Hidratasyon dereceleri deney sonuçları, FKOR ve KOR ile ilişkileri Hidratasyon konusunda hidratasyon ısılarının ölçülmesi ile birlikte hidratasyon

derecelerinin (HD) saptanması incelenen ikinci özellik oldu. FKOR ve KOR’nin hidratasyon derecesiyle etkileşimini açıklamak amacıyla bu deneyler yürütüldü. Otojen rötre alanında en etkin faktör olan hidratasyon, S/Ç oranı düşük, su ve havadan izole edilmiş çimento hamurlarında, normal karışımlardan farklı yapılaşma ve süreçlere sahip oluyor ve böylece rötre davranışları da farklılık gösterdiği Bölüm 5.1 de açıklanmıştı.

HD deneylerinde tam izolasyon (Tİ) sağlanan ve S/Ç oranları 0,20 ve 0,25 olan iki seri numune ile suyla örtülü havadan izole edilmiş ortamda (Hİ) saklanan ve S/Ç oranı 0,20 ve 0,25 olan iki seri numune üzerinde deneyler yapılmıştır. S/Ç oranı 0,20 olan numunelerde SA katılmıştır, diğerlerinde SA yoktur. Bu deneylerde HD değerleri, su ile karışım izleyen 5., 9.5, 24 ve 48. saatlerde tayin edilmiştir. Ayrıca Tİ sistemindeki numunelerin 28. gün sonundaki HD değerleri de ölçülmüştür. Sonuçlar Bölüm 4’de Tablo 4.14’de verildi. Bu sonuçlara dayanılarak 5-9.5 saatleri, 9.5-24 saatleri ve 24-48 saatleri arasındaki periodlarda oluşan HD artış (%) leri hesaplanarak Tablo 5.4 de sunuldu. Ayrıca Tİ koşulu için hidratasyon derecesi-zaman eğrileri Şekil 5.19 ve 5.20 de de gösterildi. Tablo 5.4. deki periyodlar FKOR için tanımladığımız başlangıç, hızlanma ve yavaşlama aşamaları dikkate alınarak seçilmiştir.

Tablo 5.4: Zaman aşamalarında gözlenen hidratasyon derecelerindeki artışlar (%)

a) Tİ sisteminde saklanan çimento hamrularındaki ilk 5 saate göre HD artış oranları (%)

1. S/Ç=0,20, SA katkılı 1. S/Ç= 0,25, SA katkısız

Süreler Süreler

Çimento türü

5-9,5 saat 9,5-24 saat 24-48 saat 5-9,5 saat 9,5-24 saat 24-48 saat

C1 107 27 31 35 26 26

C2 64 53 26 54 17 20

b) Hİ sisteminde saklanan çimento hamrularındaki ilk 5 saate göre HD artış oranları (%) 3. S/Ç=0,20, SA katkılı 4. S/Ç= 0,25, SA katkısız Süreler Süreler Çimento türü

5-9,5 saat 9,5-24 saat 24-48 saat 5-9,5 saat 9,5-24 saat 24-48 saat

C1 96 12 40 48 59 28

C2 45 58 19 91 31 17

C3 44 30 16 24 80 15

Şekil 5.20: Tİ koşulunda saklanmış SA içermeyen hamurların hidratasyon dereceleri

Şekil 5.21: Tİ koşulunda saklanmış SA içeren hamurların hidratasyon dereceleri

0 10 20 30 40 50 60 1 10 100 1000 Zaman (saat) H id ra ta s y o n d e re c e s i (% ) C1 C2 C3 0 10 20 30 40 50 60 1 10 100 1000 Zaman (saat) H id ra ta s y o n d e re c e s i (% ) C1SA C2SA C3SA

Grafiklerin incelenmesinden ve tablolardaki sonuçlara dayanılarak HD deney sonuçlarında saptanan genel durumlar ve eğilimler aşağıda özetlendi;

Tİ sisteminde saklanan numunelerde HD’deki en yüksek artış 5-9,5 saatleri arasında gerçekleşti. Daha sonraki sürelerde ise bu artışların azaldığı belirlendi. Hİ sisteminde saklanan numunelerde de bu benzer bir eğilim tespit edildi.

24 ve 48 saat arasında sonra HD değerlerindeki artışlarda büyük azalmalar meydana geldi ancak 48 saatten sonraki azalma çok belirgin oldu. S/Ç 0,20 olan ve SA içeren hamurlarda hidratasyonun 28. günde durduğu belirlendi. SA katkı içermeyen hamurlarda ise çok düşük oranlarda artış elde edildi (Tablo 5.2, Şekil 5.17 ve 5.18). HD değerlerinde ve artışlarında çimento türlerinin de belirgin etkileri vardır. Düşük alkalili C1 çimento hamurlarında 5 saat sonundaki HD değeri Tİ ve Hİ sistemlerinde en düşük düzeydedir. Buna karşılık 5-9,5 saat aralarındaki artış ise en yüksek değerdedir. Bu yüksek artışa karşın varılan HD değeri diğer çimentolarınkine tam erişememiştir. Yüksek alkalili C3 çimentosu hamurlarında ölçülen HD değerleri ve artış değerleri C1 çimentosu hamurunun tam tersidir. 5 saat sonunda en yüksek HD değeri, 5-9,5 saat arasında ise en düşük artış değeri elde edimiştir. Bu bulgular çimentodaki alkali içeriğinin hidratasyon süreci üzerinde önemli etkinlik taşıdığını kanıtlamaktadır.

HD deney sonuçlarını hidratasyon olayının kinetiği, süreci ve oluşturduğu ürünlerin türü ve morfolojisi yönünden irdelemek mümkündür. HD’nin yüksekliği sadece hidrate elemanlarını miktarını belirler, hidrate ürünlerin niteliğini yani içsel veya dışsal olup olmadıklarını açıklamaz. İlk 5 saatte oluşan ürünler Vernet’in açıklamasındaki karıştırma, ölü bölge, priz başlaması ve sertleşme başlaması olarak tanımladığı 4 aşamayı kapsar (Vernet, 1995). Vernet bu aşamaların karışımı izleyen ilk 9. ve 15. saatler arasında bittiğini varsayar, ancak çalışmamızda S/Ç oranının çok düşük olması, çimentolarda alkalilerin etkisi nedeniyle bu süre daha kısalmıştır. Bu 4 aşama sonunda oluşan hidratlar sıvı fazda meydana gelirler, bunlar, boşluklu ve gevşek yapılı CSH kristalleri, iğneli etrenjitler, hekzagonal Ca(OH)2 kristallerinden oluşan dışsal ürünlerdir (Locher ve diğ, 1976)

Bu ilk 5 saatlik sürede çimento taneleri gerekli suyu kütle içinde bularak hidratlaşmışlar, ancak bu kütle içinde yeni kılcal boşluklar da oluşturmuşlardır. Meydana gelen hacimsel büzülme kimyasal bir kontraksiyondur. Ancak ortam

katılaşmış ve ince kılcal boru açısından zenginleşmiştir. Yüksek alkalili C3 çimentosu bu aşamada SO^-3’ü tespit ederek, etrenjit oluşumunu kısıtlayacağından ve hidratasyonu hızlandırabileceğinden HD değerinin C1 ve C2’ye göre daha yüksek çıktığı söylenebilir.

5. saatten sonra hidratasyon için gerekli olan su ince kılcal boşlukları dolduran suyun çekilmesiyle sağlanır. Böylece kendiliğinden kuruma süreci başlar ve fiziksel anlamda kontraksiyon gerilmeleri devreye girer. Nitekim sabit bir hızla artan FKOR ortaya çıkar ve etkinleşir. Bu arada hidratasyon da devam eder HD artışı 5-9,5 saat arasında artar ve KOR rötre oluşmasına katkıda bulunur. Hidratasyon Vernet’nin yavaşlama adını verdiği 5. aşama ile sürer.

10. saatte FKOR oluşumu durur, çünkü ince kılcallardaki su çok azalmıştır ve bu su boşluk çeperleri tarafından çok sıkı bir düzeyde tespit edilmiştir. Çimento taneleri bu suyu çekebilecek güce sahip değillerdir. Su hareketinin durması kendiliğinden kurumanın yarattığı fiziksel büzülme gerilmesini ortadan kaldırır.

Özetle, HD deneyleri sonunda elde edilen bulgular; S/Ç oranı çok düşük, izole edilmiş, izotermal koşullarda kürlenen hamurlarda 10 saatten sonra hidratasyonun sınırlı kaldığını, anhidr tanelerin ileride kompasiteyi ve dayanımı artıran ögeler olacağını, hidratasyon ürünlerinin istenilenden düşük oranlarda ve türlerde teşekkül ettiğini ve hidratasyonun yol açtığı kılcal boşlukların da FKOR’e sebep olduğunu açıklarlar.