Hidratasyon Nedir? Hidratasyona Etki Eden Faktörler

Hidratasyon

Portland çimentosu su ile karıştırıldığında, “klinker mineralleri” ile “su” arasında malzemenin sertleşmesine ve katılaşmasına neden olan bir kimyasal reaksiyon süreci meydana gelir. Bu süreç “hidratasyon” olarak adlandırılır ve süreç sonunda “hidratasyon ürünleri” oluşur.

Hidratasyonun ortaya ısı çıkaran davranışı pek çok sakıncalara neden olur. Priz ve sertleşme esnasında meydana gelen ısı sonunda betonun sıcaklık derecesi artar. Betonun sıcaklık derecesinin artması ile yapılarda çatlakların meydana gelmesine neden olur.

Beton üretiminde öngörülen amaç basınç dayananımı, betonun sertleşme sürecindeki hidratasyon olayının tamamlanması ile doğrudan ilişkilidir. Betonda hidratasyon olayının tamamlanması için gerekli olan unsurlar; karışıma giren su miktarını karakterize eden w/c oranı, betonun prizini aldıktan sonra kür şartlarının gerçekleşebilme durumuna büyük ölçüde bağlı olduğu bilinmektedir. Yüksek hidratasyon ısısının betonun basınç dayanımını olumsuz yönde etkilememesi için çoğu kez, beton üretiminde kullanılan çimentonun hidratasyon ısısını düşürme çabaları üretim sırasında ön plana çıkartılmaktadır. Bu amaç doğrultusunda çimentoya puzolanik katkı maddeleri katılmakta ve böylece çimentonun hidratasyon ısısının düşürülmesi sağlanmaktadır.

Çimentonun hidratasyonu dıştan merkeze doğru gelişir ve sürekli hidratasyon hızında azalma görülür. Ancak uzun zaman geçmesine rağmen çimento tanesinin büyük bir kısmı hidrate olmayabilir. Mesela, 28 günlük su ile temas halindeki bir çimento tanesinin ancak 4μm derinliğe kadar hidrate olduğu ve bir sene sonra 8 μm kenardan tane içine suyun nüfuz ettiği yapılan son çalışmalarda belirlenmiştir.

Hidratasyona Etki Eden Faktörler

Hidratasyon hızına ve ısısına, çimento ana bileşenlerinin yanında başka faktörlerde etki etmektedir. Bu faktörleri yakından inceleyecek olursak;

İncelik

“İncelik” sözcüğü, çimentodaki tanelerin ortalama boyutunu ifade etmektedir. öğütülme işlemine tabi tutulan “klinker + alçıtaşı”, 1 – 200 Jlm arasında değişik boyutlardaki tanelerden oluşmaktadır. Belirli bir ağırlıktaki “klinker + alçıtaşı” ne kadar ince taneli olarak öğütülürse, elde edilen çimento tanelerinin yüzeylerinin toplamı o kadar artmaktadır. Böyle bir durumda, su ile temas eden tanelerin yüzeyi daha fazla olmakta, kimyasal reaksiyonlar daha hızlı ve daha iyi gelişebilmektedir

Su/Çimento Oranı

Yapılmış olan araştırmalarda, çimentoya eklenen su, hidratasyon suyu ya da hidroksit olarak birleşir, miktarı çimentonun ağırlığının %30 u kadar olduğu bildirilmiştir. Uygulamada su: çimento oranının 0.3 – 0.4 olması istenirse de genellikle daha yüksek olacağı su: Çimento oranı arttıkça dayanım azalacağı, harcın/betonun işlenmesi kolaylaşacağı belirtilmektedir. Düşük Su: Çimento oranı”’nın anlamı harcın yüksek dayanımı ve düşük işlenebilirliğidir. Beton yapımında ve uygulanmasında bu oran önemlidir, bağlı faktörleri şu şekildedir;

• Çimentonun türüne ve kalitesine,
• Su: Çimento oranına,
• Agregaya (tür, irilik, biçim),
• Katkılara (plastikleştirici, geciktirici.),
• Sıkıştırma ve kürlemeye,
• Sıcaklık ve zamana bağlı olarak değişir.

Geçirimsizlik

Çimento ve suyun karıldığı anda, çimento hamurunun yapısında çimento taneleri ve çimento tanelerinin arasında su dolu küçük boşluklar yer almaktadır. Bu su dolu küçük boşluklara, kapiler boşluklar, birbiriyle bağlantısı bulunan bu siteme de kapiler sistem denilmektedir. Hidratasyon ürünlerinin hacmi, hidratasyon yapan çimentonun hacminden daha büyük olduğu için (çimentonun hacminden daha büyük yer kapladığı için), hidratasyon ürünleri, kapiler boşlukları azaltacak tarzda gelişmektedir. Bu nedenden dolayı, hidratasyon devam ettikçe, jel miktarı artmakta ve önceden mevcut olan kapiler boşlukların oranı azalmaktadır. Sertleşmiş çimento hamurunda yer alan kapiler boşluk oranı, çimento hamurunun hem dayanımını hem de su geçirgenliğini ve dayanıklılığını etkilemektedir. Boşluk oranı yüksek olan sertleşmiş çimento hamurunun dayanımı daha az olmakta, su geçirgenliği daha çok olmakta ve dayanıklılığı azalmaktadır.

Betonda geçirimsizliği, dayanımını ve dayanıklılığını artırabilmek için jel miktarını artıracak önlemleri almak gereklidir. Su/çimento oranını azaltmak veya alternatif tipte çimento tipi seçimi bu önlemlerden bazılarıdır.