Çimentolu Sistemlerde Geçirgenlik - Sebepleri ve Azaltma Yöntemleri - Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Transkript

1 - Sebepleri ve Azaltma Yöntemleri - Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

2 Geçirgenlik sıvı ve gazların çimentolu sistem içerisindeki hareketinin olasılığını ifade eden bir kavramdır. Geçirimsizlik özellikle kimyasal ataklara maruz kalabilecek ortamlarda yüksek önem arz eder. Bu sebeple uzun ömür için geçirimsizlik ön koşuldur. Geçirgenlik; boşluklu yapı miktarı, büyüklüğü, şekli, dağılımı ve akışkan geçişine olanak sağlayacak boşluklar arasındaki bağlantılar gibi parametrelerle ölçülendirilir. 2

3 Boşluklu yapı her zaman daha geçirimli beton demek değildir. Boşluklar arasındaki bağlantıların az ve ya çok olması beton geçirimliliğine direk etki eden parametredir.. Aşağıda bulunan yapılar yakın boşluk miktarına sahip olmakla birlikte, sol taraftaki yapının bağlantılı boşluklara sahip olması sistemi daha geçirimli hale getirmektedir. 3

4 Yapılan çalışmalara göre 500ºA dan daha büyük boşluklu yapılar betonun dayanım ve durabilitesinden sorumlu tutulabilir. T.C.Powers tarafından yapılan bir başka çalışmaya göre de kapiler (büyüklüğü 1μm den daha büyük olan boşluklar) boşluklar geçirimli yapılar oluşmasına sebep olur. Düşen su/çimento oranı ile birlikte boşluklu yapı oluşumu ve geçirgenlik de azalır ve daha yoğun bir çimento matrisi elde edilir. Bunun yanında; yerleştirme kolaylığı, homojen agrega gradasyonu, uzun kürleme de geçirimsiz beton dizaynına katkıda bulunur. Beton yaşının ilerlemesi ile birlikte geçirgenlikte de azalma gözlenir. Gün Geçirim Katsayısı (cm/s x ) Taze Beton 20,000, , , Final Durum 6 4

5 Beton geçiriminin yüksek olması durumunda karşılaşılabilecek örnekler: 5

6 Geçirgenliği Yüksek Betonlarda Görülebilecek Deformasyonlar; Sülfat Atakları Alkali-Silika Reaksiyonları Çiçeklenme Karbonatlaşma Donma-Çözülme Etkisi Klor Atakları Bunlara Bağlı Çatlak ve Korozyonlar 6

7 Beton geçirgenliğinin potansiyel sebepleri; Yüksek Su/çimento Oranı Kürleme Koşulları (Özellikle ilk 7 gün) Kürleme Süresinin Yetersizliği Yanlış Agrega Kullanımı Katkı Seçimi 7

8 Mineral Katkı Etkisi Mineral katkıların en önemli ortak özelliği betonun ileri yaş basınç dayanımını arttırmaları ve geçirgenliği azaltmalarıdır. Bunun nedeni, mineral katkıların çimento ve su reaksiyonu sonucu oluşan bileşenlerle tepkimeye girmesi ve daha sağlam bir yapı oluşturmasıdır. Çimento ve su arasında gerçekleşen hidratasyon reaksiyonu sonucu betona dayanım sağlayan C-S-H jeli, Ca(OH) 2, etrenjit, monosülfohidrat ve çeşitli hidratlar ortaya çıkar. Mineral katkılar Ca(OH) 2 ile ikinci bir tepkime yaparak daha fazla miktarda C-S-H oluşturur. Ca(OH) 2 miktarının azalması ve C-S-H miktarının artması özellikle dayanım, dayanıklılık ve agrega-çimento hamuru aderansı açısından olumludur. 8

9 Mineral Katkı Etkisi 9

10 Mineral Katkı Etkisi Şekil 1 ve 2 de görüldüğü gibi katkılı çimentoyla üretilen betonda C-S-H oranı artmakta ve agrega çimento hamuru arasında Ca(OH) 2 oranı azalmaktadır. Bunun sonucu daha kuvvetli bir aderans sağlanmaktadır. Mineral katkılar puzolanik özellikte olduğu için kendinden önceki tepkimenin ürünlerine ihtiyaç duyar. Bu nedenle özellikle betonda hidratasyon reaksiyonu daha uzun sürmekte ve ileri yaşlarda daha sağlam, daha az boşluklu bir yapı oluşmaktadır. 10

11 Mineral Katkı Etkisi Yüksek Fırın Cürufu Karışımda cüruf kullanımının çimento parametreleri üzerine etkisini incelediğimizde beton geçirimsizliği noktasında katkı sağladığını görüyoruz. 11

12 Son yıllarda, cüruf, uçucu kül, silis dumanı gibi endüstriyel yan ürünlerin çimento ve betonda mineral katkı olarak kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Bu mineral katkılar sadece ekonomik ve çevresel boyutta yarar sağlamakla kalmamakta, aynı zamanda uygun katkı seçimi, karışım oranları ve kür teknikleriyle beton geçirimliliğini düşürerek beton durabilitesini de iyileştirmektedir. Su işleme derinliği ölçümü 12

13 Islak Kür Süresinin Etkisi Çimento hidratasyonun tam olgunluğa ulaşabilmesi için gerekli süre, büyük ölçüde su/çimento oranına ve ıslak kür süresine bağlıdır. Aynı kür koşullarında saklanan çimento hamurlarında kapiler boşlukların arasındaki bağların kesilmesi (bloke edilmesi) için gerekli süre su/çimento oranına bağlı olarak artmaktadır. Örneğin su/çimento oranı 0.40 değerinde kapiler boşlukların bloke edilmesi için gerekli olgunluk süresi 3 gün iken su/çimento oranı 0.70 değerine ulaştığında bu süre 1 yıldır.. 13

14 Islak Kür Süresinin Etkisi Kürleme süresi ne kadar uzun olursa geçirimliliğinin de o kadar düşük olduğu görülmüş, mukavemetin de gözlemlenmiştir. düzenli kürleme ile arttırıldığı 14

15 Geçirimlilik cm/sn Çimentolu Sistemlerde Geçirgenlik Su/Çimento Oranının Etkisi Su/çimento oranı 0,4 değerinden 0,7 ye çıkarken mukavemeti %60 oranında azalttığı, 0,6 dan 0,7 değerine çıkarken de 6 kat daha geçirimli bir sistem elde edildiği gözlemlenmiştir. Su/çimento Oranı 15

16 Su/Çimento Oranının Etkisi Su/çimento oranı mukavemet, geçirimlilik ve işlenebilirlik göz önüne alınarak ayarlanmalıdır. 16

17 Kaynaklar 1. Kosmatka, Steven H., Kerkhoff, Panarese., William, Design and Control of Concerete Mixtures Portland Cement Association Publication, Folliardi, K., Concrete Durability, CTR Symposium Presentation, Erdoğan, Turhan Y., Beton Malzemeleri Türkiye Hazır Beton Birliği Yayını., ISBN , 277s, Siddique, R., Khan, Ikbal., Supplementary Cementing Materials. Springer, ISBN , 304s, Hewlett, Peter C., Lea s Chemistry of Cement and Concrete, Elsevier Science&Technolgy Books., ISBN , 1066s,

18 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi TEŞEKKÜRLER Her türlü soru ve bilgi için.. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Toroslar Mah. Tekke Cad Yenitaşkent/MERSİN T: / C: F: M: 18