Donatı korozyonuna etkileri

Hafif agregalı betonlarda çimento dozajının yüksek oluşundan dolayı betonun alkalinitesi yüksektir ve donatı korozyonunu önleyici bir ortam oluşturur. Bu ortam, hafif betonun iyi yerleştirilmesi koşulu ile donatının korozyon riskini oldukça azaltır. Ancak, 300 kg/m3’ün altındaki düşük çimento dozajlarında erken korozyon meydana gelebilir. Her ne kadar BS

8110 hafif agregalı betonlarda paspayının daha geniş tutulmasını önerse de pratikte birçok durumda böyle bir uygulamanın gerekmediği gözlenmiştir (Clarke, 1993). Hafif beton ile üretilen birçok betonarme gemi ve köprü yapısında yapılan incelemelerde donatı korozyonuna rastlanmamıştır (Chandra ve Berntsson, 2003).

2.5 Hafif Beton Agregaları

Bu çalışmanın konusu olması nedeni ile hafif agregalar aşağıda etraflıca ele alınmıştır. Hafif agregalar, TS EN 1097-6'ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane yoğunluğu 2000 kg/m3’ten veya TS EN 1097-3'e uygun olarak tayin edilen etüv kurusu yığın (boşluklu) yoğunluğu 1200 kg/m3’ten az olan mineral esaslı malzemelerdir. Hafif agrega, TS 1114’e göre ise su, çimento ve gerektiğinde katkı maddeleri ile karıştırılarak hafif beton üretiminde kullanılan, gevşek birim ağırlığının en büyük değeri 1200 kg/m3’ü aşmayan, kırılmış veya kırılmamış gözenekli inorganik agrega olarak tanımlanmaktadır (Çizelge 2.5). TS 1114, doğal hafif agregayı; meydana gelişleri sırasında gözenekli bir yapı kazanmış tüf, bims (ponza), sünger taşı, lav cürufu, diyatomit vb. gibi kırılmış veya kırılmamış agregalar olarak tanımlamaktadır. Aynı standartta yapay hafif agrega ise; yüksek fırın cürufu, kil, uçucu kül, kuvars, perlit, obsidiyen, vermikülit, şist, arduvaz vb. inorganik elemanlardan genellikle ısıtma, bazı hallerde sinterleştirme, gaz veya köpük oluşturma yolu ile gözenekleştirilerek elde edilen kırılmış veya kırılmamış agrega olarak tanımlanmaktadır.

Çizelge 2.5 Hafif agrega gevşek birim ağırlıkları Standart Agrega cinsi Maksimum kuru

birim ağırlık (kg/m3)

Minimum kuru birim ağırlık (kg/m3) İnce agrega 1120 - İri agrega 880 - ASTM C 330 ve C331 Karışık agrega 1040 - Perlit 196 120 ASTM C 332 Grup 1 Vermikülit 160 88 İnce agrega 1120 - İri agrega 880 - ASTM C 332 Grup 2 Karışık agrega 1040 - İnce agrega 1200 - İri agrega 1000 - TS 1114 Karışık agrega 1100 -

Hafif agregalar, üretiminde kullanıldığı hafif betonların fonksiyonuna göre sınıflandırılır ise; perlit ve vermikülit ile yalıtım hafif betonu, ponza taşı ve volkanik cüruflar ile hem taşıyıcı hem yalıtım hafif betonları, genleştirilmiş kil, şist, cüruf ve arduvaz ile taşıyıcı hafif beton

üretilebilmektedir (Neville, 2000).

2.5.1 Hafif agregaların özellikleri

Deneysel çalışmada hafif agrega kullanılarak hem taşıyıcı, hem yalıtım özelliği olan hafif beton üretilmiş olması nedeni ile aşağıda hafif agregaların fiziksel özellikleri genel olarak verilmiş, beton üretiminde kullanılan ponza agregası etraflıca ele alınmıştır.

2.5.1.1 İçyapı özellikleri

Hafif agregaların tane yoğunluğu, gözenekli yapılarından dolayı düşüktür. Tanelerdeki gözenekli yapı, belli başlı ham maddelerin erime sıcaklığına kadar ulaşması ile oluşur. Bu sıcaklıkta gazlar kütle içinde genişleyerek yaklaşık 5–300 µm boyutlu üniform dağılmış boşluk oluşturur, hacim artışına neden olur ve soğuma esnasında da bu durumunu korur (Lamond ve Pielert, 2006).

2.5.1.2 Tane şekli ve yüzey dokusu

Doğal hafif agregalar kaynağına, yapay hafif agregalar üretim yöntemine bağlı olarak tane

şekli ve yüzey dokusu açısından önemli farklılıklar gösterir. Tane şekli kübik, küresel, sivri veya düzensiz olabilen hafif agregaların yüzey dokusu ince boşluklu olabilir, nispeten düzgün bir yapı gösterebilir ya da büyük boşluklu ve oldukça düzensiz bir yapıda olabilir. Tane şekli ve yüzey dokusu, beton karışımının işlenebilirliğini, iri/ince agrega oranını, çimento ve su gereksinimini ve bunlara bağlı olarak fiziksel ve mekanik özellikleri de doğrudan etkilemektedir (Lamond ve Pielert, 2006).

2.5.1.3 Birim ağırlık

Agrega birim ağırlığı, agrega yığını kütlesinin, kapladığı hacme oranıdır. Bu hacim daneler arasındaki ve danelerin içindeki boşlukları kapsamaktadır. Birim ağırlık, dane şeklinin, boyutunun, inceliğinin ve nem içeriğinin bir fonksiyonudur ve aynı zamanda agregaların gevşek ya da sıkı yerleştirilmiş olmasına bağlıdır. Her malzemenin birim ağırlığı farklıdır, bu farklılık aynı tür malzemenin farklı boyut ve incelikte olması durumunda da geçerlidir. Çizelge 2.5’de ASTM C 330, C331 ve C332’ye göre hafif agregaların maksimum kuru gevşek birim ağırlıkları verilmiştir (Lamond ve Pielert, 2006).

2.5.1.4 Özgül ağırlık

Agrega özgül ağırlığı, agrega kütlesinin, agreganın dolu kısmındaki partiküllerin toplam hacmine oranıdır. Bu dolu hacim, partiküllerdeki mikro boşlukları kapsar ancak partiküller arasındaki mezo ve makro boşlukları kapsamaz. Bu partiküllerin özgül ağırlığı, boşluksuz camsı malzemenin özgül ağırlığına ve partiküllerdeki mikro boşlukların hacmine bağlıdır ve genellikle tane boyutu azaldıkça artar (Lamond ve Pielert, 2006).

2.5.1.5 Su emme

Hafif agregalar, boşluklu yapılarından dolayı normal agregalara oranla %5 ile %25 oranında daha fazla su emer; bu durumun beton üretiminde dikkate alınması önemlidir. Taşıyıcı hafif beton üretiminde kullanılan bazı hafif agregaların su emme oranları Çizelge 2.6’da verilmiştir.

Çizelge 2.6 Hafif agregaların bazı özellikleri (Clarke, 1993)

Tip Şekil Su emme oranı

(%)

Etüv kurusu yoğunluk (kg/m3)

Genleştirilmiş kil Yuvarlak 12–14 350–500

Genleştirilmişşist Yuvarlak 12–14 500–800

Ponza Düzensiz 30–40 500–880

Sinterlenmiş uçucu kül Yuvarlak 9–15 800–850

Hafif agregaların su emme oranı boşluk boyutuna, yapısına, boşlukların dağılımına ve sürekliliğine bağlıdır. Yüzeye yakın, dışa açık ve birbiri ile ilişkili boşluklar, nemli ortamda ilk birkaç saatte dolarken, daha iç kısımda yer alan süreksiz boşluklar yıllarca su içerisinde bekletilse bile boş kalır. Dane tarafından adsorbe edilen su, çimento ile hemen kimyasal reaksiyona girmez. Ancak uzun süreli kür, çimentonun hidratasyonu ve agrega/matris arayüzeyinin gelişmesinde oldukça yararlıdır.

Taşıyıcı hafif agregaların doygunluk derecesi, bütün boşlukların teorik toplam doygunluğunun yaklaşık %25~35’i arasında değerler alır, ancak Şekil 2.1’de görülebileceği gibi su emme oranı zamana bağlı olarak belirli bölgelere ayrılabilir; bunun için Holm ve Ries’e göre ASTM’de hafif agregalar için tanımlanan doygun yüzey kuru ifadesi teorik olarak hatalı, analitik olarak yanıltıcıdır ve uygun değildir (Lamond ve Pielert, 2006). Yüksek dayanımlı bağlayıcı malzemeler, sertleşmiş halde üstün özelliklere sahiptir ancak, otojen rötre ve benzeri nedenlerden dolayı erken yaşta çatlak oluşumuna karşı oldukça duyarlıdırlar.

Şekil 2.1 Hafif agregaların tipik su emme-zaman ilişkisi (Lamond ve Pielert, 2006)

Konvansiyonel kür teknikleri bu çatlakları önlemede her zaman etkin olmamaktadır çünkü suyun beton içerisine nüfuzu, çimento hamurunun sızdırmazlığından dolayı sınırlıdır. Bu sorunu ortadan kaldırmak için kullanılacak yöntemlerden biri suya doyurulmuş hafif agregaların su rezervuarı olarak kullanımıdır (Akçay ve Taşdemir, 2008; Lura, vd., 2003). Karışımdaki su rezervuarlarının dağılımı içsel kür mekanizmasında öne çıkan en önemli parametredir. Düşük su/çimento oranına sahip hamurda suyun maksimum taşınım uzaklığı birkaç yüz mikrometre olarak tahmin edilmektedir. Su rezervuarlarının matris içerisinde iyi dağılması ile içsel kür işleminin verimliliği de artmış olacaktır. İçsel kürlemede en yeni görüşlerden birisi çok küçük doygun hafif agregaların beton içerisinde dağıtılarak küçük su rezervuarları oluşturulmasıdır. Agrega taneleri arasındaki mesafe azalacağından bu tanelerdeki suyun difüzyonu/sızması için uzun mesafe kat etmesine gerek kalmayacaktır (Lura, vd., 2003). Yapılan deneysel çalışmalarda beton içerisindeki doygun hafif agregaların otojen rötreyi azaltmakta, hatta engellemekte oldukça etkin olduğu görülmüştür (Kovler, vd., 2004; Akçay ve Taşdemir, 2008).

Bu tezin deneysel çalışmasının konusu olan hafif beton üretiminde ponza agregası kullanılması nedeni ile aşağıda ponza ile ilgili detaylı bilgi verilmiştir.