1-2. çimentolar hidratasyon. Paki Turgut

Transkript

1 çimentolar hidratasyon 1-2 Paki Turgut Kaynaklar 1) Turhan Y. Erdoğan, Beton 2) İlker Bekir Topçu, Beton Teknolojisi, ) Domone P, Illston J, Construction aterials, 4th Edition 4) indess S et al., Concrete, 2nd Edition 5) Hewlett P, Lea's Chemistry of Cement and Concrete, 5th Edition 6) ehta PK, onteiro PJ, Concrete: icrostructures, properties, and materials

2 B e t o n u n p r i z a l m a s ı v e sertleşmesi çimento ve su arasındaki fiziko-kimyasal bir işlemin sonucudur. Saf ana bileşenlerin reaksiyonu dikkate alınır, bu durum aslında ideal değildir.ana bileşenler çimento içerisinde birbirlerinin reaksiyonunu etkileyebilirler. Ancak bu şekildeişlem yapmak birçok kolaylık sağlar. 2C3S + 11 H C3S2H trikalsiyum silikat su C-S-H (suya doygun) kalsiyum hidroksit 2C2S + 9 H C3S2H 8 + dikalsiyum silikat su C-S-H (suya doygun) kalsiyum hidroksit Egzotermik reaksiyon

3 C S hidratasyonu 3 OH ısı gelişimi hızı, cal/g.saat OH Ca ph= Ca OH I II III IV V Ca OH OH OH OH Ca ph=12 C S 3 Ca Ca OH OH Ca CSH osmotik basınç CSH CSH I II III IV V Su ile ilk temas, aşırı ısı. Su ile ilk temasta kalsiyum ve hidroksil iyonları C3S yüzeyinden hızlıca salınır. birkaç dakika içinde ph=12 olur. hidroliz olayı hızlıca yavaşlar. I aşama burada yavaş devam eder. Durağanlık peryodu betonun birkaç saat plastik durumda başlangıç prizi burada oluşur (2-4 saat arası) kalsiyum ve hidroksil iyonları kritik bir değere ulaşır. Silikat hızlı bir şekilde hidrate olur. En büyük ısı gelişimi olur. ve CSH kristalleşir. C3S yüzeyinde CSH oluşur. C3S yüzeyindeki CSH suyun çekirdek kısma düffize olmasını engeller. Hidratasyon devam ederken yüzeydeki CSH kalınlığı artar. Böylece C3S nin hidrate olmamış kısmına su ulaşamaz. Bu kısımda reaksiyonu CSH tabakası kontrol eder. Bu kısımda hidratasyon % 100 tamamlanır, ve asimptot oluşur zaman, saat C2S de reaksiyon C3S ye benzer şekilde olur. C2S daha az reaktiftir Dolayısıyla açığa çıkan ısı daha azdır. Bu nedenle, ısı- eğrisini deneysel olarak oluşturmak zordur.

4 C S 3 ısı gelişimi hızı, cal/g.saat Plastik Priz almış Sertleşmiş I II III IV V zaman, saat

5 Sıcaklığın C S hidratasyonuna etkisi % hidratasyon 60 o 50 C o 25 C o 5 C zaman, gün

6 C A, trikalsiyum alüminat reaksiyonu 3 C3A + 3CSH H C6AS3H32 trikalsiyum alüminat alçı su etrenjit Sülfat kaynağı yeterli ise stabil bir ürün etrenjit C A nın tamamı hidrate olmadan sülfat tükenirse 3 2C3A + C AS H + 4H 3C ASH monosülfat hidrat etrenjit C ASH + 2CSH + 16H C AS H Sertleşmiş betona iç veya dış sülfat saldırısı olursa, bu yapı tekrar etrenjite dönüşür. Hacim artışı nedeniyle çatlamalar meydana getirir. Bazen C A ortamdaki süfatı o kadar hızlı tüketir ki, 3 etrenjit oluşmadan önce bu yapı oluşur.

7 C A nın alçıtaşı ile birlikte hidratasyon ısıları 3 %10 dh/dt %5 %15 %17.5 %20 zaman

8 Ortamda alçıtaşı olmadığında hidratasyon ürünleri 2C3A + 21H C4AH 13 + C2AH Ani priz 8 Bu ürün stabil değildir. Daha sonra aşağıdaki yapıya dönüşür. C AH + C AH 2C AH + 9H Alçıtaşı miktarı çok az ise, ortamda reaksiyona girmemiş C A kalır. 3 Etrenjitin tamamı monosülfathidrata dönüşür. Bu durumda; C ASH ve C AH arasında bir ürün oluşur. Bu ürün; C4AS 12 + C3A H 2C3A(CS, )H12

9 Ferrit kısmı C AF ile C A hidratasyon ürünleri benzerdir. 4 3 C4AF + 3CSH + 21H C 6(A,F)SH 32 + (F,A)H 3 C AF + C (A,F)S H + 7H 3C (A,F)SH + (F,A)H

10 Portland çimentosunun hidratasyonuyla ilgili kinetikler nelerdir? Portland çimentosu ana bileşenlerinin birbirleriyle etkileşimi nasıldır?

11 Hidratasyon ısısı ısı gelişimi hızı, cal/g.saat I II III IV V C3S hidratasyonu C A hidratasyonu 3 zaman, saat

12 CSH yapısal modeli H 2 O H 2 O H 2 O KİL SiO ve Al O içeren tabakaları H 2 O Tabakalar arası yapı SiO, CaO ve OH içeren tabakalar 2 I P I I I I I CSH P I I P P: kapiler boşluk : mikro boşluk I: tabakalar arası boşluk

13 Sertleşmiş çimeto hamuru içerisindeki kalsiyum hidroksitin rolü nedir? Sertleşmiş çimeto hamuru içerisindeki kalsiyum sülfoalüminatların rolü nedir?

14 Hidrate olmuş çimento hamurunun mikroyapısı 20 mikron (ölçek) su ile ilk temas 7. gün 28. gün 90. gün hidrate olmamış çimento su dolu kapiler boşluk C-S-H Hidratasyonun 5nci saati Hidratasyonun 24ncü saati

15 CSH Hidrate olmuş çimento hamurunun hacimce yarısından fazlasını teşkil eder. Erken ürün CSH Geç ürün 2 1 kg CSH ın yüzey alanı m! Su Taze 1. saat birkaç saat birkaç gün birkaç hafta

16 Kalsiyum hidroksit () Hidrate olmuş çimento hamurunun hacimce %20-25 ini teşkil eder.

17 Kalsiyum sülfoalüminatlar Hidrate olmuş çimento hamurunun hacimce %10-15 ini teşkil eder. etrenjit monosülfat hidrat

18 durağanlık priz sertleşme CSH Relatif miktar etrenjit C 4 AF hidrat monosülfat Relatif hacim saat gün Suyla ilk temastan sonra geçen süre Hidratasyon derecesi, %