Beton Petrografisi

Pek çok mühendisin beton petrografisinin ne kadar bilgilendirici olabileceği hakkında hiçbir fikri bulunmuyor. Oysa ki beton petrografisi adli mühendislikteki en kullanışlı tekniklerden biridir. Beton kaplamaların ve yapıların hasar analizi için bir tür dedektiflik çalışmasıdır. En güvenilir sonucu elde etmek için şantiyenin tamamına genel bir bakışla başlayıp, ardından ayrıntılara odaklanmak gerekir.

Sahadan betonun temsili numunelerinin anlamlı bir inceleme için uygun ölçülerde alınması önemlidir. Beton petrografisi yoğun emek gerektirmesi sebebiyle pahalı bir yöntemdir. Bu nedenle betonun istatistiksel olarak önemli bir kısmının sahada incelenmesi ekonomik olarak mümkün değildir. Yani, inceleyeceğiniz elemanın dikkatli seçilmesi gerekir.

Numune üretim aşaması

Beton karotu çıplak gözle ve istenirse bir el merceğiyle inceleyerek başlanır. Alındığı hâliyle durumu ve ayırt edici özellikleri not edilir.

Numunelerin nasıl çıkarıldığını ve nakliye için nasıl paketlendiğini belgelemek önemlidir. Bazen karotlar, onların hareket etmelerini önleyecek ambalaj malzemeleri olmadan gelir. Bu bir sorundur çünkü bunun gibi emniyete alınmamış numuneler hasara uğrayacak ve petrografi uzmanının tehlikenin potansiyel neden(ler)ini belirlemesini zorlaştıracaktır. İdeal olarak, petrografın saha araştırmasından betonun yaşadığı sorunlar hakkında zaten bazı bilgileri vardır. Bu arka plandan ve görsel incelemelerden, karotun hangi kısmının/bölümlerinin mikroskop için hazırlanacağı belirlenir.

Beton petrografisi için numunelerin hazırlanması

Güvenilir bir sonuç için numune hazırlama kritik öneme sahiptir. Bu genellikle temsili bir kesit elde etmek için numunenin kesilmesini içerir. Numune kesilir daha sonra yüzeyi parlatılır. Stereoskopik mikroskop altında incelemek için pürüzsüz, düzlemsel bir yüzey gerekmektedir.

Numunenin kötü hazırlanması büyük hasarlara neden olabilir. Bu tür hasarlara “hazırlık hasarları” denir. Örneğin çok fazla titreyen bir testere bıçağı bazı kum tanelerini ve çimentolu hamuru koparabilir veya kör bir testere bıçağı numunede çatlaklar oluşturabilir. Her iki durumda da, başladığınızda olduğundan daha fazla kusur mevcut demektir. İyi bir yüzey elde etmek için çok sayıda alıştırma ve cilalama yapmanız gerekecektir. Daha iyi bir testere bıçağı seçimi bu hasarı en aza indirecektir. Çimento hamuru yumuşaksa petrograf, iyi bir cila elde etmek için önce onu epoksi ile stabilize eder.

Silisli agregalar diğer her şeyden daha sert olduğundan aşırı cilalama pürüzlü bir yüzeye neden olacaktır. Dedektör yüksek noktalardan gelen sinyalleri alçak noktalardan gelenlere göre daha güçlü okuduğundan, elektron mikroskobu kullanılarak yapılan element analizinde bu ciddi bir sorundur. Yani dedektöre daha yakın oldukları için konsantrasyonların gerçekte olduğundan daha yüksek olduğunu gösterecektir.

İnce kesit

İnce kesitler mikroskop lamı üzerine monte edilmiş şeffaf beton dilimleridir. Hazırlanması zahmetlidir ancak çok yönlü ve istikrarlıdır. Betonun kesilmiş yüzeyleri havadaki nem ve karbondioksitle etkileşime girer, ancak lamelli ince kesitler onlarca yıl boyunca stabil kalır. Petrograf aynı ince kesiti hem ışık hem de elektron mikroskobu için kullanabilir ve birçok farklı türde bilgi elde edebilir.

İnce kesitler çimento ve agregaların mineralojisini tanımlamamıza yardımcı olur. Örneğin bir betonun karışım oranlarını bilmek isteyebiliriz veya eski bir binanın restorasyonu için tarihi bir harcın replikasını yapmak isteyebiliriz. Her iki durumda da orijinal bileşenleri ve karışım oranlarını tanımlamamız gerekir.

Alkali-agrega reaksiyonu ve sülfat saldırısı, ince bir kesit incelenerek kolayca fark edilebilir. Boşluklardaki alkali-silika reaksiyon jeli, kırılmış agrega parçacıkları içindeki jel tıkaçları ve reaktif parçacıkların yakınındaki jelimsi hamur, alkali-silika reaksiyonunun karakteristik özellikleridir. Sülfat mineralleri alçıtaşı, etrenjit ve tomasit sülfat saldırısının kanıtıdır.

Mikroskop altında analiz

Beton petrografisi görsel inceleme ile başlar ve düşük büyütmeden yüksek büyütmeye doğru ilerler. Her adım bir sonrakinin bağlamını belirler. Yani, daha büyük görünüm, takip eden daha küçük ayrıntılar için bağlamı belirler.

Petrograf birkaç farklı mikroskop kullanır. İlk olarak, stereomikroskop beton yüzeyinin düşük büyütmeli bir görüntüsünü verir. Petrografın, örneğin hava boşluğu sistemini analiz etmek için ihtiyaç duyduğu tek şey bu olabilir. Sıkıntının nedenlerini gösterebilecek pek çok özellik stereoskopik mikroskop altında görünür hâle gelir. Bunlar arasında mikro çatlaklar, hava boşluğu içeriği ve yapısı, boşluklardaki ikincil birikintiler, agrega etrafındaki reaksiyon halkaları, agregaya bitişik jelle ıslatılmış hamur, hamur sertliği ve hamur parlaklığı yer alır.

Analiz için büyütülmüş görünüm

Daha fazla ayrıntı için petrograf, 1.000 kata kadar büyütebilen polarize ışık mikroskobu kullanır. Kesilmiş ve cilalanmış yüzeyler hem yansıyan ışık hem de iletilen ışık için uygundur, ancak iletilen ışık için ince bir kesit gereklidir. Bununla birlikte, toz montajı da yararlı bilgiler sağlar.

Polarize ışık mikroskobu, hidratlı çimentolu hamur ve agreganın mineral bileşenlerini tanımlamak için bir araç sağlar. Hidratlanmamış ve kısmen hidratlanmış portland çimentosu klinkerinin ve artık puzolan parçacıklarının göreceli miktarı, ince kesit incelemesi sırasında kolayca belirlenebilir. Bu bilgi, stereoskopik mikroskoptan elde edilen hamur sertliği ve parlaklığıyla birlikte su/çimento oranını ve hidratasyon derecesini tahmin etmenize yardımcı olur.

Yansıyan ışık eklentisine sahip bir polarize ışık mikroskobu, hamur veya agregalarda bulunan demir oksit ve sülfit mineralleri gibi opak minerallerin bileşimini tanımlamak için kullanışlıdır. Yansıyan ışık mikroskobunun kullanıldığı klinker mikroskobu, bir çimento üretim tesisinde proses parametrelerinin belirlenmesinde çok değerlidir. Klinker minerallerinin mineralojisi ve morfolojisi, fırında yanma koşulları ve soğutma koşulları hakkında bilgi sağlar. Prosesin herhangi bir kısmındaki bir sorun, anormal çimento performansına neden olabilir.

Kaynak: www.betonconsultingeng.com/concrete-petrography-grander-view/