Betonda karbonatlaşma durumu; betondaki Ca(OH)₂ veya CaO gibi bileşiklerin CO2 ile reaksiyona girerek CaCO3 bileşikleri oluşturmasıdır. Karbonatlaşma olayı nedeniyle betonun pH’ı 12-13’ten 8-9’a düşerek temel özelliklerini zayıflatır. Bu nedenle betondaki çelik donatılar paslanmaya daha yatkındır. Betonarme içinde karbonizasyonun meydana geldiği bölgelerdeki çelik donatılar korozyona duyarlı hale gelir. Korozyon nedeniyle beton ile çelik çubuklar arasındaki yapışma zayıflar ve betonun mukavemeti azalır.
Betonda Karbonatlaşma Nasıl Oluşmaktadır?
Betonda karbonizasyonun ilk şartı karbondioksitin difüzyonudur. Karbondioksit betona yayıldıktan sonra ortamda yeterli nem varsa karbonizasyon reaksiyonu başlayacaktır. Karbondioksit, betona çeşitli nedenlerle oluşan boşluk sistemi ile girer. Ortamda karbonatlaşma reaksiyonunun oluşabilmesi için; Ca(OH)2’nin çimento hidratasyonu sonucu olması aşırı şekilde oluşması, havadaki CO2’nin ve reaksiyon için gerekli nemin mevcut olması gerekir. Bu parametreler karşılandığı sürece beton karbonlaşmaya devam edecektir. Karbonatlaşma betonun dış yüzeyinden başlar ve içeriye doğru ilerledikçe azalır. Çevresel ve bileşimsel faktörler bu ilerleme hızını etkileyecektir. Çimento tipi, boşluk hacmi ve su/çimento oranı kompozisyon faktörlerine örnektir. Sıcaklık, bağıl nem ve karbondioksit oranı çevresel etkilere örnek olarak verilmektedir.
Karbonatlaşmanın Zararları ve Yararları Nelerdir?
Betonda karbonatlaşma durumunun beton performansı üzerinde olumsuz bir etkisi vardır. Bununla birlikte, beton üzerinde küçük de olsa bazı faydaları da vardır.
Karbonatlaşma olayının beton üzerindeki zararları şöyledir;
- Karbonatlaşma olayından sonra sertleşen çimento hamuru büzülür ve betonun çatlamasına neden olur.
- Karbonatlaşma olayı sonucunda kalsiyum hidroksitin çözünmesi nedeniyle, betondaki alkali ortamın içeriği azalır, bu da çelik donatıların korozyonunu hızlandırır.
Karbonatlaşma olayının beton üzerindeki yararlı sayılabilecek yönleri ise şöyledir;
- Karbonatlaşma ile açığa çıkan suyun bir kısmı çimentonun hidratasyonuna katkıda bulunur ve bu da mukavemette hafif bir artışa neden olur.
- Karbonizasyon nedeniyle oluşan CaCO3 kristalleri, daha geçirimsiz betonun bir parçasını oluşturarak kılcal boşlukları doldurur.
Betonda Karbonatlaşma Nasıl Anlaşılır?
Görsel inceleme sırasında betonun renginin açık griden koyu turuncuya değişmesi karbonatlaşmanın bir göstergesidir. Optik mikroskop altında kalsit kristallerinin varlığı ve kalsiyum hidroksit, etrenjit ve hidrate olmayan çimento parçacıklarının yokluğu ile tespit edilir. Karbonatlaşma kısmında ise gözenekli yapının değişmediği veya azaldığı gözlenmiştir. İndikatör dökerek ve kesilen yüzeye “thymolphthalein” dökülmesi sonucu oluşan renk değişimini beton yüzeye dik keserek gözlemleme yapılmalıdır. Taşan çözelti karbonatlaşma olmamış kısımlarla reaksiyona girerek renk değiştirir.
Betonda Karbonatlaşma Olayının Hızını Etkileyen Faktörler Nelerdir?
Karbonatlaşma olayı, betonun geçirgenliğine ve havadaki karbondioksit ve nem içeriğine bağlıdır. Ayrıca bunların yanı sıra betonun geçirimliliği de önemli bir yer edinmektedir.
Karbonatlaşma olayının hızını etkileyen faktörler aşağıda liste halinde verilmiştir.
- Harç ve betondaki boşluk yapısı; karbondioksitin difüzyonunu etkilediği için karbonatlaşma sürecinde büyük bir önem taşımaktadır.
- Betonun nem içeriği ve ortamın nemi diğer bir faktördür. %50 civarındaki bağıl nem de karbonatlaşmayı artıracaktır. Bağıl nem %25 oranından az ya da %100 ise karbonatlaşma olayı gerçekleşmemektedir.
- Mineral katkılı çimentonun karbonizasyon oranı da yüksektir. Karbonatlaşma eğilimi gösteren kısmı daha azdır ve bu nedenle olaylar daha hızlı gerçekleşir.
- Dış ortam sıcaklığı normal değerden biraz daha yüksekse, karbonizasyon oranını artıracak, ancak aşırı bir artış kurumayı artırarak ve gaz çözünürlüğünü azaltarak karbonlaşma oranını azaltacaktır.
- 0,2 milimetreden büyük çatlaklara sahip betonda karbonatlaşma olayı oranı da artacaktır.
Karbonatlaşmaya Karşı Hangi Önlemler Alınmalıdır?
Betonda karbonatlaşma için alınacak bazı tedbirler vardır. Betonun karbonatlaşmaya karşı koyabilmesi için geçirimsiz olması gerekir. Bu nedenle aşağıdaki uygulamaları yaparak penetrasyon miktarını en aza indirmeye çalışılmalıdır.
- Karbondioksitin girmesini önlemek için beton yüzeyi kapatılmalı ve bu işlemler; organik silikon reçine, akrilik silikon reçine, vinil asetat polimer veya kapsül akrilik emisyonu ile yapılmalıdır.
- Karbonatlaşma meydana gelirse, karbonlaşmış tabakanın sökülmesi ve özel bir tamir harcı ile yüzeyin sıvanması sağlıklı bir onarım yöntemi olarak görülmektedir.
