Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
Günümüzde farklı sektörlerde doğan farklı ihtiyaçlar için (aside karşı dayanım, kararlı boyutsal yapı, yüksek sıcaklık, erken mukavemet, hızlı priz, çatlaksız yapı) çözümler üretilmektedir. Kanalizasyon ve içme suyu boruları da bulundukları asidik ortamdan dolayı özel üretime ihtiyaç duyulan yapı elemanlarından bir tanesidir. Bu sebeple iç yüzey kaplamalarında standart portland çimentosu yerine kalsiyum alüminat çimentolarının (CAC) kullanımı önerilmekte ve bu sayede kanalizasyon yapılarının daha uzun ömürlü olmaları sağlanabilmektedir. 2
Kanalizasyon Borularında Aşınma Süreci: H 2 S gazı kanalizasyon sularında açığa çıkar. Bu gaz nem ile birlikte boru yüzeyine tutularak absorbe edilir. H 2 S oksidasyona uğrar ve H 2 SO 4 sülfirik aside dönüşür. Çimento yüzeyinden asit atakları başlar. Yüzey aşınmaları ve delinmeler oluşmaya başlar. 3
Akışkan hızının çok düşük olması (0,6-0,8 m/s) sebebi ile iç yüzeylerde gerçekleşen asit saldırısı mekanizması şu şekilde gerçekleşir; Atık su içerisindeki oksijen eksikliği sebebi ile sülfatlar anaerobik bakteriler tarafından sülfit iyonlarına dönüştürülür. Akışkan içerisindeki H 2 S oranının artması ile tekrar denge durumuna geçmek isteyen sistem, H 2 S leri atmaya çalışır. Kanalizasyon içerisinden kondense olan neme tutunan sülfit iyonları nem ile birlikte boru çeperlerine ve duvarlara yapışır. 4
Yüzeydeki ph düşer ve oluşan asidik ortamda H 2 S gazı sülfirik asit oluşturmak üzere tiyobasil bakterileri tarafından oksitlenir. H 2 SO 4 beton içerisindeki alkaliler ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonatların dihidratlara dönüşmesine sebep olur. Dihidratlar yüksek hacimli, aside ve suya dayanıksız olduğu için kanalizasyon boru çeperlerinde korozyonlar oluşur. 5
Boru yapımı için malzeme seçimi: Duvar kalınlığının arttırılması: Atık su kanalının ömrü direk olarak et kalınlığına bağlıdır. Donatı üzerindeki çimento kalınlığı ne kadar fazla ise alkalinite o kadar yüksektir. Alkalinitenin arttırılması: Silissi agregaların alkalinitesi düşük olduğundan kullanımı yasaktır. Dolomitik agregalar silisli agregalardan 6 kat daha yüksek alkaliniteye sahiptir. Fakat pratikte beton aşındıkça agregalar da düştüğü için 2-3 kat daha dayanıklıdır. 6
Kanalizasyon yapımı için malzeme seçimi: Duvar kalınlığı ve alkalinitenin birlikte arttırılması: İki yöntemin birlikte kullanılması yerine korozyona daha dayanıklı malzeme kullanımı daha pratik ve ekonomik bir çözümdür. Boru yüzeylerinin sülfata dayanıklı inert madde ile kaplanması: Vitrifiye kil ve çeşitli plastikler sülfirik asit atağına karşı dayanaklı maddelerdir. Plastik kaplamalar 60 yıldır Amerika dan kullanılmaktadır fakat pahalı bir yöntemdir. 7
Kanalizasyon yapımı için malzeme seçimi: Bu sebeplerden ötürü Güney Afrika bölgesinde kanalizasyon kanalları kalsiyum alüminat çimentosu ve dolomitik kalker ile oluşturulan beton; boru iç yüzeylerinde kullanılarak ekonomik ve pratikte oluşan sorunların önüne geçilmiştir. İç yüzeyde CAC kullanılırken, borunun asidik ortama maruz kalmayan kısımlarında portland çimentosu ve silis agregası kullanılarak maliyet düşürülmüş ve çok kalın boru kalınlıklarına ihtiyaç ortadan kalkmıştır. 8
TS EN 10298 boru standardına göre standardına göre farklı su kanallarında kullanılacak boruların imalatında kullanılabilecek çimentolar aşağıda belirtilmiştir; 9
Tablo 1. Virginya da Kanalizasyonlarda Gerçekleştirilen Korozyon Deney Sonuçları Madde Kalınlık (mm) Alkalinite (%) Tahmini Korozyon (mm/yıl) Gerçekleşen (mm) Gerçekleşen (mm/yıl) Dizayn OPC/SIL 64 0,16 7,9 CAC/SIL 64 0,25 5,1 OPC/DOL 77 0,95 1,3 FC 31 0,85 1,5 Gerçekleşen OPC/SIL 64 0,20 6,3 30+ 6+ CAC/SIL 64 0,45 2,8 5-10 1-2 OPC/DOL 77 0,70 1,8 10-15 2-3 FC 31 0,65 1,9 10-12 2+ 10
Çimento, agrega ve kaplama çeşidinin korozyona etkisini gösteren Tablo 1 e göre; Gerçekleşmesi beklenen ve gerçekleşen korozyonlar arasında farklar mevcuttur. Beklenen; korozyonların alkalintenin artması ile ters orantılı olarak azalmasıdır. Fakat Kalsiyum Alüminat Çimentosu kullanıldığında alkalinite orta seviyede olmasına rağmen en az aşınmaya uğrayan çimento olmuştur. CAC ın sahip olduğu nötrleştirme etkisinin sonucu korozyon derinliği 1-2 mm/yıl ile sınırlı kalmıştır. Kısaltmalar : OPC = Portland çimentosu DOL = Dolomitik agrega SIL = Silissi agrega FC = Fiber içeren portland çimentosu 11
CAC/SIL beklenenden çok daha iyi sonuçlar vererek OPC/SIL ile elde edilen betondan 6 kat daha az korozyona uğramıştır. 12
13 Kanalizasyonlarda CAC Kullanımı
Kalsiyum Alüminat Çimentosu harçları genel olarak ; Çimento kaplama malzemesi boru iç çeperinden tutunma sağlayıp dirençli bir yapı oluşur Biyonejik korozyona karşı kesin sonuç sağlar Asit, Sülfat saldırılarına karşı iç çeperde direnç Onarım kolaylığı sağlar Tamamen yerli hammadde ve kaynaklarla üretilir 14
Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi TEŞEKKÜRLER Her türlü soru ve bilgi için.. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Toroslar Mah. Tekke Cad. 33013 Yenitaşkent/MERSİN T: 00.90.324 241 23 37 / 241 23 44 C: 00.90.505 462 00 52 F: 00.90.324 454 00 52 15