Metakaolenin Çiçeklenme Üzerine Etkisi

30.01.2018

Çimentolu sistemlerin performans ve estetik özelliklerini etkileyen dayanıklılık sorunlarından en önemlisi çiçeklenmedir. Çiçeklenmenin iki ana türü vardır. Birincisi, çimentonun hidratasyonu esnasında kalsiyum hidroksitin ortaya çıkması ve buharlaşmadan ötürü yüzeye taşınmasıdır. İkinci tip çiçeklenme ise; bir harç veya betonun ıslatılması ile gözeneklerdeki portlanditin çözünmesiyle verilir.

1.Giriş

Beton içerisinde çok miktarda bulunan ve suda çözünen Ca(OH)2 çiçeklenme olayında önemli rol oynar. Betona yağış ya da zemin yolu ile giren su, beton içindeki tuzları yüzeye taşıyarak ortaya çıkar. C3S + H2o → C3S2 + H3 + 3CH C2S + H2o → C3S2H3 + CH

Çiçeklenmenin önlenmesi için;

• Daha düşük miktarda çimento kullanımı, • C3S (Kalsiyum silikat) miktarı düşük çimentoların tercih edilmesi, • Mineral katkı ilavesi ile yüzeye akması muhtemel CaCO3 miktarının azaltılması. Mineral katkılar yüksek mukavemetli ve yüksek performanslı beton karması tasarımının ayrılmaz bir parçası olmuştur. Bunlar, doğal olarak oluşan malzemeler, endüstriyel atıklar, yan ürünler veya üretmek için daha az enerji gerektiren malzemeler olabilir. Yaygın olarak kullanılan ek materyallerin bazıları şunlardır; kül, silis dumanı (SF), granüle yüksek fırın cürufu (GGBS), pirinç kabuğu külü (RHA) ve metakaolin (MK) vb. Bu ürünler, su ve CaCO3 ile reaksiyona girerek betonda istenmeyen fazı ortadan kaldırarak çiçeklenmeyi önler. Bu reaksiyonun sonucunda ortaya çıkan C-S-H Jel ise betona dayanıklılık katarak mukavemetini arttırır. CaC03 + H2o + Puzolan → C-S-H Jel Tablo 1’de de görebileceğiniz gibi, Metakaolen diğer puzolanlara göre reaktivitesi en yüksek puzolandır. Tablo 1. Puzolan maddelerin puzolonik reaktiviteleri Puzolanlar Fume silika Kül Metakaolin Reaktivite ( Reaktivite (mg)Ca(OH)2 / g puzolan) 427 875 1050

2. Metakaolin

Metakaolin (MK) puzolanik bir maddedir. Kaolinite kil 500°C ve 800°C arasında kalsinasyonla elde edilir. Kaolini, ikincil ürünler veya yan ürünler olan diğer SCM’lerden farklı olarak kireç haline getirerek elde edilen birincil bir üründür. Harç ve betonda yaygın olarak puzolonik bir malzeme olarak kullanılır ve harç ve betonun mekanik ve dayanıklılık özelliklerini arttırmada diğer puzolanlara göre önemli etkiye sahiptir.

2.1 Metakaolin Kullanımı

Metakaolin çimento esaslı ürünlerin birçoğunda kullanılabilir; • Tamir harçları, fayans yapıştırıcıları, havuz sıvaları gibi su yalıtım ürünleri, • Yapıştırıcılar, • Isı yalıtım sistemleri, • Yüksek performans ve mukavemetli ve hafif betonlar, • Mimari, sivil, endüstriyel ve yapısal amaçlı prefabrik betonlar, • Fiber çimento ve ferro çimento ürünlerin, • Cam elyaflı betonarme. Günümüzde Metakolin kullanımı ile alakalı birçok çalışma yapılmış olup, bu çalışmalarda çimento yerine kullanılan farklı oranlardaki metakaolinin sistemi ne kadar etkilediği gözlemlenmiştir ( %5, 10, 15, 20 ve 25). İncelenen literatür çalışmalarında çıkan sonuçlara göre MK puzolonik aktivitesi yüksek bir puzolandır. Sonuçlar aşağıdaki gibidir. • Yapıştırıcılar, harçlar ve betonda yapılan çalışmalarda Metakaolinin erken yaşlandırma testlerinde mukavemeti arttırdığı gibi aynı zamanda da nihai mukavemeti de arttırdığı gözlemlenmektedir. • Çimentonun, Metakaolin ile kısmen değiştirilmesi ile yapılan çalışmalarda betonun içerisine suyun penetrasyonunu azalttığı gözlenmiştir. • MK, çimento, harç ve betonun gözenek yapısını değiştirerek geçirgenliği önemli ölçüde azaltır; matrisinde bozulmaya sebep olan zararlı iyonların suyun yüzeye taşınmasını engeller. • Metakolin’in çimento yerine geçmesi betonun sülfat atağına direncini arttırmada etkilidir. MK betonunun sülfat direnci, MK değiştirme seviyesinin artmasıyla arttığı gözlemlenmiştir. %10 ve %15 MK ikamesi içeren beton; sülfat hücumuna karşı mükemmel dayanıklılık gösterdiği araştırmalarda kanıtlanmıştır.