Priz Süresi

Birçok araştırmacı tarafından alkalilerle aktive edilen YFC betonlarının ani priz davranışı rapor edilmiştir. Hızlı işlenebilirlik kaybına neden olan bu olay bu

malzemenin uygulamada kullanılmasına engeldir. En iyi dayanım gelişimi performansını sunan sodyum silikat esaslı aktivatörlerde hızlı priz problemi daha belirgindir. Yüksek erken dayanım ve hızlı işlenebilirlik kaybı arasında bir ilişki olduğu bildirilmiştir. Geciktirici maddelerin kullanımı ise etkili bir yoldur. PÇ karışımlarında kullanılan kimyasal katkıların bu amaçla kullanımı, C3A ve C3S bileşenlerinin olmamasından ve alkalin bileşenlerin varlığından ötürü bazı durumlarda PÇ’den farklı olmuştur (Yang, Song, Ashour ve Lee, 2007; Chang, 2003; Zivica, 2007).

Chang (2003), sodyum silikat esaslı aktivatör kullanılarak hazırlanan çözeltinin alkali modülü (SiO2/Na2O) arttıkça, pH değerinin azaldığını belirtmiştir. Sabit çözelti/YFC oranında, hem alkali modülü ile hem de pH değeri ile priz başlangıç ve bitiş süresi arasında anlamlı bir ilişkinin olmadığı görülmüştür. Na2O konsantrasyonunun artması aktivatörün pH’ını arttırırken, SiO2 konsantrasyonun artması azaltmıştır. Aktivatör dozajının artması priz sürelerinde kısalmaya neden olmuştur. Fosforik asit konsantrasyonu 0,84 M değerini aştığında priz süresinde ani bir artış oluşmuş, 0,87 M olduğunda ise 6 saate çıkmıştır.

Geciktirici olarak borat ve fosfat kullanılarak, PÇ’ye benzer priz süreleri elde edilebilmektedir. Gong ve Yang (2000), sodyum fosfatın, cam suyu ve NaOH karışımı ile aktive edilmiş, kırmızı çamur (%30), YFC (%70) karışımının priz süresini uzattığını bildirmiştir.

Zivica (2007) tarafından YFC ağırlığının %3, %5 ve %7’si oranında sodyum hidroksit, sodyum karbonat ve sodyum silikat (Ms=1,13) aktivatörleri kullanarak çeşitli harç karışımları hazırlanmıştır. AA-YFC harçlarının işlenebilirliğinin PÇ harçlarına kıyasla (%5 ve %7 sodyum silikat içeren karışımlar haricinde) biraz daha iyi olduğu görülmüştür. NaOH ve kısmen Na2CO3 aktivatörü için priz sürelerinin dozajdan bağımsız ve makul sınırlar içinde olduğu görülmüştür. Sodyum silikat kullanımı halinde ise, dozajın artması ile priz süreleri önemli derecede kısalmıştır. Sodyum silikat dozajı %3 olduğunda 40 dakika olan priz başlangıcı, dozajın %7’ye çıkmasıyla 0 dakikaya, priz sonu ise 1:20’den 0:30’a düşmüştür. NaOH ve Na2CO3

için sıcaklığın 26 °C’ye kadar artışı priz süresini uzatmış, işlenebilirliği arttırmıştır. Sıcaklığın daha fazla artmasıyla ise, priz başlangıç süresi ve işlenebilirlik önemli ölçüde azalmıştır. Sodyum silikat kullanımı halinde ise, başlangıç prizi ve işlenebilirlik sıcaklığın artışıyla azalmıştır. Görüldüğü gibi, aktivatörün tipi ve dozajı AA-YFC’nin taze hal özelliklerini önemli derecede etkilemektedir. Sodyum silikatın prizin hızlanması ve işlenebilirlikteki kayıp açısından etkisi sodyum hidroksit ve sodyum karbonata göre daha fazladır. Bu sonuçlar, hidratasyonun başlangıç fazlarının oluşumunda sodyum silikatın etkisinin diğer aktivatörlere kıyasla daha belirgin olduğunu gösterir. Gözlenen farklı etkilerin aktivatörlerin anyon ve katyon tipindeki farklılıktan kaynaklandığı kuşkusuzdur. Ms değeri 1:1 ile 1:2 arasında olan sodyum silikat büyük oranda SiO-23 iyonları içerir. Bununla birlikte, sodyum hidroksit ve sodyum karbonat çözeltileri sodyum silikata kıyasla basit katyonlar (Na+) ve anyonlar (OH- ve CO-23) içerirler. Dahası, silikat iyonları AA-YFC bağlayıcılarının sertleşmesinde önemli ve sonuçlandırıcı bileşendir. Sodyum silikat sistemlerinde silikat, çözeltiye eklenme anında mevcuttur. Bu durum, hızlı priz ve hızlı işlenebilirlik kaybında etkilidir. Kalorimetre deneyleri, sodyum silikatın durgun evreyi (induction periyod) kısalttığını, bununla birlikte sodyum hidroksit ve sodyum karbonatın durgun evre üzerinde bir etkiye sahip olmadığını göstermiştir. Sodyum silikat içeren YFC hamurlarının hızlı prizinin, başlangıç C-S-H’ının oluşumundan kaynaklandığı belirtilmektedir. Sodyum hidroksitle aktive edilendeki prizin ise, daha fazla polisilikat hidratın oluşumundan kaynaklandığını göstermiştir. Sodyum karbonatla aktive edilen hamurların daha uzun priz süresi, reaksiyonları geciktirici özelliğe sahip kalsiyum karbonat oluşumuna bağlanmıştır. Kullanılan aktivatörlerin pH değerlerinin oldukça yüksek olduğu ve priz üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı görülmektedir. Ancak, bazik pH değeri YFC’nin hidratasyon kapasitesi açısından gerekli ve önemlidir. Çözeltinin pH değeri C-S-H’ın hidratasyon ürünlerinin yapısını belirleyen hidratasyon prosesi üzerinde önemli bir rol oynar. pH 9,5’un altında olduğunda bu mümkün değildir (Zivica, 2007).

Chang, Yeih ve Hung (2005), fosforik asidin sodyum silikat esaslı AA-YFC hamurlarının priz süresi üzerindeki etkisini incelemiştir. Fosforik asidin geciktirici etkisi belli bir kritik değerin altında önemsizken, kritik değere ulaşıldığında priz

süresi hızla artmış ve makul bölgenin dışına çıkmıştır. Bir başka deyiş ile, priz süresi fosforik asit konsantrasyonuna çok hassastır. Ayrıca, priz başlangıcı ve priz sonu arası çok kısa olup, 20 dakikadır. Çözelti/YFC oranı azaldıkça, aynı geciktirici etki için daha fazla fosforik asit gerekmektedir. Gong ve Yang (2000)’a göre, Ca3(PO4)2 oluşumu alkalilerle aktive edilmiş cüruf-kırmızı çamur hamurlarının prizinin gecikme nedenlerinden biridir. Shkolnick (1986), sodyum silikat esaslı AA-YFC hamurların hızlı prizini C-S-H jelinin birkaç dakika içinde hızla oluşumuna bağlamıştır. Alçı taşı ilavesi ise priz sürelerini kısaltmıştır. Bu durum şu nedenlere bağlanır. Đlk olarak, alçı taşı ilave edildiğinde ısı oluşmaktadır. Termodinamiğe göre, yüksek sıcaklıklar altında taneler daha yüksek serbest enerjiye sahiptir. Bu nedenle, kimyasal reaksiyon hızı artar. Ayrıca, alçı taşı kullanıldığında sıvı faza ilave kalsiyum iyonu girer. Daha yüksek alçı taşı konsantrasyonu, daha öncede açıklandığı gibi, C-S-H jelinin daha yüksek hızda oluşumu ile sonuçlanır. Sonuç olarak, alçı taşı ilave edildiğinde daha hızlı priz ortaya çıkar. Fosforik asit ve alçı taşının birlikte kullanımı durumunda ise, priz süresi ve kuruma büzülmesi açısından sorunsuz karışım elde edilememiştir.