Kalsiyum Sülfat Etkisi: Kendiliğinden Yayılan Şap Nedir?

Tesviye şapı, kendiliğinden yayılan şap olarak bilinen ve kendinden yayılma özelliğine sahip çimento esaslı polimer modifiyeli bir düzeltme malzemesidir. Bozuklukların giderilmesi ve düzeltilmesi amacıyla zeminleri düzleştirmek için kendiliğinden yayılan şaplar kullanır. Bunlar, zemine kolayca uygulanır. Sertleştikten sonra ise seramik kaplamak ya da başka kaplama seçeneklerini kullanmak için ideal bir alt yüzey oluştururlar. Bu içeriğimizde kendiliğinden yayılan şaplar hakkında bilgiler vereceğiz.

Kendiliğinden Yayılan Şap Özellikleri

Kendiliğinden yayılan şap özelliklerinin başında;

• Yüksek akışkanlık, 
• Yüksek erken dayanım, 
• Düşük segregasyon (ayrışma), 
• Boyutsal kararlılık gelmektedir. 

Dolayısıyla, sadece Portland çimentosu kullanılarak yapılan kendiliğinden yayılan şaplarda; yüzeyde çatlaklar ve köşelerde bükülmeler meydana gelmektedir. Bunun nedeni ise Portland çimentolarının hidratasyon hızının düşük olması, dayanımlarının düşük olması ve zamanla büzülmeye neden olmalarıdır. Bu sebeple, kalsiyum aluminat çimentosu ve sülfoaluminat çimentoları yüksek erken dayanım, hızlı sertleşme ve büzülme önleyici olduklarından dolayı sıklıkla kendiliğinden yayılan şaplarda tercih edilmektedirler.

Kalsiyum Sülfat Miktarı ve Çeşitlerinin Kalsiyum Alüminat Çimento Bazlı Kendiliğinden Yayılan Şaplara Etkileri

Kalsiyum sülfat çeşidi ve miktarı, hidratasyon ürünlerinde oldukça etkilidir. Çünkü, kalsiyum sülfat tamamen biterse; kalan aluminat fazları etrenjit ile reaksiyona girerek monosulfoaluminat fazının oluşumunu sağlar. Monosulfat oluşumu porozite oluşumuna sebebiyet vererek dayanımın azalmasına sebep olur. Bu durumu önlemek için ise ortama kalsiyum sülfat eklenebilir. Bu sayede, etrenjitten monosulfoaluminatlara dönüş azaltılmış olur.

Kalsiyum sülfat çeşitleri; α-hemihidrat (CaSO₄. H₂O), anhidrat (CaSO₄) ve dihidrat (CaSO₄.2H₂O)’dır. Bu çeşitlerin çözünme hızları; α- hemihidrat > Dihidrat > Anhidrat şeklindedir.

• Etrenjit oluşturma miktarı, çözünme hızı ile paralel olduğundan dolayı en fazla etrenjit oluşumu α- hemihidrat ile oluşturulan karışımlarda görülmektedir. 
• Ayrıca α- hemihidratların yüksek çözünme hızlarından dolayı, harçlarda akışkanlığın azalmasına ve hidratasyon ısısının yükselmesine neden olur. 
• Anhidrat ise hemihidrata göre düşük çözünme hızından dolayı etrenjit oluşumu daha düşüktür. 

Kalsiyum aluminat çimentolarında büzülme önleyicilik etrenjit oluşumu ile ilgilidir. Kalsiyum alüminat çimentolarının; kalsiyum sülfat ile ya da ikili Portland Çimento/Kalsiyum Alüminat Çimentosu ve üçlü sistemleri ile etrenjit oluşumu sağlanmaktadır. Etrenjit oluşumu ve üçlü sistemlerdeki etkileri hakkında daha detaylı bilgiye ulaşmak için ‘‘Etrenjit Nedir?’’ Adlı yazımıza ve ‘‘Kalsiyum Alüminat Çimento Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey’’ adlı yazımıza göz atabilirsiniz.

Kendiliğinden Yayılan Şap Deneyleri

Tablo 2’de yer alan harf ve rakamlar aşağıda belirtilen kalsiyum sülfat çeşit ve miktarları ile ilgilidir;

A: α- hemihidrat, A2: % 2, A4: % 4, A6: % 6

N: Anhidrat, N2: % 2, N4: % 4, N6: % 6

T: Dihidrat, T2: % 2, T4:% 4, T6: % 6

Bu çalışmadaki deneyler sonucunda; yayılma ve priz süresi, çözünürlük hızları ve etrenjit oluşumu, kalsiyum sülfat çeşidine bağlı basınç ve eğilme dayanımı ile büzülme sonuçları değerlendirilmiştir.

1.  Yayılma ve Priz Süresi

• Anhidrat ile yapılan formülasyonların yayılmaları diğerlerine göre daha yüksek (yaklaşık 160mm) iken; dihidrat ile yapılanların yayılmaları ise en düşüktür (yaklaşık 153 mm). α- hemihidrat ile hazırlanan harçların ise; iki alçı tipinin arasındadır (yaklaşık 156mm).
• 4 dakika ve 20 dakika arasındaki yayılma kayıplarına bakıldığında; yayılma kaybının α- hemihidrat miktarına bağlı olmadığı görülmektedir. Anhidratta ise; yayılma kaybı anhidratın dozajına göre 14 ile 29 mm arasında değişmektedir. Yani anhidrat dozajı arttıkça yayılma kaybı düşmektedir. 
• Tüm karışımlarda; kalsiyum sülfat (alçı) miktarı arttırılarak priz başlarının uzadığı görülmektedir. Priz başını en çok uzatan alçı anhidrattır (110 -115 dk.). Yani anhidratın diğer alçı türlerine göre daha çok geciktirici etkisi vardır diyebiliriz. Diğer alçıların aksine; dihidrat referans karışımına göre priz başlarının kısalmasına neden olmuştur (58- 69 dk.).
• Priz sonu değişimleri de priz başı ile benzer eğilimdedir. 

2.  Çözünürlük Hızları ve Etrenjit Oluşumu

Alçıların çözünürlükleri 20 °C’de; α- hemihidrat:6.7 g/L, dihidrat: 2.1 g/L, anhidrat: 2.7 g/L’dir.

• α- hemihidrat ve dihidratın çözünme hızı anhidrata göre daha yüksektir. Bu yüzden hidratasyon sırasında daha hızlı etrenjit oluşumu görülür. 
• Anhidratlı sistemler çözünme hızları düşük olduğundan daha yavaş etrenjit oluşumu görülür. Çimento tanecikleri arasında serbest su molekülleri bulunur. Bu durum priz uzamalarına neden olur. 

3.  Basınç ve Eğilme Dayanımı:

α- hemihidrat için;

• α-hemihidrat için 1 günlük basınç ve eğilme dayanımları alçı miktarına bağlı değildir. 
• 3 günlük basınç ve eğilme dayanımları en yüksek % 2 α- hemihidrat ile elde edilmiştir. (Eğilme dayanımı: 7.2 MPa, basınç dayanımı: 34.1 MPa). 
• 3 günlük basınç ve eğilme dayanımları alçı miktarı % 2’ nin üzerindeki dozajlarda azalmıştır. Fakat yine de referansa göre daha yüksektir. 
• 7 ve 28 günlük dayanım değişiklikleri de 3 günlük ile aynı trendi göstermektedir. 

Anhidrat için;

• α-hemihidrat’tan farklı olarak 1 günlük basınç ve eğilme dayanımları anhidrat eklenmesi ile arttırılmıştır. 1 günlük maksimum dayanım % 2 alçı miktarı ile elde edilmiştir. (Eğilme dayanımı: 2.6 MPa, Basınç dayanımı: 11.7 MPa.) 
• % 6’lık anhidratlı karışımda dayanımlar % 2’ye göre % 35-38 aralığında azalmıştır. Ancak yine de basınç ve eğilme dayanımları tüm alçı dozajlarında referensa göre artış göstermiştir. 
• 7 ve 28 günlük dayanımlarda da aynı trend görülmektedir. 

Dihidrat için;

• Dihidrat ile yapılan karışımlarda basınç ve eğilme dayanımları tüm yaşlarda % 4 alçı dozajına göre artmaktadır. 
• α-hemihidrat ve anhidrattan farklı olarak en yüksek dayanım % 4’lük dihidrat miktarı ile elde edilmiştir. 
• 1 günlük eğilme ve basınç dayanımı % 4’lük dihidrat alçı ile 4.1 MPa ve 17.2 MPa’a yükselmiştir. 
• Dihidratta erken dayanım artışı gözlenmiştir. Bunun sebebi, SO₃ miktarının düşük olmasından dolayı daha az etrenjit oluşumundan kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla, kendiliğinden yayılan şaplarda eğer erken dayanım istiyorsak dihidrat alçı çeşidi tercih edilebilir.

4. Büzülme

• α- hemihidratın diğerlerine göre genleşmesi yüksektir. Yüksek çözünme hızı sebebiyle, yüksek etrenjit oluşumuna neden olarak büzülmeyi önlemede diğer alçılara göre daha iyidir. 
• Alçı miktarı arttırılarak büzülme miktarı azalmıştır.
• Büzülmeyi önleyici olarak alçı tipleri sıralandığında; α- hemihidrat> anhidrat > dihidrat şeklindedir.

Deney Sonuçları

• Yüksek eğilme ve basınç dayanımları için maksimum alçı tipi ve miktarı vardır. Kalsiyum sülfat miktarı arttırılarak; eğilme ve basınç dayanımları maksimum değerine önce yükselir, sonra azalır. 
• Dihidrat diğer alçılara göre harca daha yüksek erken dayanım kazandırır. 
• Büzülme önleyici olarak en çok tercih edilen alçı tipi yüksek çözünme hızından dolayı α-hemihidrattır. 
• Düşük çözünme hızından dolayı, anhidrat priz sürelerinin uzamasında ve düşük miktarda yayılma kayıplarına neden olur. 
• Yapılan bu çalışma sonuçları kapsamında, kendiliğinden yayılan şaplar için en uygun alçı tipi anhidrattır. Optimum dozaj miktarı ise deneyler sonucunda bağlayıcı miktarının % 4’ü olarak gözlenmiştir.

Kendiliğinden Yayılan Şapların Önemi Nedir?

Kendiliğinden yayılan şaplar, yüksek akış özelliklerine sahip olan ve yerleştirme için aşırı miktarda su eklenmesini gerektirmeyen polimer modifiye edilmiş çimentolardır. Daha yüksek bir basınç dayanımına sahip, düz ve pürüzsüz bir zemin yüzeyi oluşturmak için kullanılırlar. Dolayısıyla; yüksek akışkanlık, yüksek erken dayanım, düşük segregasyon (ayrışma) ve boyutsal kararlılık gibi özelliklere sahip olmalıdır. Kendiliğinden yayılan şaplar, Portland çimentosu kullanılarak yapılabilir. Ancak Portland çimentolarının hidratasyon hızının düşük olması, dayanımının düşük olması ve zamanla büzülmeye neden vermesi sebebiyle; yüzeyde çatlaklar ve köşelerde bükülmeler meydana gelmektedir. Kalsiyum aluminat çimentosu; yüksek erken dayanım, hızlı sertleşme ve büzülme önleyici özelliklerinden ötürü sıklıkla kendiliğinden yayılan şaplarda tercih edilmektedir. Bu yazımızda, kendiliğinden yayılan şaplar nedir, özellikleri nelerdir gibi konulara değindik. Ayrıca, kalsiyum sülfat miktar ve çeşidinin; Kalsiyum alüminat çimento bazlı kendiliğinden yayılan şaplar üzerindeki etkilerinden bahsettik. Bu konuda yapılan deneyler ise kendiliğinden yayılan şaplarda istenilen özelliğe yönelik farklı kalsiyum sülfat (alçı) tipi ve dozaj miktarı kullanılması gerektiğini gösteren niteliktedir.

Kullanılan Kaynaklar:

• Etrenjit Nedir?
• Kalsiyum Alüminat Çimento Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey