Çimentolar içindeki çözünen alkalilerin miktar ve türlerinin beton ve harç özelliklerine etkileri

Effects of the content and kind of soluble alkalis in cements on different properties of concrete

Özet

Portland klinkerinin hammaddelerinin içinde alkali mineral tuzları gayri saflık olarak bulunurlar. Bu nedenle çimentoların bileşiminde potasyum ve sodyum iyonlarının varlığı önlenemez. Çimentonun minör bileşenleri grubuna giren alkaliler çok düşük miktarlarına rağmen çimento üretim süreçlerini ve çok sayıda beton niteliklerini etkilerler. Çimento üretim sürecinde fırınların hasara uğraması, çimentoya katılacak alçıtaşının belirlenmesi hususları alkalilerin tür ve miktarlarına bağlıdır. Beton teknolojisinde ise hidratasyon ve sertleşme hızı, işlenebilme, erken ve geç dayanım, erken rötre ve kuruma rötresi ve özellikle alkali-silisli agrega reaktivitesi konuları çözünen alkalilerin nitelik ve niceliklerine bağlıdır. Bunlar dışında alkalilerin karbonatlaşma ve çiçeklenme olaylarında da etkinlik taşıdığı saptanmıştır. Son yıllarda çimento üretiminde kuru sisteme geçilmesiyle alkali içeriğinde meydana gelen artış ve yüksek performanslı betonların zorunlu kimyasal katkısı olan süperakışkanlaştırıcıların çimento ile uyumu probleminde alkali içeriğinin rolü bu alandaki araştırmalara güncellik kazandırmıştır. Bu yazıda çimentolarda çözünen alkalilerin kökeni, kimyasal yapıları, çimento ve beton üretimi aşamasında yol açtıkları kimyasal ve mikroyapısal değişiklikler ve beton niteliklerine etkileri, gerçekleştirilmiş araştırmalara, değerlendirmelere ve bulgulara dayanılarak bir bibliyografik sentez olarak sunulmuştur.

Abstract

Salts of alkali metals always exist in the raw materials of portland cement clinkers as impurities. Therefore, the presence of sodium and potassium ions in cement composition cannot be avoided. Alkalis significantly affect cement production processes and concrete properties in spite of their small percentages. The formation of rings during cement production and determination of the gypsum quantity to add into clinkers are functions of the contents and kinds of alkalis. Hydration and setting rates, initial and final mechanical strengths, workability, shrinkage of concrete and damages due to alkali-aggregate reactivity also arise from the existence of alkalis in cement. Alkalis also affect carbonation and efflorescence problems of the concrete. Application of dry process in cement production and the use of superplasticizers are actually re-inciting researchers on the alkali content in cement. Chemical compositions of soluble alkali compounds in clinker, their effects on cement production and concrete properties, modifications they cause on microstructures and morphologies of hydration products are summarized in a bibliographical synthesis.