Beton Dayanıklılık Sorun ve Çözümleri: Sülfat Etkisi

2000’li yıllarda beton algısı değişmeye başlamış, yüksek dayanıma odaklanmanın yanı sıra uzun süreli dayanıklılığa sahip beton üretimi önem kazanmaya başlamıştır. Beton hizmette olduğu süre boyunca hem gerekli dayanımı korumalı hem de kimyasal ve fiziksel etkilere karşı gerekli dayanıklılığı sağlamalıdır. Uzun süre dayanıklılığa sahip bir beton ancak her girdinin dikkatli bir şekilde kontrolü ile üretilebilir. Sülfat etkisi orta ve uzun vadede ortaya çıkabilecek durabilite sorunlarından biridir. Yazımızda sülfat etkisinin neden oluştuğunu ve betonda sülfat saldırısını engellemek için yapılması gerekenleri ele alacağız.

Sülfat Etkisi Nedir?

Killi toprağın içinde bulunan yer altı sularında ve deniz suyunda beton için zararlı olan sülfat iyonları bulunur. Bu iyonlar, sertleşmiş betonun yapısında bulunan kalsiyum hidroksite (CH) saldırarak etrenjit oluşturur. Sertleşmiş betonun kararlı yapısında oluşan etrenjit betonda zararlı genleşmeye ve çatlak oluşumuna sebep olur.

Ayrıca serbest MgO ile birleşen sülfat, çimento hamuruna bağlayıcılık sağlayan kalsiyum-silika-hidrat jellerinin (C-S-H) yıkımına da yol açar. Bunun sonucunda beton dayanımı negatif etkilenir.

Sülfat Etkisi Neden Oluşur?

Sülfat saldırısı veya sülfat etkisi adı verilen ve sertleşmiş betonda zararlı genleşmelere yol açan reaksiyonun temel 3 sebebi vardır:

Çimentonun içerisinde yer alan C ₃ A fazı,
Yer altı suyu ya da deniz suyu kaynaklı sülfat,
Çimento hidratasyon ürünü, CH (kalsiyum hidroksit).

Betonda sülfat saldırısı kaynaklı genleşmeyi durdurmak için bu 3 etmenden biri önlenmelidir.

Sertleşmiş betonun yapısında bulunan CH (kalsiyum hidroksit) deniz suyu/yeraltı suyunun yapısında bulunan sodyum sülfatlarla reaksiyona girer. Bunun sonucunda kalsiyum sülfat meydana gelir. Çimentonun yapısında yer alan C ₃ A fazı, su ve etrenjitin etkisi ile mono sülfata dönüşür. Mono sülfat ile birleşen kalsiyum sülfat sertleşmiş betonda genleşmeye sebep olur.

Sülfat Kaynakları Nelerdir?

Sülfatlı Zemin (Yüzeyinde beyaz birikintiler olan, çalılık dışında bitki yetişmeyen araziler şüphelidir.)
Çimento (SO ₃ ≤ %4 olmalıdır.)
Deniz suyu, yeraltı suyu

Sülfat Saldırısının Beton Üzerindeki Olumsuz Etkileri Nelerdir?

Betonun geçirimsizliğini olumsuz yönde etkiler. Boşluklu bir yapıya neden olur.
Beton dış yüzeyinde derin çatlaklar oluşur, pas payına zarar vererek donatının korozyona uğramasına neden olur.
Beton dayanımı düşer.
Estetik görünümün bozulmasına sebep olur.

Betonda Sülfat Saldırısını Engellemek için Yapılması Gerekenler Nelerdir?

1. Uygulama yapılacak topraktaki suyun SO ₃ miktarı tespit edilmelidir.

2. Düşük C ₃ A oranına sahip çimento kullanılmalıdır:

Yer altı suyu ve deniz suyuna maruz kalması muhtemel beton imalatları sülfat saldırısına maruz kalır. Bu sebeple söz konusu imalatlarda özel çimentolar tercih edilmelidir.
TS EN 197-1’e göre CEM I SR ibareli sülfata dayanıklı çimentolar ile CEM III B ve CEM III C tipi çimentolar sülfata karşı dirençli çimentolardır.

3. Mineral katkı kullanılabilir:

Sülfat saldırısı mekanizmasında çimento hidratasyonunun bir ürünü olan CH de etkin bir rol oynar.
Mineral katkıların (uçucu kül, yüksek fırın cürufu vs.) kullanımı CH tüketimini sağlar ve sülfat saldırısını engeller.

4. İç sülfat saldırısı için karma suyu analizleri düzenli yapılmalıdır.

5. Betonu geçirimliliği azaltılmalıdır:

Sülfat içeren suların beton içerisine sızması engellenir ya da azaltılırsa sülfat saldırısına karşı beton korunabilir.
Betonun su/çimento oranının kimyasal katkı kullanımı ile mümkün olduğunca azaltılması betonun geçirimsizliğini artıracaktır.

6. Gereğinde beton izole edilmelidir.

Sülfat saldırısı beton dayanıklılığını negatif yönde etkileyen oluşumlardan biridir. Sülfat saldırısını engellemek, uzun süre dayanıklılığa sahip, güçlü ve güvenli bir beton üretimini sağlar. Çimento içinde yer alan fazların kontrolü, mineral katkı kullanımı, karma suyu analizleri, yer altı veya deniz suyu kaynaklı sülfat girişini engellemek ve beton geçirimliliğini azaltmak sülfat etkisini engelleyen önlemlerdir. Bu önlemler alındığında betonun kullanım ömrü artar.

Kullanılan Kaynaklar: