Betonda Karbonatlaşma Nedir ?

Betonun yüzeyi ile temas eden ve betonun içerisine giren karbon dioksit, betonun içerisinde bulunan kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek karbonatlaşma denilen olaya yol açmaktadır.

Çevremizde ne kadar karbon dioksit olduğundan bahsedecek olursa: Kırlardaki temiz havada % 0.03 kadar bulunmaktadır. Büyük şehirlerdeki havada, genel olarak, % 0.3’e varan miktarlarda yer almaktadır. Yeraltı sularında karbon dioksit içermektedir.

Karbonatlaşma Nedir?

Çimento hidratasyon ürünleri özellikle (Kalsiyum Hidroksit) zamanla havadaki ve yağmur sularındaki karbondioksit ile birleşir ve nötr bir tuz olan kalsiyum karbonata dönüşür.

Ca(OH)2 + CO2 –> CaCO3 + H2O

Bu tuzlar beton porlarında karbonat çökeltileri oluşturur. Betonun alkali yapısı (pH=12,5) donatıların korozyonuna engel olur; fakat karbonatlaşma bu özelliğin yitirilmesine neden olur. Bu durum beton yapı elemanları servis ömrünü negatif etkiler.

Karbonatlaşma Nasıl Anlaşılır?

Göz ile kontrolde, betonda açık griden koyu turuncuya kadar var olan renk değişiklikleri karbonatlaşma göstergesidir.

Optik mikroskopta ise kalsit kristallerinin varlığı ve kalsiyum hidroksit, etrinjit, hidrate olmamış çimento taneciklerinin yokluğu ile anlaşılır. Karbonatlaşmış kısımda boşluklu yapı ise değişmeden ya da azalmış olarak gözlemlenir.

İndikatör dökülerek, betonun yüzeyine dik bir şekilde kesilerek kesilen yüzeye “thymolphthalein” dökülmesi sonucu renk değişimine bakılır. Dökülen çözelti karbonatlaşmamış kısım ile tepkimeye girerek renk değiştirir.

Karbonatlaşma Hızını Etkileyen Faktörler

Karbonatlaşmanın gerçekleşme hızı, havadaki karbon dioksit miktarının ve nem miktarının yanı sıra, betonun geçirimliliğine bağlıdır.

Harç ve Betondaki Boşluk Yapısı; karbondioksit difüzyonunu etkilediği için karbonatlaşma sürecinde önemlidir.
Betonun su içeriği ve çevre rutubeti bir diğer faktördür. Rölatif nemin % 50 civarında olması da, karbonatlaşmayı artırmaktadır. Rölatif nemin % 25’den az, veya % 100 olması durumunda, karbonatlaşma oluşmamaktadır.
Mineral katkılı çimentolarda da karbonatlaşma hızı yüksektir. Karbonatlaşacak daha az bir kısım mevcuttur bu sebeple olay daha hızlı gerçekleşir.
Dış ortam sıcaklığı, normalin biraz üzerindeyse hızı arttırır fakat aşırı artışı, kurumayı arttırarak ve gaz çözünürlüğünü azaltarak karbonatlaşma hızını düşürür.
0,2 mm den büyük çatlaklı betonlarda da karbonatlaşma hızı artmaktadır.

Karbonatlaşmaya Karşı Önlemler

Betonun karbonatlaşmaya dayanıklı olabilmesi için geçirimsiz olması gerekir. Bu sebeple aşağıdaki uygulamalar yapılarak geçirim miktarı en aza düşürülmeye çalışılır.

Beton yüzeyinin CO2 girişine karşı tecrit edilmesi; bu işlem organik
silikon reçinesi, akrilik silikon reçinesi, vinil-asetat polimeri veya sak-akrilik emisyonu ile sağlanabilir.
Karbonatlaşma gerçekleşmişse karbonatlaşmış tabakanın kaldırılarak
özel tamir harçlarının kullanılıp yüzeyin sıvanması sağlıklı bir tamir
yöntemidir.

Karbonatlaşmada Onarım Yöntemleri

Realkalizasyon; betonun sekize kadar düşen pH değerini tekrar 12 mertebesine yükseltmeyi amaçlar.

Pasif Realkalizasyon : Kireç yönünden zengin Portland çimentolu bir sıva ile beton yüzeyini örtme işlemidir. Kürlemeden hemen sonra yapılması öngörülür fakat yıllar sonraki uygulamalar da alkalinite konusunda yarar sağlayacaktır.

Aktif Realkalizasyon : 1 A/m2 şiddetindeki doğru akım 3-7 gün uygulanır. Oluşan sodyum ve hidroksit iyonları betondaki pH değerini 11 e yükseltir. Alkali-agrega reaksiyonuna yol açabilir. Agregaların aktif silis oranının yüksek olması bu ters etkiyi doğurur. Akım şiddetinin artması da kurumlar ve aderans kayıpları gibi yan etkiler yaratabilir.