Kimyasal Katkılar

Betonda kullanılan kimyasal katkı maddeleri çimento, agrega, su ile varsa mineral katkı maddelerinin yanı sıra, beton karışmadan önce veya karıştırma sırasında katılan organik veya inorganik maddelerdir. Katkıların yoğunlukları ve renkleri farklı, katı veya sıvı şeklindedir. Betonda katılım oranları çimentonun ağırlıkça % 5’ini (çoğu kez % 1’ini) geçmez. Kimyasal katkı maddeleri ile gerek taze betonun gerekse sertleşmiş betonun bir çok özelliği değiştirilebilir. Bu nedenle özellikle son yıllarda çeşitleri ve kullanım alanları çoğalmıştır. Ülkemizde de bazı türlerin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır [45, 46].

2.2.4.1 Su Azaltıcı Katkı Maddeleri (Akışkanlaştırıcılar)

Beton katkı maddeleri, su azaltıcı, priz süresini değiştiren ve hava sürükleyici katkı maddelerinin yanında farklı amaçlar için kimyasal katkı maddeleri vardır [46].

Normal miktarda su azaltıcı katkılar (akışkanlaştırıcılar), TS EN 934-2’ye göre, beton yapımında kullanılacak kimyasal katkı maddelerinin, çimento kütlesinin % 5’inden fazla olmaması gerekmektedir. Karışım suyunda katkı maddesinin yol açtığı azalmanın miktarı % 12’den az olduğu takdirde, bu tür katkı maddelerine ‘‘normal miktarda su azaltıcı katkı maddeleri’’ veya ‘‘plastikleştirici’’ veya‘‘akışkanlaştırıcı’’ denir [38, 46].

Su azaltıcı katkılar çimento tanesi-su ara yüzeyinde fonksiyon görürler. Çimento-su sistemine girdiklerinde yüzeyinde emildikleri çimento tanesini hidrofil yaparlar, eksi yük oluştururlar ve suyun yüzey gerilmesini azaltırlar. Bu durumda çimento taneleri birbirlerini iterek su içinde yayılırlar. Ayrıca evvelce kümelenmiş tanelerin arasına sıkışmış olan su da serbest kalarak çimento hamurunda viskozitenin

azalmasına yardımcı olur. Betonda su azaltıcı katkı olarak çeşitli kimyasal maddeler kullanılmaktadır. Bunlar arasında linyosülfonik asitler ve tuzları ile türevleri (sodyum, kalsiyum linyosülfonatlar), hidroksikarboksilik asitler ve tuzları ile türevleri sayılabilir [38,46].

Yüksek miktarda su azaltıcı katkılar (süper akışkanlaştırıcılar), inşaat mühendisliğine dayalı alanlarda geniş çapta kullanılmaktadır. Bu maddelerin çok ufak miktarları bile, bir çok çimento tipi için, ilave edildikleri beton karışımlarında, işlenebilirlik, mekanik dayanım ve diğer özellikleri önemli ölçüde iyileştirirler. Bu polimerler, beton karışımına ilave edildiğinde karıştırma esnasında, öncelikle çimento parçacıklarının üzerinde adsorplanırlar ve yapılarındaki sülfonik asit grupları dolayısıyla yüzey yüklerini nötralize ederek dispersiyonu sağlarlar. Bunun sonucunda çimento topraklarının küçük parçacıklara ayrılması ile betonu oluşturan karışımın viskozitesinde önemli bir oranda azalma olur. Süper akışkanlaştırıcıların kullanımıyla, beton karışımındaki standart su/çimento oranı (S/Ç) % 12-30’a kadar azalırken, betonun işlenebilirliği ve akış özellikleri korunur ve sabit S/Ç oranlarında işlenebilirliği artar. Dolayısıyla, betonun su miktarı azaltılırken, işlenebilirlik ve basınç dayanımı özelliklerinde iyileşmeler meydana gelir. Bu nedenle bu maddeler ‘‘yüksek oranda su azaltıcılar’’ olarak adlandırılırlar [38].

Süper akışkanlaştırıcıların başlıca görevleri:

a) taze betonun reolojik özelliklerini, terleme (bleeding) ve ayrışma (segregasyon) olmadan iyileştirmek,

b) katı parçacıkların çok üniform bir şekilde dağılması için bir kaydırıcı veya dispersiyon reaktifi rolü oynamak,

c) karşımın morfolojisini iyileştirmek için, çimento veya hidrate olmuş ürünlerle girişim yapmak, çimentonun sertleşmesini, mukavemet kazanmasını ve kararlı olmasını sağlamaktır [39].

Hiper akışkanlaştırıcılar (yeni kuşak süper akışkanlaştırıcılar), Naftelin veya melamin sülfone formaldehitler ve polikarboksilat türü 3. nesil akışkanlaştırıcılardır. Yeni kuşak süper akışkanlaştırıcı olarak da isimlendirilen hiper akışkanlaştırıcılar süper akışkanlaştırıcılara oranla daha yüksek oranda su kesme ve 90 dakika süre ile işlenebilirliğini koruma özelliğine sahiptir. Hiper akışkanlaştırıcılar betona yüksek oranda su kesme özelliği kazandırırlar, uzun süre ayrışmadan ve titreşim gerektirmeden kendiliğinden yerleşen beton elde edilmesini sağlarlar [66].

2.2.4.2 Priz Hızlandırıcı Katkı Maddeleri

Priz süresini hızlandıran katkı maddeleri genellikle başlangıçtaki hidratasyon ısısını arttırırken, sertleşmeyi çabuklaştırıp erken dayanım sağlayabilirler. Hidratasyon ısısının artması aynı zamanda antifiriz işlevi görmelerini mümkün kılar. Bu nedenle bu tür katkılar soğuk havalarda dökülen betonlarda, kalıp sökme sürelerinin kısaltılmasında, prefabrikasyon beton eleman üretiminde, hidrolik basınca karşı tıkama işlerinde yararlı olurlar. Olumsuz yan etkileri arasında plastik rötreyi ve klorür içermeleri halinde, betonarmede çelik donatı korozyon riskini arttırmaları sayılabilir. Klorür içeren bileşimlere ek olarak alkali hidroksit ve metal tuzları (kalsiyum klorür, alüminyum klorür, sodyum-potasyum hidroksit, karbonat ve alüminatları,….) bu tür katkılar arasında yer alır [46].

2.2.4.3 Priz Geciktirici Katkı Maddeleri

Prizi çabuklaştıran katkıların tersine bu katkılar priz başlangıcından önceki durgun aşamayı uzatırlar, özellikle C3S’in ve C3A’nın hidratasyonunu yavaşlatırlar. Bunu genellikle kalsiyum iyonlarının çözünmesini başlangıçta kısmen önleyerek sağlarlar. Çimentonun bileşimine bağlı olarak katkı dozajına çok dikkat edilmesi gerekir. Düşük dozajlarda, hidratasyon sonraları hızlanabilir ve çimento hamurunun dayanım kazanması fazla etkilenmez. Yüksek dozajlarda ise C3S hidratasyonu devam etmeyebilir. Bu gibi durumlarda prizin hiç gerçekleşmemesi dahi mümkündür. Priz süresini geciktiren maddeler arasında linyosulfonik ve hidroksi-

karboksilik asitler, karbonhidratlar (şeker, nişasta, selüloz) ve bazı inorganik tuzlar (fosfatlar, çinko, kurşun tuzları) sayılabilir [46].

2.2.4.4 Hava Sürükleyici Katkı Maddeleri

‘‘Hava sürükleyici katkı maddeleri’’ beton yapımı esnasında taze betondaki çimento hamurunun içerisinde küçük boyutlu (0.05-1.25 mm ) ve kalıcı hava kabarcıklarının oluşmasını sağlayan katkı maddeleridir. Hava sürükleyici maddeler arasında, ağaç reçinelerinin tuzları, sentetik deterjanlar, linyosülfonatlar, petrol asitleri tuzları, yağlı ve reçineli asitler ve tuzları sayılabilir [38].

2.2.4.5 Diğer Kimyasal Katkı Maddeleri

Betonda kullanılan kimyasal katkıları sürekli gelişmektedir. Burada ele alınmayan ancak pratikte kullanılan diğer bazı kimyasal katkılar arasında yeni ve eski betonu yapıştıran, onarım işlerinde kullanılan katkılar (polimer emülsiyonları), çelik donatı korozyonunu önleyici katkılar (kalsiyum nitrit), su itici katkılar (kalsiyum stearat), püskürtme beton katkısı (sodyum alüminat), köpük oluşturan katkılar (alüminyum tozu) ve alkali-agrega reaksiyonunu yavaşlatan katkılar (lityum, baryum tuzları) sayılabilir [46].