Beton Özellikleri: Geçirgenlik Nedir? Nasıl Önlenir?

Okuma Süresi 2dk 15sn.

Paylaş:

Beton Özellikleri: Geçirgenlik Nedir? Nasıl Önlenir?

Geçirgenlik, çimentolu sistemlerin kullanım süresini doğrudan etkileyen önemli bir parametredir. Betonun içerisindeki boşlukların yapısı ve miktarı ile ilişkili olan geçirgenlik, yapının sülfat, klor gibi kimyasal ataklara dayanıklılığını düşürür. Betonun durabilitesinin sağlanabilmesi için, kullanım alanına uygun çimentolu sistemlerin uygulanması, betonun mümkün olduğunca geçirimsiz forma getirilmesi oldukça önemlidir.

Çimentoda Geçirgenlik Nedir?

Geçirgenlik, sıvı ve gazların çimentolu sistemlerin içerisindeki hareket ihtimalini tanımlayan bir kavramdır. Özellikle, yapının kimyasal ataklara maruz kalabileceği ortamlarda geçirimliliğin minimum olması hatta betonun geçirimsiz olması yüksek önem arz eder. Dolayısıyla, yapının uzun ömürlü olabilmesi için geçirimsizlik ön koşuldur.

Betonun boşluk yapısı, boşluk miktarı, boşlukların birbiri ile olan bağlantıları, şekli ve dağılımı geçirimliliği tespit etmede kullanılan parametrelerdir.

  • Boşluklu yapı, her zaman geçirimlilik göstergesi değildir. Boşluklar arasındaki bağlantıların miktarı ve yoğunluğu geçirimliliğe direkt olarak etki etmektedir.
  • Aşağıdaki şekilde bağlantılı ve bağlantısız boşluklar görülmektedir. Yapının içerisindeki bağlantılı boşluk miktarının fazla olması, sistemi daha geçirimli hale getirecektir.

cimento-ozellikleri-gecirgenlik

Şekil 1. Çimentolu Sistemlerde Gözenek Türleri

  • Yapılan çalışmalara göre 500A°’dan daha büyük boşluklu yapılar betonun dayanım ve durabilitesinden sorumlu tutulabilir. T.C Powers tarafından yapılan bir başka çalışmada, büyüklüğü 1mm’den büyük olan ve kapiler boşluk olarak tanımlanan yapılar, geçirimliliğe neden oldukları belirtilir.
  • 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.

Geçirgenliği Yüksek Betonlarda Görülebilecek Deformasyonlar Nelerdir?

Geçirgenliği yüksek betonlarda, maruz kalınan çeşitli kimyasal ataklara göre bazı deformasyon türleri gözlenir. Bu deformasyonlar;

  • Sülfat Atakları
  • Alkali-Silika Reaksiyonları
  • Çiçeklenme
  • Karbonatlaşma
  • Donma-Çözülme Etkisi
  • Klor Atakları
  • Bunlara Bağlı Çatlak ve Korozyonlar olarak tanımlanmaktadır.

Tüm deformasyonlar, yapının kullanım ömrünü azaltacak ve dayanımlarda düşmeye neden olur.

Beton Geçirgenliğinin Potansiyel Sebepleri Nelerdir?

Betonun geçirimliliğini etkileyen unsurların başında aşağıda sıralanan uygulama hataları bulunur.

  • Yüksek Su/çimento Oranı
  • Kürleme Koşulları (Özellikle ilk 7 gün)
  • Kürleme Süresinin Yetersizliği
  • Yanlış Agrega Kullanımı
  • Katkı Seçimi

Beton tasarımı yapılırken optimum koşulların sağlanması ve uygun hammaddelerle çalışılması geçirgenlik probleminin önlenmesinde oldukça etkilidir.

Geçirgenlikte Mineral Katkı Etkisi Nedir?

Betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya betona özel nitelikler kazandırmak amacıyla kullanılan, çimento gibi öğütülmüş, toz halde silolarda depolanan; yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı, tras vb. maddelere 'Mineral Katkı' adı verilir.

Mineral katkıların, betonun ileri yaş basınç dayanımını arttırmaları ve geçirgenliği azaltma özellikleri vardır. Mineral katkıları çimento ve su reaksiyonu sonucu oluşan bileşenlerle tepkimeye girerek daha sağlam bir yapı oluştururlar.

cimento-ozellikleri-gecirgenlik-nedir

Şekil 2. Mineral Katkı Türleri

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.

Mineral katkılar puzolanik özellikte olduğu için kendinden önceki tepkimenin ürünlerine ihtiyaç duyar. Bu nedenle özellikle betonda hidratasyon reaksiyonu daha uzun sürer ve ileri yaşlarda daha sağlam, daha az boşluklu bir yapı oluşur.

Yüksek Fırın Cürufu Kullanımının Etkisi Nedir?

Yüksek Fırın Cürufu ve Silis dumanı gibi endüstriyel yan ürünlerin çimento ve betonda mineral katkı olarak kullanımı giderek yaygınlaşmakta. Cüruf kullanımının çimento parametreleri üzerine etkisini incelendiğinde beton geçirimsizliğini artırdığı görülüyor.

cimento-ozellikleri-gecirgenlik-sebepleri-nelerdir

Şekil 3. Taze ve Sertleşmiş Beton Özellikleri

Bu mineral katkılar sadece ekonomik ve çevresel boyutta yarar sağlamakla kalmaz, aynı zamanda uygun katkı seçimi, karışım oranları ve kür teknikleriyle beton geçirimliliğini düşürerek beton durabilitesini de iyileştirir.

Aşağıdaki şekilde, portland çimentolu beton hidratasyonu sırasında açığa çıkan yapılar (üstte) ile yüksek fırın cürufu kullanılarak üretilen betonun hidratasyon ürünleri (altta) görülür. Cürüf etkisiyle hidratasyon ürünlerinde artış gözlenir.

cimento-ozellikleri-gecirgenlik-nasil-onlenir

Şekil 4.Portland Çimentolu Beton ve Mineral Katkılı Beton Hidratasyon Ürünleri

Islak Kür Süresinin Etkisi Nedir?

Uygun kürleme süresinin geçirimliliği azalttığı ve dayanımı artırdığı bilinmektedir. 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 bloke edilmesi için gerekli süre su/çimento oranına bağlı olarak artar. 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.

Su/Çimento Oranının Etkisi Nedir?

  • 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 mukavemet, geçirimlilik ve işlenebilirlik göz önüne alınarak ayarlanmalıdır.

Neden Geçirgenlik Önlenmelidir?

Çimentolu sistemlerde en önemli özelliklerden birisi geçirimliliktir. Yapının kullanım ömrünü doğrudan etkileyen geçirimlilik miktarı az olduğu sürece, dayanımı daha yüksek, kimyasal ataklara karşı daha dayanıklı yapıların uzun süre kullanılabileceği unutulmamalıdır.

Kaynaklar

Gri Çimento Bölümünden Seçtiklerimiz

Çimento katkıları: Çimentoda Krom VI ve Sürdürülebilirlik

Krom, çimento içerisinde ağırlıklı olarak Cr (III) ve Cr (VI) formlarında ulunur. Cr (III) çimentoda en fazla bulunan krom formu...

Beton Güvenlik Bariyerleri Performans Sınıfları Nelerdir?

Beton bariyerler, yol güvenliği için sürdürülebilir bir çözüm sunarlar. Beton bariyerlerin çalışma alanındaki işçileri korumak i...