4. SU 4.1 GİRİŞ Karışım suyu: Kür Suyu (Bakım Suyu): Yıkama Suyu:

Transkript

1 1 4. SU 4.1 GİRİŞ Betonla ilgili işlemlerde, suyun değişik kullanım amaçları vardır. Bu amaçların her birinde, özellikle beton karışımının hazırlanmasında, kullanılacak suyun uygun kalitede olması, beton özelliklerini olumsuz etkileyebilecek yabancı maddeleri içermemesi gerekir. Karışım suyu: Çimento ve agreganın yanında, betonu oluşturan bir diğer temel malzeme sudur. Karışım suyunun iki önemli görevi vardır: 1) Çimento ile birleşerek hidratasyonun oluşmasını sağlamak. 2) Betonun karılma işleminde agrega ve çimento tanelerinin yüzeyini ıslatarak üretilen taze betonun karışımında istenilen işlenebilmeyi (segregasyon olmadan, betonun kolayca karılmasını, yerleştirilmesini, sıkıştırılmasını, yüzeyinin düzeltilmesini) sağlamak. Beton üretiminde kullanılacak karışım suyunun kalitesi ve miktarı betonu özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Beton karışımında kullanılacak suyun içinde istenmeyen miktarlarda yabancı maddelerin bulunması durumunda, çimento ve su arasında kimyasal reaksiyonların hızı ve hidratasyonun seyri etkilenmektedir. Buna bağlı olarak, taze betonun priz süresi, sertleşmiş betonun dayanımı ve dayanıklılığı etkilenmektedir. Ayrıca betonarme yapılardaki betonun içerisinde yer alan demir donatılar daha kolay ve daha çok miktarda korozyon gösterebilmektedir. (Betonun içerisinde, çimentonun hidratasyonunu ve taze betonun istenen işlenebilmesini sağlayabilecek miktarda karışım suyu kullanılmalıdır. Gerekenden daha az miktarda su kullanıldığı takdirde, yeterli hidratasyon ve işlenebilme elde edilememektedir. Gerekenden daha çok miktarda su kullanıldığı takdirde ise, betonun içerisindeki boşluklar artmakta, sertleşmiş betonun dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır. O nedenle, beton karışımında yer alacak su miktarının beton özellikleri üzerinde çok önemli etkisi bulunmaktadır. Ancak bu bölümde su kalitesinin beton özelliklerini nasıl etkilediği üzerinde durulmaktadır. Kür Suyu (Bakım Suyu): Betondan istenen dayanım ve dayanıklılığın elde edilebilmesi için, betonun içerisinde yer alan su ile çimento arasındaki reaksiyonların engellenmemesi gerekir. O nedenle, yerine yerleştirilmiş olan taze betonun içindeki suyun buharlaşarak azalmaması için, taze betona ilk bir-iki hafta süreyle çeşitli kür yöntemleri uygulanır. Bu yöntemler arasında en çok kullanılanı, beton yüzeyinin sulandığı veya ıslak bezlerle örtülü tutulduğu yöntemdir. Kür suyunun kalitesi, beton karışımında kullanılan suyun kalitesi kadar önemli olmasa da, kür suyu olarak kullanılacak suyun içinde de betonda zararlı kimyasal olaylara yol açacak veya beton yüzeyinin lekelenmesine neden olabilecek yabancı maddelerin bulunmaması gerekir. Yıkama Suyu: Beton yapımında kullanılacak agregalarda bulunabilecek kil, silt, organik madde gibi yabancı maddeler beton özelliklerini olumsuz etkilediğinden, agregaların beton yapımı öncesinde yıkama işlemine tabi tutulmaları gerekir. Ancak, yıkama suyu olarak kullanılan su fazla miktarda yabancı madde içerdiği takdirde, agrega taneleri kuruduktan sonra da tanelerin yüzeyinde yapışık olarak kalan bu maddeler, beton üretimi esnasında agregayla birlikte beton karışımının içerisine girebilir ve zararlı olabilir. Beton karılma işlemi tamamlandıktan sonra, betoniyeri temizlemek amacıyla kullanılan yıkama suyunun içinde de betona zararlı olabilecek yabancı maddelerin bulunmaması gerekir. Bu maddelerin bir miktarı betoniyerin iç yüzeyine yapışarak, bir sonraki betonun karılması işleminde betonun içine girerek olumsuz etki yapabilir.

2 2 4.2 Beton Karışımında Kullanılan Sular ve İçerdikleri Yabancı Maddeler Şehir ve kasabalardaki yapılar için üretilen betonların karışımında, genellikle, belediyeler tarafından sağlanan ve içilebilir nitelikteki musluk suları kullanılmaktadır. Kırsal kesimdeki çeşitli yapıların beton karışımlarında kullanılan sular çeşmelerden, kuyulardan, derelerden, göllerden hattan denizlerden elde edilebilmektedir. Değişik kaynaklardan elde edilen suların içerisinde değişik türlerde ve değişik miktarlarda yabancı maddeler bulunabilir. Bu maddelerin bazıları şunlardır: Kil, silt, yosunlu madde, şeker, kalsiyum, magnezyum, sodyum, klorür, sülfat, değişik türdeki tuzlar, asitler ve yağ. İçilebilir nitelikteki şehir suları da, bilindiği gibi, tamamen saf değildir. Bu suların içinde de değişik miktarda yabancı maddeler bulunmaktadır. 4.3 Karışım Suyunda Bulunan Aşırı Miktardaki Yabancı Maddelerin Betonun Özelliklerine Etkileri Karışım suyunda bulunan çeşitli yabancı maddeler, miktarlarına bağlı olarak, taze ve sertleşmiş betonun bir çok özelliğini olumsuz etkileyebilmektedir. Bu maddelerin etkileri aşağıda özetlenmektedir: Kil ve silt içeren sular (bulanık sular): Karışım suyu içinde bulunabilecek kil, silt, taşunu gibi maddelerin oranının %0.2 den yüksek olması durumunda, taze betonun işlenebilirliği azalmaktadır. Sabit bir işlenebilme (kıvam) elde edebilmek için, beton karışımında daha çok miktarda su kullanılması gerekmektedir. Bunun sonucu sertleşmiş betonun büzülmesi artmakta, dayanım ve dayanıklılığı azalmaktadır. Ayrıca, beton yüzeyinde lekeler oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır. Organik maddeler, şeker, yosun: Karışım suyunda bir miktar humusun (çürümüş yapraklardan veya diğer bitkisel maddelerden oluşan katkıların) bulunması durumunda, bu maddelerin içerdiği asit, taze betonun priz süresini geciktirmekte, sertleşmiş betonun dayanımını azaltmaktadır. Karışım suyunda bulunacak şeker miktarı çimentonun priz süresini etkilemektedir. O nedenle sudaki şeker miktarının %0.05 den fazla olması istenmemektedir. Bu miktarda çok az bir miktar daha fazla şeker bulunduğu takdirde çimentonun prizi gecikmektedir. Bataklıklardan elde edilen suların içinde bir miktar yosun bulunabilmektedir. Karışım suyu olarak kullanılan yosunlu sular, betonun içine çok büyük miktarda hava sürüklenmesine ve beton dayanımının düşük olmasına yol açmaktadır. Yağ: Endüstriyel atık sularda bazen bir miktar mineral yağlar bulunabilmektedir. Bu tür yağlar, hayvanlardan veya nebatlardan elde edilen yağlar kadar betona zararlı olmamakla birlikte, yine de karışım suyu içinde fazla miktarda bulunması istenmemektedir. Çimentonun %2 sinden fazla mineral yağ içeren sularla yapılan betonların basınç dayanımlarında %20 civarında azalma olmaktadır. Karbonatlar ve Bikarbonatlar: Kalsiyum bikarbonat (Ca(HCO3)2) ve magnezyum bikarbonat (Mg(HCO3)2) içeren sulardaki kalsiyum ve magnezyum iyonları su içinde kolayca erimemektedirler. Sudaki bu iyonlar fazla miktarda bulundukları takdirde, (%0.04 ün üzerinde) beton dayanımı olumsuz etkilenmektedir.

3 3 Kalsiyum klorür, sodyum klorür, magnezyum klorür: beton yapımında kullanılacak suyun içerisinde klor iyonlarının fazla miktarda bulunması durumunda, betonun ilk günlerdeki dayanımı birazcık daha yüksek olmakta, nihai dayanımı %30 civarında azalmaktadır. Ayrıca klor iyonları, betonarme yapılarda demir donatıların korozyonuna yol açmakta, korozyonu hızlandırmaktadır. O nedenle, karışım suyu, mümkün olabildiği kadar az miktarda klor içermelidir. Sodyum sülfat, magnezyum sülfat: Karışım suyu içinde fazla miktarda sülfat bulunması durumunda, çimentonun C3A ana bileşeni ile sülfat arasındaki reaksiyonlar sonucunda çok büyük genleşme kapasitesine sahip olan etrenjit oluşmakta, sertleşmşi beton çatlayıp kırılabilmektedir. Fosfat, arsenat, borat, demir tuzları: Suyun içinde fazla miktarda fosfat, arsenat, borat gibi tuzların bulunması durumunda, taze betonun prizi gecikmekte, sertleşmiş betonun dayanımı azalmaktadır. Doğal olarak, yer altı sularında % %0.003 den daha fazla demir bulunmamaktadır. Ancak, asitli maden suları fazla miktarda demir içerebilmektedir. Suyun içinde %4 den fazla demir iyonunun bulunması durumunda hem beton prizi gecikmekte hem de beton dayanımı olumsuz etkilenmektedir. Asitler: Karışım suyu içinde fazla miktarda hidroklorik asit, sülfirik asit, asetik asit (sirke asiti), laktik asit (süt asiti), gibi organik asitlerin bulunması durumunda, bu asitler, betonun içindeki çimentonun hidratasyonu sonucunda oluşmuş olan kalsiyum hidroksitin çözünmesine yol açmaktadır. Kapilarite olayı etkisiyle betonun yüzeyine çıkan tuzlu suların buharlaşmasıyla, sertleşmiş betonun yüzeyinde çiçeklenme olarak adlandırılan tuz tabakaları oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır. Ayrıca, betonun içindeki kalsiyum hidroksitin çözünmesiyle, beton daha gözenekli, duruma gelmektedir. Betonun dayanımı ve dayanıklılığı olumsuz etkilenmektedir. Sodyum hidroksit, potasyum hidroksit: Fazla miktarda sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit içeren alkalinli sular beton dayanımının azalmasına yol açmaktadır. Ayrıca betonun içinde fazla miktarda alkali bulunması, reaktif agregalar içeren betonlarda alkali-agrega reaksiyonuna yol açabilmektedir. Büyük genleşmelere neden olan bu reaksiyon, sertleşmiş betonun dayanıklılığını olumsuz etkilemektedir. 4.4 Beton Karışımında Deniz Suyu Kullanılmasının Betonun Özelliklerine Etkisi Deniz suları değişik türlerde ve miktarlarda yabancı madde içerir. Deniz suyundaki tuzların yaklaşık %78 ini soyum klorür, %10 unu magnezyum klorürü oluşturur. Beton karışımında deniz suyu kullanılması, betonun prizini hızlandırır. Hatta ilk günlerdeki dayanımı birazcık arttırır (Bu durum sudaki klorürlerden kaynaklanmaktadır). Ancak betonun nihai dayanımında %10-20 kadar azalma olur. Deniz suyunun yol açtığı bir başka çok önemli olumsuzluk, içerdiği yüksek miktardaki yüksek miktardaki klorür iyonu nedeniyle, betonarme yapılarda demir donatıların korozyonunu arttırmasıdır. O nedenle ön gerilmeli betonların yapımında kesinlikle deniz suyu kullanılmamalıdır. Betonarme yapıların betonlarının üretiminde de deniz suyu kullanımından mümkün olduğu kadar kaçınılmalıdır. Deniz suları ile yapılan betonlar, daha çok çiçeklenme gösterir. Beton yüzeyinin görünümü bozulur. Betonun dayanıklılığı azalır.

4 4 4.5 Beton Karışımında Kullanılmaya Uygun Kalitedeki Suyun Tanımı Çok uzun yıllardan beri, iyi su tanımı için, mühendisler tarafından benimsenmiş olan şöyle bir kural vardır: su içilebilir ise, beton karışımında kullanılmaya uygundur İçilebilir suların beton karışımında kullanılmasıyla, beton özelliklerinde çoğu zaman olumsuzluk görülmemekle birlikte, böyle bir genelleme yapılması yine de tam olarak doğru değildir. Çünkü, fazla miktarda şeker veya gaz içeren sular i.ilebilmekle beraber. Beton karışımı için uygun olmamaktadır. Öte yandan, içilemeyecek fakat beton karışımı için kullanılmaya uygun sular da mevcuttur. Beton karışımında kullanılmaya uygun (iyi kalitedeki) su, betonun prizine, dayanımına, dayanıklılığına ve görünümüne olumsuz etki yapabilecek türde ve miktarda yabancı maddeler içermeyen sudur. TS 500 e göre Karışım suyu asit reaksiyon göstermemelidir (ph>7.0); bu suyun içerisinde agresif karbonik asit, mangan bileşikleri, amonyum tuzları, serbest klor, yağlar, organik maddeler, endüstri atıkları bulunmamalıdır, tuz miktarı en çok 15g/lt olmalıdır; madeni tuz (askıda yüzer olarak) miktarı 2 g/lt yi geçmemelidir. 4.6 Karışım Suyunun Uygunluğunun Araştırılması İçin Kullanılan Deneysel Yöntemler Bataklık suları, asitli sular, alkalili sular, endüstriyel tesislerden çıkan sular, beton kalitesine zararlı olabilmektedir. Suyun kokusu, rengi, tadı alışılmıştan farklı ise, veya su bulanık ise, veya karıştırıldığında gaz çıkartıyor, köpük yaratıyor ise, bu tür suların beton yapımında karışım suyu olarak kullanılmalarından şüphe edilmelidir. Karışım suyu olarak kullanılacak suyun uygun kalitede olup olmadığını araştırmak için üç değişik yöntem uygulanmaktadır: 1) Kimyasal analiz yöntemi: Bu yöntemde, şüpheli sudan alınan su numunesinin ph değeri, kokusu, sertliği, magnezyum, amonyum, sülfat, klorür gibi yabancı madde içeriği kimyasal analizle tesbit edilmektedir. Suyun içerisinde bulunan yabancı maddelerin miktarları kimyasal analizle tesbit edildikten sonra, be değerler, beton standartlarında belirtilmiş olan sınır değerlerle karşılaştırılmaktadır. Standartların dışında beton karışımında kullanılabilecek uygun suda yer alabilecek yabancı maddelerin maksimum miktarları literatürde verilmektedir. Bu değerler, standartlar tarafından sınır değerler olarak belirtilmemiş olmakla beraber, araştırmalar sonucunda elde edilmişlerdir. O nedenle, şüpheli suyun kalitesinin araştırılmasında, aşağıdaki çizelgede verilen sınır değerler yardımcı olabilmektedir. 2) Karışım suyunun çimento priz süresine etkisinin araştırılması yöntemi: Önce, uygun bir çimento ve iyi su ile çimento hamuru hazırlanarak çimentonun priz alma süresi bulunur (iyi su olarak saf su veya daha önce kullanılarak beton yapımı için uygun olduğu görülen su kullanılır.). Daha sonra, aynı çimento ile şüpheli su kullanılarak bir çimento hamuru hazırlanır ve priz süresi bulunur. Her iki çimento hamurunun priz başlama süresi arasında 30 dakikadan fazla fark olmamalıdır. 3) Karışım suyunun beton dayanımına etkisinin araştırılması yöntemi: Bu yöntemde, birisinde şüpheli su ve diğerinde iyi su kullanılan iki beton üretilir. Betonların üretiminde, aynı kalitedeki çimento, agrega ve aynı miktarlardaki malzeme oranları kullanılır. Altışar adet numune üretilir. Her betondan üçer adet numune 7 gün sonunda ve üçer adet numune 28 gün sonunda basınç dayanımına tabi tutularak, betonların 7 ve 28 günlük ortalama basınç dayanımları elde edilir. Şüpheli suyun beton karışımı için uygun olduğuna kanaat getirebilmek için, bu su ile yapılan betonların 7 ve 28 günlük

5 5 ortalama basınç dayanımlarının, iyi su ile yapılan betonların 7 ve 28 günlük ortalama basınç dayanımlarının en az %90 ı kadar olmaları gerekir. Çizelge: Beton karışım suyu içinde bulunabilecek yabancı maddelerin müsaade edilebilir miktarları Yabancı Madde Bulunabilecek Maksimum Konsantrasyon Kil ve silt gibi katı maddeler 0.2 Yağ Çimento ağırlığının %2 si Yosunlu maddeler % Şeker %0.05 Kalsiyum ve magnezyum bikarbonatlar %0.04 Alkali karbonatlar ve bikarbonatlar %0.1 Kalsiyum klorür Çimento ağırlığının %2 si Sodyum klorür %2.0 Magnezyum klorür %4.0 Sodyum sülfat %1.0 Magnezyum sülfat %4.0 Fosfat, arsenat, borat %0.05 Demir tuzları %4.0 Hidroklorik ve sülfürik asitler %1.0 Sodyum hidroksit Çimento ağırlığının %0.5 i Potasyum hidroksit Çimento ağırlığının %1.2 si 4.7 Betonun Kürü (Bakımı) İçin Kullanılacak Suyun Kalitesi Betonun kürü i.in kullanılacak su, sertleşmiş betonda hacim değişikliğine yol açacak, veya betonun yüzeyinde lekeler oluşturabilecek türde veya miktarda yabancı maddeler içermemelidir. Türk standartlarında betonda kür suyu olarak kullanılacak suyun kalitesine dair değerler verilmemektedir.