Çimentoya Sülfat Etkileri Ve Traslar Hakkında Genel Bilgi

1SÜLFAT ETKİLERİ VE TRASLAR HAKKINDA GENEL BİLGİLER:

11Portland Çimentolarının Sülfata Dayanımı :

111Portland Çimentoları ve Sülfat İyonları Arasındaki Reaksiyonlar:

Sülfatlar genellikle sodyum, potasyum, kalsiyuım veya magnezyum tuzu olarak toprakta ,yeraltı suyunda, atık sularda, deniz suyunda, yağmur suyunda , kirli havada ve beton ag-regalarında bulunurlar

Bunun dışında , düşük seviyeli nükleer atıklar da ( Low level nuclear waste ) sülfat içer-mekte olup, içerisinde saklandıkları betonarme yeraltı depolarını sülfat korozyonuna uğ- ratabilmektedir

Sülfatın betona etkisi, hidrate Portland çimentosu ile sülfat iyonları arsında meydana ge- len kimyasal reaksiyonlar yoluyla olurBu etki genelde iki ayrı şekilde meydana gelir:

1Genişleme,

2Mukavemetin zaman içinde giderek düşmesi ve bu olayla birlikte kütle azalması

Sülfatlarla, çimento arasındaki önemli bir etkenin de sülfatın katyonunun cinsinden kay-naklandığı unutulmamalıdır

Öte yandan beton genişleyince çatlamaya başlarBu çatlamalar sonucunda betonun ge-çirgenliği çoğalır ve böylece agresif suyun içeriye girişi daha kolaylaşmış olur

Sülfat etkisi olayında, C 3 A ve alçitaşının hidratasyonu sırasında ortaya çıkan çözünebilir sülfatlar ve Kalsiyumhidroksidin dış ortamdan gelen sülfatlarla birleşmesi sözkonusu-dur

Çimentonun hidratasyonu sırasında C 3 A ( 3CaO-Al 2 O 3 ) oranı %5’ten fazla olan Portland çimentolarında bu Sülfoaluminatların çoğu Monosülfoaluminat (C 3 ACSH 18 ) olarak meydana gelirEğer C3A oranı %8’den fazla ise hidratasyon ürünleri ayrıca C 3 ACSH 18 içereceklerdirÇimento hamurunda CH ( Ca(OH) 2 ,kireç ) bulunması halinde bu hamur,sülfat iyonları ile karşılaşırsa, alüminat içeren her iki hidrat, etrenjite (C 3 ACSH 32 ) dönüşürAşağıda bu kimyasal reaksiyonlar gösterilmiştir

C 3 ACSH 18 + 2CH + 2S + 12H C 3 ACSH 32 ………(1)

C 3 ACHH 18 + 2CH + 3S + 11H C 3 ACSH 32 ………(2)

( C : CaO , A : Al 2 O 3 , S : SO 4 , H : H 2 O )

Burada C 3 A oranı ve çimentonu inceliği de önem kazanmaktadırÇimentoda C 3 A oranı %10’dan büyük ve SO 3 miktarı yüksek ise, çimentonun incelik faktörü diğer faktörlerin üzerinde bir önem kazanırBuradan, çimento ne kadar az SO 3 içeriyorsa ve çok ince de-ğilse, sülfata karşı o kadar dayanıklıdır sonucu çıkarılabilir

MEHTA ; sülfatlarla ilgili olarak oluşan genişlemelere etrenjitin neden olduğuna ait bir fikir birliği olmakla birlikte, etrenjit formasyonunun genişlemeye sebep olma şekillerin-de tam bir anlaşma yoktur, demektedirÇoğu araştırmacılar genişlemeye sebep olan fak- törleri genellikle iki farklı nedene dayandırmaktadırlar:

1Etrenjit kristallerinin büyümesi ile ortaya çıkan basınç,

2Nispeten az kristalize olmuş etrenjit tarafıdan alkalin ortamda suyun adsorbe edilmesi ve bunun sonucunda meydana gelen şişme

Bunlara ek olarak katyon değişim reaksiyonlarından doğan alçı oluşumu da nispeten dü- şük düzeyde genişlemelere neden olurMEHTA’nın kimyasal reaksiyonlar ile ilgili yap-tığı gözlemlere göre sertleimiş çimento hamurunun alçı tarafından hasara uğratılması, sertliğin ve mukavemetin azalması ve bunları genişlemenin ve kırılmanın izlemesi şek-linde olmaktadır

Sülfatların sertleşmiş çimento hamuru içerisine yaptıkları difüzyonun oranı, hamurun difüzyon karakteristiklerine ve sülfat iyonlarının konsantrasyonuna bağlıdırHamurun difüzyon karakteristikleri onun fiziksel ve kimyasal yapısına bağlıdırGözenek boyutu olarak açıklanabilen fiziksel yapı bir takım permeabilite testleri ile karakterize edilebi -lirFakat ölçülen permeabilite değerleri ile gözenek boyutları arasındaki ilişki tartışılabi- lir bir olaydırKimyasal yapı ise doygun ve düzensiz gözenekler arasındaki difüzyon olayında önemlidir

112Sülfat Katyonlarının, Sülfat Korozyonundaki Etkileri :

Sülfat eriyiklerinde CaSO 4 dışında çoğunlukla mevcut olan iki katyonu ( Na ve Mg ) ele alalım, ve bunların kireç ve silikatlarla olan reaksiyonlarını izleyelim:

NaSO 4 + Ca(OH) 2 + 2H 2 O CaSO 4 2H 2 O + 2NaOH………(3)

MgSO 4 + Ca(OH) 2 + 2H 2 O CaSO 4 2H 2 O + Mg(OH) 2 ……(4)

3MgSO 4 +3CaO2SiO 2 3H 2 O + 8H 2 O 3(CaSO42H 2 O) + 3Mg(OH) 2 +

+2SiO 2 H 2 O………(5)

Yukarıda gösterilen iyon değiştirme reaksiyonlarında, reaksiyon ürünü olarak alçıtaşı (CaSO 4 2H 2 O) çıkmaktaHacim genişlemesi ile meydana gelen alçıtaşı sülfat etkimesi-nin birinci aşamasıdır; alçıtaşı sonradan daha büyük bir hacim genleşmesine yol açan etrenjite dönüşebilirAlçıtaşının su içerisinde nispeten çözülebilir karaktere sahip olması ve sağlam yapılı silikatların dahi MgSO 4 durumunda çözünür bir maddeye dönüşmeleri ve çimentonun esas taşıyıcı ögelerinin bozulması hasarın nedenleridir

Öte yandan MgSO 4 ile CSH arasındaki reaksiyondan meydana çıkan Mg(OH) 2 beton yü- zeyini ve gözenekleri erimeyen bir jel meydana getirerek tıkar ve zararlı sülfat sularının beton içerisine nüfuzunu önlemek suretiyle etrenjit oluşumunu önlerFakat uzun vadede Mg(OH) 2 (Diğer adıyla brüsit) reksiyonunun ortaya çıkardığı 2SiO 2 H 2 O (silis jeli) ile birleşerek magnezyum silikata dönüşürMagnezyum silikat ise, kalsiyum silikatın aksine bağlıyıcı nitelikten yoksundur

(4)Reaksiyonunda da görülebileceği gibi MgSO 4, kireçle reaksiyona girerek alçıtaşı oluş- turmaktadırAncak kirecin az olduğu ortamlarda MgSO 4 kireç yerine direkt olarak sili-katlarla reaksiyona girebilecek ve esas yapıyı bozmak suretiyle betona zarar verecektir Örneğin, puzolanlı çimentolarda, puzolan kireci bağladığından dolayı, kendiliğinden ki- reç fakiri bir ortam doğarBu da MgSO 4 ’ün silikatlarla reaksiyona girmesine sebep ola -cağından, MgSO 4 ’ün silikatlarla reaksiyona girmesine sebep olacağından, MgSO 4 ’ün varolduğu ortamlarda puzolanlı çimentonun kullanılması kaçınılması gereken bir husus kabul edilmelidir

Buna karşılık (3) reaksiyonunda gösterilen Na 2 SO 4 etkisi, MgSO 4 ’e oranla salt etrenjitli sülfat etkisi yönünden daha zararlıdırBurada oluşan NaOH suda çözülebilen bir bileşik- tirErimeyen Mg(OH) 2 jeli gibi betonu tıkamaz ve geçirimliliği azaltarak bir koruma sağlamaz

MADEJ yaptığı çalışmalarda Normal Portland Çimentosundan imal edilmiş harç numu-nelerinin, sülfat etkisine bırakıldıkları zaman temel özelliklerinde önemli değişiklikler meydan geldiği gözlemlemiştirBunlar ağırlık artışı, genişleme, elastisite modülünde ve basınç mukavemetlerinde ki büyük değişimlerdirAyrıca numunelerdeki gözeneklerin alçı kristalleri tarafından doldurulmuş oldukları da MADEJ’in gözlemlediği diğer bir konudur

MADEJ, yaptığı deneyler sonucunda sülfat çözeltilerinin etki derecelerini aşağıdaki sıra- ya sokmuştur

Sodyum Sülfat < Magnezyum Sülfat < < Ammonium Sülfat

MADEJ ayrıca sülfat korozyonu olayında, kullanılan çimentonun cinsinin ve reaksiyona girilen sülfat katyonunun ( Na, Mg , NH 4 ) önemli iki ögeyi teşkil ettiğini bildirmektedir

113Sülfat Korozyonu :

Rus bilimadamı VMMOSKVIN “ Hidrolik Yapılardaki Korozyon” konulu araştırma-sında korozyonu 3 tipe ayırmıştır :

1Tip : Düşük sertlikteki suyun hareketiyle yapının yüzeyindeki çimento fazının çözülüp

yıkanmasıyla oluşan korozyon

2Tip : Bir takım kimyasal maddelere sahip suyun, betonun içerisindeki çimento fazının

bazı ana maddeleri ile reaksiyona girerek bunları eritmesi

3Tip : Düşük çözünebilirliğe sahip tuzların betonun gözeneklerinden ve kapilar boşluk-

larından girerek oluşturdukları genişleme sonucundaki korozyon

Deniz suyu 5

4 2

1

3

Şekil 1 : Deniz suyunun etkisinde beton korozyonunun gelişimi

1 Korozyondan etkilenmeyen bölge

21Tip korozyon

33Tip korozyon

4Magnezyum-tuz korozyonu

5Karbonatlaşmış beton tabakası

3Tip korozyona incelemekte olduğumuz sülfat korozyonu da dahildirŞekil 1 ‘ de görüldüğü gibi, sülfat etkisi sonucunda, oluşan korozyon betonun yüzeyinden ziyade daha iç tabakaları etkilemektedir

BICZOK, özellikle sudaki sülfatlı tuzlardan korozyonda suyun durağan veya hareketli olmasının önemini vurgulamıştırDurgun suda suyun içinde çözülmüş olarak bulunan tuzlar, betonun yüzeyi ile reaksiyona girerlerÖrneğin bu şekilde suyun içindeki sodyum sülfat, çimentonun kalsiyumhidroksidi ile reaksiyona girerBu reksiyonun, beraberinde alçıtaşı oluşumunu getirdiğini daha önce belirtmiştikOrtaya çıkan bu alçı, betonun gözeneklerini belirli ölçüde tıkar ve sonuçta agresif suya karşı, beton yüzeyinde bir koruyucu tabaka oluştururBuna benzer şekilde beton yüzeyindeki karbonatlaşma da aynı etkiyi yapmaktadırBu doğal koruma, suyun harekete geçmesine kadar devam eder Harekete geçen su ise, oluşmuş olan tabakayı yıkamak suretiyle inceltir ve agresif suyun içeriye sızmasını mümkün kılar

Portland Çimentosuna karşı en çok tehlike arz eden bileşimler arasında ammonium sülfat, kalsiyum sülfat, magnezyum sülfat ve sodyum sülfat sayılabilirDaha az tehlike arz edenler ise potasyum sülfat ve aluminyum sülfat sayılabilirBarium sülfatve kurşun sülfat suda çözülmediklerinden dolayı beton için bir tehlike arz etmezler

Ammonium sülfat, diğerlerine kıyasla betona daha değişik bir etki yaparSudaki bakterilerle reaksiyona giren ammonium sülfattan sülfirik asit ve nitrik asit oluşurBu şekilde artık bir sülfat etkisinden çok bir asit etkisi sözkonusudurBundan dolayı ammonium sülfata dayanıklı beton yokturAmmonium sülfata dayanıklı beton yoktur

SAKLAMA SÜRESİ

ERİYİKLER SÜLFATA DAYANIKLI NORMAL

PORTLAND ÇİMENTOSU PORTLAND ÇİM

6 AY 1 YIL 2YIL 6 AY 1 YIL 2 YIL

SU 100 100 100 100 100 100

%5 MgSO4 94 80 63 72 44 15

%05 MgSO4 101 95 93 88 75 38

%5 Na2 SO4 91 73 51 52 18 PARÇALANDI

%05 Na2 SO4 101 103 98 100 95 _

Doygun CaSO 4 100 101 102 – 95 95

Tablo 1 : Sülfat eriyiklerinin içinde saklanan beton numulere kıyasla % cinsinden

dayanımları

Tablo 2 ‘de “Department of Scientific & Industrial Research-England” ‘ ta yapılmış deneylerin sonuçları görülmekteTablodan, Na 2 SO 4 ’ ün zararlı olduğu görülmekle birlikte,düşük konsantrasyonlarda MgSO 4 ‘ ün daha zararlı olduğu anlaşılmaktadır

2221212Portland Çimentosu ve Üzerinde Çalışmalar:

Çimento üretimi bugün en çok döner fırınlarda ve yaş usulle yapılmaktadır

Üretimde kullanılan ilkel maddeler kil ve kalker taşıdırKil dolayısıyla çimento bileşimine silis (SiO2), alümin (Al2O3) , demiroksit(Fe2O3), gayrısaflıklar ve kalker taşı dolayısiyle de kireç (CaO) , manyezi (MgO) , ve gayrısaflıklar girmektedirGayrısaflıklar ve alçıtaşı gözönüne alınmazsa , denebilir ki , Portland çimentosunu meydana getiren ilkel maddeler yukarıda adı geçen beş oksitten ibarettir

İlkel maddelerin döner fırında 1500 ° C ‘de pişirilmesi sonucu silis, demiroksit ve alümin , kireçle birleşerek klinkeri meydana getirirlerKlinker içinde şu bileşenler vardır;

Ana Bileşenler;

Trikalsiyum silikat ; 3CaO, SiO2(veya C3S)

Dikalsiyum silikat ; 2CaO, SiO2(veya C2S)

Trikalsiyum alüminat ;3CaO, Al2O3(veya C3A)

Tetrakalsiyum alümino ferit;4CaO,Al203,Fe2O3(veya C4AF)

Diğer Bileşenler;

Serbest CaO, MgO,Cam ,Katı eriyikler, gayri saflıklar

Klinker özel değirmenlerde %2 alçıtaşı (CaSO4, 2H2O) ilavesinden sonra öğütülerek ince toz halinde çimento elde edilirÇimento bileşimi , klinker bileşiminin aynıdır, yalnız prizi geciktirmek için alçıtaşı katılmıştır

Çimentonun %90 ını teşkil eden dört ana bileşenin özellikleri arasında açık farklar vardırÇimento içinde bu bileşenleri farklı oranlarda bulundurmak suretiyle çeşitli maksatlara hizmet edecek farklı çimentolar elde etmek mümkündürMesela Amerika’da aşağıdaki gibi beş tip Portland çimentosu üretilmektedir

Tip I ;Normal Portland çimentosu Genel olarak yapıda kullanmak içindir ve özel bir maksadı yokturBileşimi kabaca %50C 3 S,%30C 2 S,%20 C3A+C4AF+Gayrısaflıklar dan ibarettir

Tip II; Değişik Portland çimentosu Hidratasyon ısısı orta ve sülfat dayanıklılığı orta,C3A miktarı nispeten az olan çimentodur

Tip III ; Yüksek mukavemetli çimento C3S miktarı fazla , öğütme inceliği fazla olan çimentodur

Tip IV ; Hidratasyon ısısı az çimentoC2S miktarı fazladır

Tip V ; Sülfata dayanıklı çimentoC3A miktarı en az olanıdır

Bu çimento tiplerinin kimyasal bileşimleri Tablo ‘de mukayeseli olarak gösterilmiştir

Oksit Analizi Yüzdeleri Tip I Tip II Tip III Tip IV Tip V

Kireç (CaO) 64 63 65 60 64

Silis(SiO2) 21 22 20 24 26

Alümin (Al2O3) 6,5 5 5,5 5 2,5

Demiroksit(Fe2O3) 2,5 4 3 4,5 1,5

Manyezi (MgO) 2,5 3 2,3 3 2,5

Sülfür(SO3) 2,1 1,5 2,5 1,7 2

Yanma kaybı 1,3 1,1 1,5 1,1 1,3

Asitte erimeyen 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

Ana bileşenlerin yüzdeleri

C3S 45 44 53 28 38

C2S 27 31 19 49 43

C3A 11 5 10 4 4

C4AF 8 13 10 12 8

İncelik

Özgül yüzey 1710 1990 2730 1880 1960

325 No’lu elekten geçen % 90,7 94,7 99,5 93,1 93,2

Tablo 23 ÇimentoTiplerinin Ortalama Kimyasal Bileşimleri

223Beton veya Harç Borular :

Beton veya harç borular aşağıdaki yollardan biriyle imal edilirler

1)Basit bir kalıplama ile imal edilen borular,

2)Elle veya mekanik bir şekilde tokmaklama suretiyle yapılan borular,

3)Kalıbın kesitini daraltmak suretiyle sıkıştırılarak yapılan borular,

4)Santrafüj metodu ile imal edilen borular,

5)Amyantlı çimento fibrosiman , everit, eternit,uralit ile imal edilen borular,

1)Basit bir kalıplama ile yapılan borularda kullanılan metod , ancak boru cidarının kafi derecede kalın olmasıyla mümkündürBundan başka lazım gelen akıcılığı temin için fazla miktarda su kullanmak icap eder ki , bu da bu nev’i boruların mukavemetlerinin umumiyetle düşük olmasına sebep olur

2)Adi tokmaklama ister elle veya ister makinalarla olsun, yüksek bir mukavemet ve mükemmel bir sızdırmazlık beklenmeyen boruların imalinde kullanılırHakikaten tokmaklamanın en önemli kusuru , bu şekilde yapılan betonların yeter derecede bir homojenliği haiz bulunmamasıdırTokmakla temas halinde bulunan harç kuvvetli bir tasmana masur kalırsa da , tokmaktan uzak kısımlarda bu tasman miktarı azalmaktadır Bunun neticesinde , bu ameliyeye ne kadar itina gösterilirse gösterilsin boru, porozitesi birbirinden farklı halkalardan teşekkül eder

3)Yarı plastik kıvamı haiz olan harç helezon şeklinde bir kompresörden geçirilirBu kompresörün kesiti, istenilen basınç değerini temin etmek maksadiyle gittikçe daralmaktadırBir harç çemberinin devamlı bir şekilde hareketi sayesinde meydana gelen bu borular, kuvvetli bir şekilde sıkıştırılmıştır

4) ve 5)Santrafüj metodu ile imal edilen borular ve almyantlı çimento boruları için bu kelimelere bakınız

Çimento aglomeraları için , çimentonun ve kumun kalitesi, yoğurma suyu miktarı ve muhafaza şartları bakımından tespit edilmiş olan kaidelere , boruların imalinde de aynen riayet edilmelidir

Kumun en büyük boyutu imal edilecek boruların kalınlığına bağlı olarak seçilmelidir

Harç ,borunun kullanılacağı yere göre muhtelif bileşimi haizdirDrenaj boruları , kanalizasyon mecraları , basınç altında cebri borular ve dumanları boşaltmaya mahsus bacalar halinde farklı bileşimli harç kullanılır

Kanalizasyonlarda , bazı hallerde borunun iç satıhlarının şu maddelerle kaplanması tavsiye edilir:bitümlü sıva ve asitli sular için grekaroları

Beton borularda bilhassa şu noktalar üzerinde dikkat edilmelidir;

Çimento betonlarına saf suların, sülfatlı suların ve çimentonun kirecini eriten karbonik asitli (100gr çimento için 24 saatte 1 litrede 30 mgr)tesirine maruz kaldığını unutmamak lazımdır:Betonun bu tesirlarden kolaylıkla zarar görmesi , suyun yenileşme sür’atine bağlıdır

Sülfürlü dumanlar da betonu tahrip edebilirler

Her hususi hal için özel tedbirlerin alınması lazımdır

Fabrikalardan muhtelif sinai maddeleri ihtiva ederek çıkan suların zararlı tesirleri üzerine de ayrıca dikkat nazarının çekilmesi lüzumsuzdur

Amyantlı çimento ile yapılan borular, poroziteleri çok yüksek olmasından dolayı bu gibi sulardan zarar görürler

Paris Bayındırlık İşleri Müdürlüğünün şartnamesinde çimento borular için aşağıdaki şartlar koşulmaktadır:

1Asgari dozaj : 1m3 beton için 350 kg

2Borular imal edildikten en az 28 gün sonra yerlerine konulacaktır

3Sızdırmazlık mükemmel olmalıdır1 m’lik bir su irtifat altında en ufak bir terleme olmamalıdır

4Porozite veznen %10’u geçmemelidir

5İç basınca karşı mukavemeti 20m Su yüksekliğine tekabül eden 2kg/cm’ ‘den yüksek olmalıdır

6Dış basınç, 1m Uzunluğundaki boru için 1000kg ‘den fazla olmalıdır

7Kuru halde yoğunluk 21’den büyük olmalıdır

8Sınai fabrikaların bulunduğu mıntıkalardan, doğrudan doğruya veya dolayısıyla , zararlı maddeler yapı yerine geliyorsa , çimento boruların kullanılmasına izin verilmemelidirBeton borular bu gibi yerlerde, ancak iç tarafları iyi bir şekilde koruyucu maddelerle kaplandıktan ve idarenin müsaadesi alındıktan sonrta kullanılabilir

Bikromat dö Potas : Pek yavaş bir şekilde kalkerli sun’i çimentolara tesir eder, puzolanlar üzerinde hiçbir etkisi yoktur

Birleştirme ve Röpriz : Az zamandan beri priz yapmış olsa dahi bir harç veya beton ile, taze bir harç arasındaki aderans hiçbir vakit tam değildirBirleştirme ve röpriz yerlerinde rötreden dolayı çatlaklar meydana gelirBuna isehususi bir ihtimam göstermek lazımdır Bilhassa üzerine röpriz yapılacak beton oldukça eski ise, yeni beton dökmeden evvel kazınması ve bol bol sulanması icap eder

Tavsiye edilen bütün tedbirlerin , demir oksitli çimentoların, amonyak tuzlarının vskullanılmasının, hiçbirinin kat’i bir tesiri yoktur

Bozulma (dissoulition): Betonun bozulması ya saf suyun daha doğrusu kireci az olan suların tesiriyle veya kireç tuzlarıyla veya asit karbonikle yüklü sular tesiriyle vaki olurBirinci halde su serbest kireci eritir, sonra klasik bileşiklerinin moleküllerini ayırdıktan sonra meydana çıkan serbest kireci tekrar eritirİkinci halde , evvela erimeyen kalsiyum bikarbonat meydana gelirKarbonatın bir kısmı betonun boşluklarında toplanarak zamanla bunları tıkayabilir

Her iki halde de bir hacim artma hadisesi değil, fakat çabuk veya yavaş bozulma , olayı vuku bulur

Mahalli şartlar neticesinde (betonun temas edeceği suların evvelden bir analizini yaptırmak daima ihtiyatlı bir tedbirdir)betonun maruz kalacağı tesirlere karşı evvela kireci az olan bir çimento (çabuk sertleşen tabii çimento , klinker letyesi, alüminli, fazla sülfatlı) çimento kullanılmalı, sonra dozajı o suretle hesaplamalı ve betonun dökülmesine ve yerleştirilmesine o şekilde itina etmelidir ki elde edilen betonun kompositesi en büyük değere haiz olsun

Bu olay , betonun zararlı su temas eden sathında suyun basıncı ne kadar yüksek ise o kadar sür’atle cereyan ederBöyle bir halde su, daima yenileşen erimiş tuzlarla beraber beton içine nüfus etmekte ve boşluklarında dolaşmaktadır

Boyalar :

Çimento üzerine esası sikatif yağlar olan boyalar –keten yağı gibi – beton ve harçlar üzerinde sürülüp kalabilirlerYalnız bunun için beton ve harçların alkalileri (potasyum ve sodyumun klorür karbonat ve sülfatları) ihtiva etmemesi lazımdırBağlayıcının prizi neticesinde meydana gelen kireç yağla birleşerek, erimeyen bir kireç sabunu tabakasını teşkil ederBeton tamamen kuru kalmak şartıyla bu tabaka , boya pelükülünü sonradan olacak tesirlere karşı korurEn ufak rutubet sabun üzerine tesir ederek lekeler ve ayrılmalar tevlit eder

Fakat eğer beton bazı sud ve potas tuzları ihtiva ederse (ki hemen hemen daima ihtiva eder) rutubet neticesinde meydana gelen alkali hidroksitler temas haline geçecekleri ,keten yağı ihtiva eden , pelikülü tamamen ve süratle tahrip ederler

Yukarıda yazılanlar aynen esası çimento olan, her cins aglomeralara amyantlı çimentolara vs maddelere aynen tatbik edilir

Endüstride “çimento için özel boyalar ” denilen bazı maddeler imal edilmektedir Bunları kullanmadan evvel bir deneye tabi tutmak ihtiyatlı bir hareket olurBunun için evvelce kurutulmuş çimento harcından imal edilmiş bir plak üzerine boya sürülür Kuruduktan sonra rutubetli pamuk üzerinde bırakılır veya daha iyisi 3-4 cm yüksekliğinde bir kısmı içme suyunun içerisine daldırılırBirkaç gün zarfında hiçbir leke müşahade edilmiyorsa boya kullanılabilir

Büzülme :

Muhitteki tempirimin yükselmesi ve havanın kuruması neticesinde betonun ihtiva ettiği suyun buharlaşması yüzünden uzunluğu %0,05 ‘ni bulabilen bir büzülme vaki olur Hava tamamen kuru iken bu büzülme %0,16 ‘ya kadar artabilir

Kalsiyum Sülfat :

Kalsiyum sülfat birçok çimentoların en tehlikeli düşmanıdırSuda çok az erimesine rağmen (litrede 2gr) bu tuzun çimento ile imal edilen maddeler , harç ve beton üzerine kütle ne kadar mukavim olursa olsun , tamamen parçalayıcı bir tesiri vardır

Bu parçalanma olayı iki şekilde vaki olur;

1)Fiziksel bir tesir ile, betona tesir eden kalsiyum sülfat eriyiği buharlaşma neticesinde beton içinde toplanarak sonunda boşluklara bu tuzun küçük billurlarını (kristallerini) bırakırEğer kütle kah su içinde kah havaya mazur kalıyorsa bu kristaller çoğalırHarç ve betonun mukavemetini azaltırEğer bu olay sonsuz şekilde devam ediyorsa parçalanmasına dahi sebep olurHarç kuru iken muayyen bir kıvamı var gibi gözükür fakat ıslak olduğu vakitler yavaş yavaş rutubetli bir bulamaç manzarasını alırZararlı sularla doğrudan doğruya temas etmeyen yüksek inşaat da , yapının üst kısımları da bu gibi tehlikelerden mahsun değildirZira temelin atıldığı zeminin sülfatlı suları ihtiva etmesi, ve bu tuzların kapilarite dolayısla malzeme ne kadar az boşluklu olursa olsun yukarıya doğru tırmanması bu gibi zararların olmasına kafi gelir

2Kimyasal Etki : Candlot ve Deval ‘in çalışmalarından beri bilinmektedir ki kalsiyum sülfat çimentonun ihtiva ettiği alümine tesir ederek önemli bir şekilde hacim artışıyla beraber 30 su molekülü tespit eden ve ince iğneler halinde billurlaşan kalsiyum sülfo-alüminat yani Candlot tuzu diye anılan yeni bir tuzun teşekkülüne sebep olurBu süratle meydana gelen iç kuvvet karakteristik çatlaklar hasıl ederek , en sağlam harçları bile parçalayacak derecede şiddetlidirBied’nin tabirince , bu vaziyeti beton kütlesi içine tam bir tahrip için yeter miktarda konmuş patlayıcı maddelerin infilakına benzetmek kabildir

Tesir ,zararlı tuzun ancak pek yavaş bir şekilde yenileştiği hareketsiz sülfatlı sularda pek zayıftırFakat kalsiyum sülfat yeni miktarlar halinde daima gelmekte devam ederse bu tesir,harcı kıvamı olmayan delik delik değişik bir pelteye çevirerek tamamen tahrip etmeye kafi gelirHarcın aldığı manzaranın mikroplar tarafından vaki olan zararlı değişikliğin yakınlığı Michaelis’e kalsiyum sülfat için doğru olmaktan ziyade pitoresk olan “çimento basili” tabirini ilham etmiştir

Kimyasal Etkilere Dayanıklılık : ,

Çimentoların kimyasal etkilere dayanıklılığını ölçmek zordur ve çabuk sonuç verecek bir deney metodu geliştirilmemiştirÇabuk bilgi edinmek için çimentonun kimyasal bileşimine bakılırKireci az olan çimentolar (yüksek fırın) , veya puzzolan ilave edilmiş çimentolar (traslı), agresif tatlı sulara (CO2 ‘li sulara ) karşı dayanıklıdırC3A bileşieni az olan çimentolar (Portland Tip II ve V ) puzolan ilave edilmiş çimentolar (traslı ) ve alüminli ve süpersülfatik çimentolar sülfatlı sulara karşı dayanıklıdır

Uzun süreli deneylerde ise çimento ile yapılmış harç numuneleri eriyikler içinde (Na2 SO4 ,MgSO4 ) muhafaza edilerek zaman zaman durumları gözetlenir, mukavemetleri

,boyları ölçülürŞişme ve dökülmeler , mukavemette azalmalar ve önemli uzamalar sülfat etkisinin sonuçlarıdır

Fabrika , imalathane vs gibi endüstri yapılarında çimento harçları ve beton çeşitli kimyasal maddelerle temasa gelerek korozyona uğrayabilirlerGenel olarak bütün bazların zararsız , bütün asitlerin zararlı olduğu söylenebilirÇimento asitlere karşı dayanıksızdır ve uygun tecritlerle korunması lazımdır

Çimentoların bazan reaktif agregalar etkisi ile betonda önemli genişlemelere , çatlaklara ve harabiyete yol açtığı görülmüştürOpal, çert , kalsedon , bazı camlar, bazı volkanik taşlar gibi reaktif agrega içinde bulunan amorf silisin , çimento içinde gayrisaflık olarak bulunan alkaliler ile birleşip bir jel yaptığı ve rutubet etkisi ile bu jeldeki osmotik basınçların artarak hacim genişlemelerini doğurduğu zannedilmektedirÇimento içinde Na2O cinsinden ifade edilen toplam alkali miktarı %0,6 üstünde olduğu taktirde agreganın reaktif olup olmadığının kontrol edilmesi lazımdırAlkalisi düşük bir çimento bütün agregalarla tehlikesizce kullanılabilmektedirAlkali agrega reaksiyonunu çabuk meydana çıkarmak için çimentolar üzerinde alev fotometresi ile alkali tayini (ASTM C 228 ), ve agrega üzerinde kimyasal metotla reaktivite tayini (ASTMA C 289 ) deneyleri geliştirilmiştirUzun süreli deneylerde ise, özel kür şartları altında harç ve beton numuneleri üzerinde uzama ölçüleri yapılmaktadır(ASTM C 227 ve C 342 )Karışıma puzolan ilavesinin veya agrega içindeki reaktif unsurların oranının değiştirilmesinin agrega-alkali reaksiyonunu önlediği de bilinmektedir

Portland çimentosu hamurlarının , harçlarının ve betonlarının havadaki CO2 ile reaksiyonları da önemle üzerinde durulacak bir konudurBu reaksiyon mukavemet ve sertliğin artmasına, çatlakların kendi kendine tamir olmasına ve geçirimliliğin azalmasına yaramaktadırBetonun yavaş ve geri dönmeyen büzülmeleri ve ağırlık artmaları da bu olayla izah edilmektedirŞayet kullanma sırasında böyle bir şeyin olması istenmiyorsa beton mamuller önceden sun’i bir karbotasyona tabi tutulmalıdırDeniz suyunun etkisine maruz kalacak betonların önceden birkaç ay havada bırakılması ile karbotasyonun pratikteki faydalanma imkanlarından bir diğeridir

Deneyler Portland çimentosu içindeki bileşenlerden hepsinin farklı derecelerde karbonatasyona maruz kaldıklarını göstermiştir;

Trikalsiyum silikatın hidratasyonu esnasında açığa çıkan kalsiyum hidroksit en önemli rolü oynamakla beraber , karbonatasyon olayının yegane mesulü sayılmamaktadırKarbonatasyon sonucu meydana gelecek bileşenlerin ne olacağı , çimentonun maruz kaldığı CO2 basıncına bağlıdırAyrıca rutubet miktarı ve numune yüzey : hacim oranının da önemi vardırDeneyler yüksek (%100) ve düşük (%25 ) izafi rutubetlerde karbonatasyonun yavaşladığını , orta (%50) izafi rutubetlerde ise maksimum olduğunu göstermiştirKüçük boyutlu numunelere kıyasla , büyük boyutluların daha önemsiz sonuçlar verdiği de görülmüştür

2223423Puzolan ve Özellikleri:

Silisli ve alimüno-silisli minerallerin karışımından meydana gelen bir bileşim olup kendi başına kullanıldığı zaman bağlayıcı özelliği sahip olmadığı halde , çok ince öğütüldüğünde normal sıcaklıkta ve sulu ortamda kalsiyum hidroksitle kimyasal reaksiyona girdiğinde bağlayıcı özellik kazanan bileşiktir

223232Puzolanların sınıflandırılması :

Puzolanlar doğal ve suni olmak üzere ikiye ayrılırlarDoğal puzolanlar ; temelde az çok değişikliklere uğramış, volkanik kaynaklı tortul kayalardan oluşmalarına rağmen , farklı kaynaklardan oluşmuş maddeler de içerirler

Suni puzolanlar ise ya kil veya şist gibi doğal maddelerin ısıtılması ile elde edilebilirler ya da çeşitli sanayi ürünlerinin artıkları da olabilirlerBelli başlı suni puzolanlardan silis dumanı , metal silis ve silis temelli alaşımların üretiminden elde edilirken ; uçucu kül de , termik elektrik santrallerinde yakıt olarak kullanılmış olan linyit kömürünün artıklarından elde edilir

Kaynağı ne olursa olsun puzolanın ana bileşeni silistirİyi kalitedeki puzolan %40-90 arasında SiO2 içerirAl2O3 oranı doğal puzolanda genellikle %20, suni puzolanda ise %30 civarında olurDoğal puzolan ve uçucu külde bulunan alkaliler (K2O,Na2O) silis dumanının aksine dikkate değer miktarlarda bulunurlarBunlardan başka doğal puzolan değişik miktarda su içerir

Doğal ya da suni puzolanlar , reaksiyon kapasiteleri açısından üç sınıfa ayrılan değişik bileşenlerden meydana gelirler

a)Aktif terkip maddeleri: Az ya da çok değişmiş cam fazları , opal , silisli toprak zeolitler

b)Atıl bileşenler : Zeolitlerden farklılık gösteren kristal fazları (augite piroksenler, sanidin ve saf çini )

c)Zararlı bileşenler:Organik maddeler , karbon ve kalay maddeleri

22344Doğal Puzolanların Oluşumlarına Göre Sınıflandırılması :

Doğal puzolanlar dünya üzerindeki oluşumları bakımından dörde ayrılırlar;

1)Volkanik Çöküntüler :Santorin toprağı , Alman trasları , İtalyan ve Amerikan puzolanları bu kategoriye dahil puzolanlardırPetrografik açıdan bakılır ise, bu tip klasik puzolanların patlayıcı volkanların püskürmesi sonucu oluşmuş gevşek kayalar olduğu ortaya çıkarGaz bakımından zengin magma etkisiyle püsküren parçacıklar , ani soğumayla büyük ölçüde bol kabarcıklı camsı yapıya dönüşürlerHemen hemen her puzolan bir diğerine göre değişik bir şekle sahip olmakla birlikte , hepsi de yüksek porozite gösterir

2)Gevşek Çöküntüler : İtalyan puzolanları en iyi örnekleri Napoli ve Roma yakınlarında bulunurlarNeopoliten puzolanları alkalitrastik esasını cam teşkil eder ve ayrıca kristalimsi sanidin içeriğine sahiptirlerLüsitik tipe dahil olan Roma puzolanları , Neopoliten puzolanlarına nazaran daha fazla kristalik yapıya sahiptirlerSantorin toprağı da bu tür sınıfa dahil olup; pomzataşı , kuvars volkanik cam , feldispat kırıntıları ve piroksenlerden oluşur

3)Sıkı Kayalar : Ren trası bu tür puzolana örnektirBu tras bileşiminde feldispat, lüsit, kuvars, akit, mika vb değişik kristalimsi mineraller içeren , izotropik matris bir kütle içinde bulunan az ya da çok değişime uğramış bir trakit tüftür

4)Volkanik Kaynaklı Olmayan Çöküntüler :

Puzolanik davranış gösteren bu sınıf maddeler arasında hem silisli topraklarda hem de orijinal kayada bulunan temel oksitlerin büyük bir kısmını kaybetmiş olan bazı silisli kayalar bulunurSilisli topraklar deniz ve göl kaynaklı , silisli diyatome iskeletlerinin tortularını oluştururlarKireç bağlama kabiliyetleri çok yüksek olmasına rağmen , önemli miktarda su emerler

222222Kireci Bağlama Özelliklerine Göre Puzolanın Sınıflandırması :

Doğal puzolanları kireç bağlayıcı olarak dört gruba ayırabilirizBunlar :Alterasyona uğramamış volkanik camlar, volkanik tüfler , kalsine edilmiş killer ve şistler, ham veya kalsine edilmiş opal benzeri silislerdir

Volkanik camlar : Kireç ile reaksiyona , alterasyona uğramamış alüminosilikat camlar sayesinde