya asagidaki yapilar vasitasiyla gösterilen baska katyonik monomerden seçilen, yüzde 60 - 98 moll'uk bir miktardaki bir katyonik monomer R1 , R2, ve Rs'ün her biri bagimsiz olarak hidrojen, -CH3 veya -COOH*yi temsil eder; R4, R5, R6, R7 ve Rs'in her biri bagimsiz olarak bir Ci-C4 alkil grubunu temsil eder; R9 ve Rlû'Un her biri bagimsiz olarak hidrojen veya -CHs'ü temsil eder; 21 -0- veya -N H-iyi temsil eder; Y'i -CH2CH(OH)CH2- veya Ci-Cs alkil grubunu temsil eder; ve X bir halojen'ur'u, psodohalojen'ur'u veya sülfati temsil eder; (B) vinil asetattan, akrilonitrilden, metakrilonitrilden, stirenden ve bunun türevlerinden. Rii'in lineer veya dallanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 12 karbonlu bir hidrokarbon radikali oldugu CH2=CH-O-R 11 formülünun vinil eterlerinden, R12=nin hidrojen veya C1 ila Cs alkil oldugu, Zz'nin -0- veya NH- oldugu ve R13'ün lineer veya dalanmis, doymus veya doymamis, 1 ila 18 karbon atomuna sahip olan bir hidrokarbon radikali oldugu, H2C = CRiz-CO-Zz-Ris formülünün esterlerinden veya amidlerinden olusan gruptan seçilen, yüzde 2- 40 moll'L'ik bir miktardaki bir hidrofobik, esasen suda çözünmeyen bir monomer; V9 (C) akrilamidden, metakrilamidden, metakrilamidin alkil veya dialkil akrilamidinden, polialkilenoksit akrilattan, polialkilenoksit metakrilattan ve polialkilenoksit eterden olusan gruptan seçilen, yüzde 0 - 20 mollük bir miktardaki bir suda çözünebilen bir Monomer bilesen (A) örnegin diallil dimetil amonyum klor'ür'i'i (DADMAC), 2- akriloiloksietil trimetil amonyum klori'iri'i (AETAC), 2-metakriloiloksietil trimetil amonyum klor'üri'i (METAC), akrilamidopropil trimetil amonyum klorürü (APTMAC), kuarternize 2-vinilpiridini, kuarternize 4-vinilpiridini içeren bir listeden seçilebilir. Birinci monomer bilesenine atifta bulunularak yukarida bahsedildigi gibi "X" bir halojenürü, psödohalojen'ürü veya bir sülfati temsil edebilir. Tercih edilen halojenürler klorid ve bromiddir. Bir psödohalojenür halojen'ürlerle ortak yapisal ve elektronik özellikleri paylasan bir anyondur. Ornekler siyanidi, tiyosiyanati, azidotiyokarbonati, selenosiyanati, tellurosiyanati, siyanati, azidi ve bunlarin yapisal izomerlerini içerir. Monomer bilesen (B) örnegin akrilonitril, metakrilonitril, vinil asetat,vinil propionat, vinil pivalat, vinil b'ütirat, vinil metakrilat, vinil Iaurat, vinil dekonoat, stiren, a-metilstiren, 3- metilstiren, 4-metilstiren, 4-tert-bütilstiren, 2,4-dimetilstiren, 2,4,6-trimetilstiren, vinil etil eter, vinil propil eter, vinil b'L'itil eter, vinil izooktil eter, vinil 2-etilheksil eter, vinil dodesil eter, metil (met)akrilat, etil (met)akrilat, bütil (met)akrilat, heksil (met)akrilat, 2-etilheksil (met)akrilat, oktil (met)akrilat, isodesil (met)akrilat, desil (met)akrilat, laurii (met)akrilat, dodesil (met)akrilat, tetradesil (met)akrilat, heksadesil (met)akrilat, oktadesil (met)akrilat, N-dodesil (met)akrilamid, N-tert-oktil (met)akrilamid ve N-'l-heksil (met)akrilattan seçilebilir. Monomer bilesen (C) örnegin akrilamidi, metakrilamidi, N-metil akrilamidi, N-metil metakrilamidi, N-metilol akrilamidi, N-metilol metakrilamidi, N-izopropil akrilamidi, N,N- dimetil akrilamidi, N,N-dimetil metakrilamidi, N-vinil pirrolidonu, 2-vinil piridini, 4-vinil piridini, N-vinil piridini, polialkilenoksit akrilati, polialkilenoksit metakrilati ve polialkilenoksit eteri içeren bir gruptan seçilebilir. Bulusun tercih edilen yapilanmalarinda monomer bilesen (A)'nin monomer bilesen Tercih edilen yapilanmalarda, yukarida açiklanan polimerin R7 ve Rs°i -CHs'tÜr ve söz konusu polimerin R9 ve R10"u hidrojendir. Diger tercih edilen yapilanmalarda 21 oksijendir ve Yi -CH2CH2-"dir. Yine baska yapilanmalarda Zi -NH-'dir ve Yi is -CH2CH2CH2-'dir. Bulusun diger yapilanmalarinda yukarida açiklanan polimer her ikisi de birinci monomerin (A) yapisi vasitasiyla gösterilen iki veya daha fazla monomer bileseni içerebilir. Bulusun diger yapilanmalarinda polimer her ikisi de birinci monomerin (B) yapisi vasitasiyla gösterilen iki veya daha fazla monomer bileseni içerebilir. Bulusun tercih edilen yapilandirmalarinda polimer agirlikça % 30 sulu solüsyonda 20 C derecede 5 ila 500 yüzdepoiselik (bundan sonra "cps") bir Brookfield viskozitesine sahiptir ve daha da tercih edilen sekliyle polimer agirlikça % 30 sulu solüsyonda 20 C derecede 10 ila 200 cps'lik bir Brookfield vizkositesine sahiptir. Tercih edilen sekliyle bulusun ybntemlerinde ve bilesimlerinde kile dahil edilen polimerin miktari isleme tabi tutulan kilin agirligina bagli olarak agirlikça % 5 ila % 40 ve daha da tercih edilen sekliyle °/o 8 ila % 20'dir. Bulusun örnek bir yönteminde polimer vasitasiyla islenen kum daha sonra beton, harç veya asfalt yapmak için bilesenlerle kombine edilebilir. Mevcut bulus ayrica kum, kil ve yukarida bahsedilen polimeri içeren betonla, harçla veya asfaltla ilgilidir. Polimer tas ocagi veya madende veya agregalarin hidratlanabilir harç veya beton olusturmak için çimentoyla kombine edildigi beton karistirma tesisinde kil içeren agregalara yönelik uygulama vasitasiyla kuma dahil edilebilir. Polimer agregalara çimento baglayici eklenmeden önce veya kuru veya islak harç veya betona dahil edilebilir. Dolayisiyla bulus ayrica yukarida açiklanan polimeri içeren kimyasal katkilar saglamanin yani sira hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimer içeren beton bilesimleriyle, agrega bilesimleriyle ve çimentomsu bilesimlerle ilgilidir. Geleneksel kimyasal katkilarin ornek yöntemlerde yukarida açiklanan bulusun polimeriyle, katki bilesimleriyle, çimentomsu bilesimlerle, agrega bilesimleriyle ve beton bilesimleriyle kombinasyon halinde kullanilabilmesi tasarlanmistir. Bu geleneksel katkilar örnegin lignin sülfonati, naftalen sülfonat formaldehit kondensati (NSFC), melamin sülfonat formaldehit kondensati (MSFC), polikarboksilat polimer çimento dagiticilari (örnegin yukarida açiklanan etilen oksit/propilen oksit (EO/PO) tipi) glukonati, priz geciktiricileri, priz hizlandiricilari, köpük gidericileri, hava sürükleyici ajanlari, yüzey aktif ajanlari veya bunlarin karisimlarini içerebilir. Dolayisiyla mevcut bulus ayrica su azaltici katkilar (örn, süperplastiklestiriciler), köpük gidericiler, hava sürükleyici ajanlar, yüzey aktif maddeler veya bunlarin karisimlari gibi en az bir geleneksel katki ile kombinasyon halinde yukarida bahsedilen polimeri içeren kimyasal katki bilesimleri saglar. Bulusun örnek çimento ve çimentomsu bilesimleri, agrega bilesimleri ve beton bilesimleri yukarida bahsedilen monomer bilesenler (A), (B) ve opsiyonel olarak (C)'en türetilen hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimeri içerir. Dolayisiyla bulusun örnek çimentomsu bilesimleri en az bir hidratlanabilir çimento baglayici ile kombinasyon halinde kili islemeye yönelik yukarida açiklanan polimeri ve opsiyonel olarak burada açiklanan islemi gerektiren kil içeren agregalari içerir. Bulusun örnek agrega bilesimleri yukarida açiklanan hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimerle kombinasyon halinde kum agrega içerir. Kum agrega yukarida açiklanan hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimer vasitasiyla islem gerektiren kili içerebilir veya söz konusu islemi gerektiren kili içeren kum agregaya eklenebilir. Bulusun örnek beton bilesimleri islem gerektiren kili içeren agregayi, çimentoyu ve yukarida açiklanan hidrofobik olarak modifiye edilmis katyonik polimeri içerir. Bulus burada kisitli sayida yapilanma kullanilarak açiklansa da bu spesifik yapilanmalarin burada açiklanan ve hak talebinde bulunulan bulusun kapsamini kisitlamayi amaçlamamaktadir. Açiklanan yapilanmalarda modifikasyon ve varyasyonlar mevcuttur. Daha spesifik olarak hak talebinde bulunulan yapilanmalarin spesifik bir gösterimi olarak asagidaki örnekler verilmistir. Bulusun örneklerde açiklanan spesifik detaylarla kisitli olmadigi anlasilmalidir. Orneklerle birlikte tarifnamenin geri kalanindaki bütün parçalar ve yüzdeler ayni zamanda aksi belirtilmedigi müddetçe yüzde agirliktir. Bir diallil dimetil amonyum klorür (DADMAC) monomer sulu solüsyonu (78,8 9, % 65 aktif), n-propanol (40 ml) ve distile su (50 ml) bir yogusturucu, bir mekanik karistirici, bir termokupl ve bir nitrojen girisi ile donatilmis 500 ml'lik bir siseye transfer edildi. Sistem havayi uzaklastirmak için nitrojenle temizlendi ve solüsyon sicakligi 70 C dereceye cikartildi. Sise içerisine üç solüsyon 55 g DADMAC monomeri sulu solüsyonu (% 55 aktif), 49 ml n-propanol içinde 1 mlilik 3-merkaotopropionik asitten, 11 grlik 2-etilheksil akrilattan (2-EHA,, 11 g) olusan bir solüsyon ve 40 ml sulu amonyum persülfat solüsyonu (9,12 9) 8 saatlik bir sürede es zamanli olarak eklendi. Eklemeden sonra reaksiyon 12 saat boyunca 70° C'de tutuldu, daha sonra ortam sicakligina sogutularak durduruldu. Meydana gelen malzeme Polimer A olarak adlandirilmaktadir. Ayni prosedürü kullanarak asagidaki polimerler sentezlendi ve Tablo 1'de özetlendi. Ornek 1"de açiklanan prosedür araciligiyla sentezlenen katyonik polimerler. agir. "ro Tip *" agir. 95 l:: PolimerA 78 Q'EHA 22 48 Polimer B 89 2-EHA 11 21 Polimer C 74 (-8A 26 104 › Polimer D 84 !BA 16 65 Polimer E 92 t-BA 8 31 Polimer F 95 SMA 5 NA Polimer G 95 MMA 5 NA A Referans-1 100 Yok 0 36 a) 2-EHA: 2-etilheksil akrilat; t-BA: tert-bütil akrilat; BMA, n-metakrilat; MMA: metil metakrilat. b) Brookfield vizkositesi DV-ll+ Brookfield vizkometre üzerindeki spindle 861 kullanilarak agirlikça % 30 solüsyonda, 20 tOde ölçüldü. Baska bir örnek polimer (Polimer H) asagidaki gibi sentezlendi. Gazi alinmis su (50 ml) ve n-propanol (50 ml) bir yogusturucu, bir mekanik karistirici, bir termokupl ve bir nitrojen girisi ile donatilmis 500 mlilik bir siseye koyuldu. Sistem daha sonra nitrojenle temizlendi ve solüsyon sicakligi 70 cC=ye isitildi. Sise içerisine üç solüsyon 112,5 9 2- (metakriloiloksi)etil trimetil amonyum klorür (METAC) monomeri sulu solüsyonu g'lik t-bütil akrilattan (t-BA) olusan bir solüsyon ve 40 ml sulu amonyum persülfat solüsyonu (7,77 9) 8 saatlik bir sürede es zamanli olarak eklendi. Eklemeden sonra reaksiyon 12 saat boyunca 70°Cide tutuldu, daha so nra ortam sicakligina sogutularak durduruldu. Meydana gelen malzeme Polimer H olarak adlandirilmaktadir. Yukarida açiklanan prosedürü kullanarak asagidaki polimerler sentezlendi ve Tablo 2ide ozetlendi. Ornek 2ide açiklanan prosedür araciligiyla sentezlenen katyonik polimerler. METAC ' i-BA Brookfield agirE-s agir. 9`i) Vizkositesi a': PolimerH 90 . 10 26 Polimerl 95 5 22 Referans-2 . 100 0 15 a) Brookfield vizkositesi DV-II+ Brookfield vizkometre üzerindeki spindle 861 kullanilarak agirlikça % 30 solüsyonda, 20 cC*de ölçüldü. Polimerler A, B, C, D ve Einin harç islenebilirligi üzerindeki etkileri, ayni prosedür kullanilarak sentezlenen bir DADMAC homopolimeri olan Referans-1 karsisinda test edildi. Harç test sonuçlari Tablo 2'de gösterilmektedir. Harç geleneksel sekilde hazirlandi ve agirlikça % 10 isleme dozaji için su sekilde formüle edildi: kum (1350 9), polikarboksilat süperplastiklestirici (çimentonun agirliginca % 0,12 aktif) ve 2,7 9 bu bulusun agirlikça % 10 5qu polimer solüsyonu. Bu bulusun sulu polimer solüsyonu önceden karistirilmis bir sodyum montmorillonit ve kum karisimina eklendi, bunu çimento, su ve polikarboksilat süperplastiklestiricilerin eklenmesi takip etti. Harcin islenebilirligi çökmenin ve akisin ölçülmesi vasitasiyla belirlendi ve asagidaki denklem araciligiyla hesaplandi, islenebilirlik = çökme + (akis 1 + akis 2)/2-100. Harç islenebilirlik Testi sodyum montmorillonit sui'cimento iSlEHECIIIFIIk üzerinde agir 9% orani imrii'; J PolimerA 10 0 37 215 Polimer B 10 0 37 731 Polimer C 10 037 178 Polimer D 10 0 37 190 Polimer E 10 0 37 798 Referans-1 10 0 37 178 Polimer A 25 036 208 Polimer B 25 036 227 Polimer C 25 0.36 209 Polimer D 25 0735 24'i Polimer E 25 0.36 23f Referans-1 25 036 190 Tablo 31te gösterildigi gibi esit su/çimento orani ve polimer dozajinda hidrofobik olarak modifiye edilmis Polimerler A, B, C, D ve E modifiye edilmemis polimerle (Referans-1) karsilastirildiginda daha yüksek islenebilirlik sergilemis olup, bu da bu malzemelerin kil azaltim ajanlari olarak etkinligini belirtmektedir. Polimerler F ve G'nin performansi harç testi araciligiyla degerlendirildi. Islenebilirligin zamanin bir fonksiyonu olarak ölçülmesi haricinde Ornek 3'ün test prosedürü uygulandi. Polimerleri içeren harçlarin harç islenebilirlik performansi sonuçlari Tablo 49te özetlenmektedir. Harç Islenebilirlik Testi Sodyum montmorillonit Islenebilirlik (mm) üzerinde agir 'tb 4 dak 30 dak 60 dak Polimer F %6 203 158 85 PolimerG %6 215 153 81 Referans 1 140 30 20 Tablo 4tteki sonuçlar bu bulusun polimerinin açikça harcin islenebilirlik korumasini arttirdiginibelirtmektedir. Polimer 1iin performansi, bu bulusun polimerinin sodyum montmorillonitin agirligina bagli olarak agirlikça yüzde 15'te kullanilmasi haricinde Ornek 3'te açiklanan test protokolünü takip ederek Referans-Zye karsi harç test vasitasiyla degerlendirildi. Harç islenebilirlik performansinin sonuçlari Tablo 5'te gösterilmektedir. Harç Islenebiliriik Testi Islenebilirliliimmj: 9 :lak` 3D dal( BU dala Polimerl 290 223 165 Tablo 5'te gösterildigi gibi hidrofobik monomerlerin dahil edilmesinin harcin islenebilirligini arttirdigi görülmüst'ür. Polimerler B ve D'nin beton çökmesi 'üzerindeki etkileri DADMAC*nin bir homopolimeri olan Referans-1 'e karsi test edildi. Beton asagidaki gibi geleneksel sekilde hazirlandi: kum (1374 lb/yd3), tas (1800 agirlikça % 42), sodyum montmorillonit (2,75 lb/yd3), polikarboksilat süperplastiklestirici (çimentonun agirliginca % 0,135 aktif) ve bu bulusun polimerleri sodyum montmorillonitin agirligina bagli olarak agirlikça % 30*da eklendi. Kum sodyum montmorillonit ile karistirildi ve daha sonra betonla karistirilmadan önce katyonik polimerle karistirildi. Polimer içeren kumun performansi asagida Tablo 6'da gösterilmektedir. Beton Çökme Testi Beton Çokmesi ijinch': 9 GSK. 30 dak 50 dak. lReTeransA'l 21.75 18.00 NA Tablo 6'de gösterildigi gibi hem Polimer B hem de D daha yüksek baslangiç çökmesi ve zaman içinde daha yüksek çökme saglamak açisindan Referans-'H geçmistir. Polimerler B ve D'nin beton çökmesi ve çökme korumasi üzerindeki etkileri farkli bir çimento kullanilarak ayrica Referans-Ve karsi degerlendirildi. Çimento Xiin çimento Y, ayrica bir OPC ile degistirilmesi haricinde Ornek ö'nin test protokolü kullanildi. Beton Çdkme Testi . . Beton Ço'kmesi (inch) 9 dak 30 dair.. 50 dak. Tablo 7'de gösterilen hem Polimer B'ye hem de D'ye yönelik daha yüksek çökmeler bu bulusun polimerlerinin etkili kil azaltim ajanlari olarak islev gördügünü onaylamaktadir. Polimer H'nin beton çökmesi üzerindeki etkileri Ornek örnun test protokolü ve OPC çimento Z kullanilarak, METACIin bir homopolimeri olan Referans-Z'ye karsi test edildi. Beton çökme testi sonuçlari Tablo 8'de verilmektedir. .Beton Çekme Testi Beton Çökmesi (inç) 9 dair.. 30 dair... 90 dak Sekil 8'de gösterildigi gibi her ne kadar Polimer H ve Referans-?nin baslangiç çökmeleri karsilastirilabilir olsa da Polimer G zaman içinde Referans-?den daha yüksek bir çökmeyi korumustur, bu da bir kil azaltim polimeri olarak etkinligini belirtmektedir. Yukaridaki örnekler ve yapilanmalar sadece gösterim amaçlarina yönelik sunulmustur ve bulusun kapsamini kisitlamasi amaçlanmamaktadir. TR