Su ve Nem ile Ġlgili Özellikler

2.2.4.1 Su Emme, Geçirimlilik ve Kılcallık

Tüm yapı malzemeleri su ile temas ettiklerinde bünye yapılarına bağlı olarak sudan etkilenirler. Su ile ilişki sonucu, su içinde bulunan malzemelerde su emme, yüzeysel olarak su ile temasta bulunan malzemelerde basınçlı veya kapiler su geçirimlilik olayı görülür (Şekil 2.12).

Şekil 2.12 a) Kapiler emme b)Yüzeysel emme [9]

Malzemenin boşluklarına emdiği su miktarının, malzemenin ağırlığına oranının yüzde olarak değeri malzemenin ağırlıkça su emme yüzdesini (Sa) verir. Su emme olayında malzemenin boşluğu önemli bir etkendir.

Sa = ağırlıkça su emme yüzdesi

P1 = suya doymuş ağırlığı P0 = kuru ağırlığı

P₁ – P₀ = emilen suyun ağırlığı (2.16) Belli alan ve kalınlıktaki malzemenin iki yüzü arasında su farklı düzeylerde ise, bu ortamlar arasında hidrolik bir basınç farkı meydana gelir ve bunun sonucunda malzeme içinde yüksek basınçlı bölgeden alçak basınçlı bölgeye bir su akımı oluşur. Belirtilen şartlar altında birim alandan, birim zamanda geçen su miktarı geçirimlilik katsayısı (k) ile ifade edilir [13].

Malzemenin birim zamanda geçirdiği su miktarı, basınç ve alan ile doğru orantılı, kalınlık ile ters orantılıdır (2.17 no‟lu denklem). Geçirimlilik katsayısı ise bir malzeme özelliği olup orantı sabitidir [16].

Darcy kanununa göre;

Q = birim zamanda geçen su miktarı (cm3 /sn) P = su basıncı (cm) A = kesit alanı (cm2 ) k = geçirimlilik katsayısı (cm/sn) x = malzemenin kalınlığı (cm) (2.17) 100 x P P P S 0 0 1 a   x A . P . k Q

Malzemelerin basınçlı su geçirimliliği, malzemenin gözenekliliğine, taneli malzemelerde ise tane düzeni ve çapına göre değişim gösterir. Porozitenin küçük olması halinde geçirimlilik son derece azdır. Porozite büyük olabilir, fakat buna karşılık boşluklar birbiriyle bağlantılı değilse geçirimlilik yine küçük bir değer alır. Boşluklar birbiri ile bağıntılı iken geçirimlilik porozite ile birlikte artar [8].

Kapiler su geçirimlilik malzeme yüzeyinin su ile temasa geldiği zaman, suyun yüzey gerilimi nedeniyle, malzeme boşluklarında ve kılcal kanallarında suyun yükselmesi olayıdır. Bu durumda emilen su miktarı (Q), malzemenin su ile temas eden yüzeyine (A), suyun diğer yüzeyine geçiş süresine ve malzeme kapilarite katsayısına (K) bağlı olarak değişir [16].

Q = emilen su miktarı (cm3) t = geçen zaman (sn)

A = su ile temas eden alan K = kapilarite katsayısı (cm3

/cm² sn ) (2.18)

Kılcal borularda suyun yükselme miktarı suyun yüzey gerilimi ile doğru, boru çapı ile ters orantılıdır. Suyun yüzey gerilimi sabit olduğuna göre, borunun çapı küçüldükçe su daha yükseğe emilir. Bu yüzden kılcallık olayı, küçük gözenekli malzemelerde, büyük gözenekli olanlardan daha fazladır.

Rötre ve Şişme: Malzemelerin ıslanması genleşmeye veya şişmeye, buna karşılık malzemedeki su miktarının azalması ise büzülmesine yani rötre yapmasına yol açar. Bu rötre ve şişme olaylarının serbest şekilde meydana gelmemesi halinde birtakım iç kuvvetler veya gerilmeler meydana gelir. Rötre ve şişme olaylarına maruz kalan malzemeler; harç, beton ve ahşaptır [8].

2.2.4.2 Buhar Geçirgenliği Su Buharı Difüzyon Geçirgenliği:

Değişik koşullarda iki farklı hacim arasındaki buhar basıncı farklı değerler vermektedir. Sıcaklık derecelerine bağlı olarak farklı değerler gösteren buhar basıncı, yüksek basınçtan alçak basınca yönelik bir akım meydana getirir. Su buharı difüzyon geçirgenliği; bir buhar basınç farkı sonucunda bir yapı malzemesinin su buharını bir

A . t . K Q

Belirli dış buhar basıncı altında birim kalınlıktaki numunenin birim alanından birim zamanda geçen su buharı, buhar geçirimliliği belirler ve bu geçiş malzemelerin buhar geçirimlilik katsayılarına (δ) bağlıdır. Bağıl nem %50‟den az ise buhar difüzyonla, daha fazla ise kısmen difüzyon, kısmen de kılcallık etkisi ile geçer [9].

Yapı malzemeleri genellikle bu akıma tam direnç göstermezler. Buhar difüzyonuna yapı elemanlarını teşkil eden tabakaların difüzyon dirençleri karşı koyar [22].

Su Buharı Difüzyon Direnç Faktörü (μ):

Bir yapı malzemesinin buhar difüzyon direncinin aynı kalınlık ve şartlardaki hava tabakasının kaç katı direnç gösterdiğini belirleyen bir sayıdır. Havanın difüzyon direnç faktörü 1‟dir [23]. Bitüm, plastik, metal ve cam gibi malzemelerin difüzyon dirençleri çok yüksektir. Malzemenin özgül ağırlığı arttıkça difüzyon direnci de yükselir.

Higroskopik Emicilik:

Malzemenin, yüzeyleri ile temas halinde bulunan nemli hava içindeki su buharını, belli şartlarda buhar basınç farkına gerek olmaksızın emmesi ve içinde tutmasıdır. Bazı malzemeler emme sırasında fiziksel ve kimyasal değişim göstermezler, bu durumdaki emmeye adsorbsiyon, fiziksel veya kimyasal ya da her iki şekilde de değişim gösterme durumundaki emmeye ise absorbsiyon denir.

Higroskopik yapı malzemeleri çevre havasındaki su buharı ile denge halinde olan nem içerirler [24].

2.2.4.3 Donma Mukavemeti

Boşluklu bir malzemenin içinde bulunan su, sıcaklığın 0 ˚C‟nin altına düşmesi halinde donar. Donma esnasında %9 oranında bir hacim artması olur. Eğer malzemenin boşlukları tamamen su ile dolu ise bu hacim artışını karşılayacak bir hacim mevcut değildir. Bu takdirde suyun donması ile malzemenin içinde birtakım basınç ve çekme gerilmeleri meydana gelir. Bu gerilmeler malzemenin mekanik mukavemetini aşmadıkça cisim donma etkisine dayanıyor demektir. Aksi halde donma olayı sonucunda meydana gelen gerilmeler malzemede çatlamalara neden olur. Bu nedenle bir malzeme kullanıldığı yerde 0 ˚C‟nin altında sıcaklık derecesine maruz kalacak ise donmaya karşı dayanıklı olmalıdır [8].

Malzemelerin donmaya dayanıklılığı doyma derecesi ile belirlenir. Doyma derecesi, su ile dolu gözenek hacminin toplam gözenek hacmine oranıdır [20]. Malzemenin donmaya dayanıklılığı, doyma derecesinin %80 veya daha küçük olmasına bağlıdır [16]. Ayrıca küçük gözenekli malzemelerin kapilaritesi yüksektir ve büyük gözenekli malzemelerden donmaya daha az dayanıklıdır.

2.2.4.5 Ġçerdiği Nem Miktarı

Genel olarak pratikte yapı elemanları az veya çok miktarda nem içerirler. Bir yapı elemanı veya malzemesinin nemliliği o anda içinde barındırdığı su miktarı ile belirtilir. Bu nemlilik yapı malzemelerinin su ve su buharı ile ilgili özelliklerine bağlıdır [24].

Nem miktarı, belli bir anda, belirli bir hacimdeki malzemenin içerdiği su kütlesi miktarının tam kuru malzeme kütlesine oranının yüzde olarak ifadesidir [25].

(2.19)

Malzemenin içerdiği nem miktarı ile içinde bulunduğu havanın nem miktarı arasında bir bağlantı mevcuttur. Havanın neminin azalması veya artması malzeme içinde nemin değişmesine sebep olur.