DENİZ KENARINDA BULUNAN YAPILARIN ,SÜLFAT VE ASİTLİ ORTAMLARDA BETONUN KARBONATLAŞMASI ÜZERİNE YAPILAN ÇALIŞMALARSülfat ,suda genellikle fazla bulunabilen kimyasal tuzdur. Sülfatların (SO₃) agregalar içinde bulunması, bu maddenin çimento ile sülo-alüminat denilen genişleyen bir tuzun oluşmasına neden olması bakımından zararlıdır. Zamanla büyüyen kristaller şeklinde bu olay sonucu beton parçalanabilir ya da karbonatlaşabilir. TSE 707’e göre 1dm3 betonda en fazla 1,4 gr. sülfat bulunmasına izin verilebilir.
Beton karbonatlaşmasını daha iyi anlatabilmek için;
Betonun içerisinde ki çimentonun hidratasyonu sonucunda ortaya çıkan çimentoda bulunan kalsiyum hidroksitin bir kısmı beton içine sızan sular tarafından çözünmektedir. Kalsiyum hidroksit eriyiği içeren sular ,kapiler hareketle ,beton yüzeyine veya yüzeye yakın bölgeler hareket eder. Kalsiyum hidroksitin ortamda bulunan karbondioksit ile temas etmesi sonucu karbonatlaşma meydan gelir, bu ortamda bulunan asit ve sülfatla daha hızlı ivme alarak beton dış yüzeyi karbonatlaşması derinleşir.
Karbonatlaşma olayıyla betonda yer alan büzülmeye ‘’karbonatlaşma büzülmesi’’denir. Karbonatlaşma gerçekleşebilme hızı, betonun geçirimliliğine havadaki CO₂ ve rölatif nem bağına bağlı olmaktadır. S/ç oranı yüksek olan veya iyi kür edilmemiş olan betonlarda karbonatlaşma etkisi yüzeyden daha içerdeki bölgelerde yer alabilmektedir.
Rölatif nemin %100’e vardığı ortamda ise,çimento hamurunun içindeki gözenekler suyla dolu oldukları için ,karbonatlaşma olayını gerçekleştirecek olan CO₂’in çimento hamurunun gözeneklerinden içeri sızması zor olmamaktadır.
Özelikle sanayi tesisinde sülfatlı ve asitli ortamda yıllar bazında betonun maruz kaldığı korozyon nedenleri araştırılmış; Çözünmüş bileşenler tespit edilmiş; yapı elemanlarında oluşan bozulma süreçlerinin hem malzemelerin özelliklerine, sülfatlı ve asitli ortamının getirdiği koşulların şiddetine bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir.
Dokuz eylül ve Yıldız Teknik üniversitelererin ayrı ayrı yapmış olduğu, deniz kenarında 20 km. olan yapılar incelendiğinde ,karbonatlaşmanın yapılar için ne kadar önemli bir konu olduğu gözlemlenmiştir.
Nem içinde zararlı kimyasal maddelerin en çok rastlanılanları ve betonda yol açtığı hasarlar aşağıdaki gibidir.a-Karbondioksit : Karbonatlaşma olayına yol açar.
b-Oksijen : Donatı korozyonuna yol açar.
c- Asitler : Çimentoyu eritir.
d-Klorürler : Donatı korozyonuna yol açar.
e-Sülfatlar : Çimento ile genleşen reaksiyona yol açar.
f-Alkaliler : Agrega ile genleşen reaksiyona girer. Nemin içinde bulunan klorür iyonlarının bulunduğu ortamda (nem tutuculuk) hidroskobik etki nedeniyle betonun su içeriği artar.
Bu olayı kısaca formüle edecek olursak;Havada bulunan CO₂ gazı su da kolaylıkla çözünerek karbonik asit oluşturur. CO₂ + H₂ O --------- H₂ CO₃ Suyun içinde CaO yine su içinde bulunan CO₂ ile birleşerek CaCO₃‘ oluşturur. CaCO₃ ise karbonik asitle reaksiyona girip kalsiyum bikarbonatı oluşturur. CaCO₃ + H₃ CO₃ --------- Ca(HCO₃ )2 kalsiyum bikarbonat oluşumu çimentodaki CaOH₂ ile birleşerek CaCO₃ ‘ ı oluşturur.(Baradan,2002) Ca(HCO₃ ) 2 + CaOH₂ ---------- 2 CaCO₃ + 2H₂ O Bu oluşum az miktarda ise betonda dış ortama dayanıklılık gibi iyi sayılacak bir özelliğe sahiptir denilebilir, fakat bu oluşum arttığında betona hasar vermiştir.
Kurumanın neden olduğu büzülme ,ıslanmanın meydana geldiği genleşmeden daha etkilidir.Genleşme ve büzülme katsayıları ısı değişikliğinde ki her derece için fark ederise de karışımda ki iri agreganın cinsi ve miktarı ,karışım suyu vb.etkilere bağlıdır.Ortalama bir değer alınacak olunursa 10-12x10⁻ ⁶ katsayısı alınabilenir.(Doc.Dr.Osman Şimşek Beton ve Beton teknolojisi)
Bu bölgelerde yüksek dozajlı beton sınıfı seçilmeli, şiddetli etki durumunda C35/45 üzeri beton kullanılmalıdır.TS EN 13 515 ve TS EN 206 ‘da özelikle asitli ortamda kullanılması gereken beton sınıfı
Betonun küründe gözlenen olumsuzlukları ortadan kaldırmalıyız. Betonda karbonatlaşma olayının hızını arttıran oluşum olan yüksek su/çimento kullanımını engellemek gerekir. - Yapımızda olduğu gibi ıslanma-kurumaya maruz elemanlarda su/çimento oranı 0.50 civarında olmalıdır. (XA2 ve XA3).Esasında tüm beton yüzeylerin geçirimsiz maddeler ile kaplanması en uygun yöntem olarak önerilir. (kaynak ;Sakarya üniversitesi).Betonda korozyonu önlemek için beton üretiminde kullanılan malzemelerin kalitesine, çimento türüne, sıkıştırma miktarına ve üretimin her aşamasında kalite kontrolünün iyi yapılmasına özen gösterilmelidir. - Yeterli kalınlıkta pas payı kullanılmalıdır. Korozyon bölgesinde pas payı en az 50-60 mm. olmalıdır.
Bu olayı daha anlatabilmek için Yıldız Teknik Üniversite (Prof.Dr.Canan Girgin çalışması)tarafından yapılan sülfata maruz kalan yapılarda beton karbonatlaşmasını anlatan bir grafik ve resim ile bitirelim.
Çalışılan Kaynaklar;Yıldız teknik Üniversite makaleleri,
Sakarya Üniversite makaleleri,
Dokuz Eylül Üniversite makaleleri,
Beton ve beton teknolojisi kitabı ( Doc.Dr.osman Şimşek)
THBB beton kongreleri
Prof.Dr.Canan Girgin(konu danışmanı)
Dip not;Tüm yapı laboratuvar çalışmaları kaynaklardan alınmıştır.
AHMET ÖZÜRÜN
İNŞAAT MÜHENDİSİ
22.07.2017
