Kalsiyum Silikat Hidrat

Kalsiyum Silikat Hidrat (C-S-H) Nedir?

Kalsiyum silikat hidrat fazı, tamamıyla hidrate olmuş Portland çimentosu hamurunun katılar hacminin %50-60’ını oluşturur. Bu nedenle hamur özelliklerini belirleyen en önemli fazdır. C-S-H teriminin tire ile birleştirilmesinin nedeni kalsiyum silikat hidrate yapının kesin olarak tanımlanmış bir bileşim olmasından kaynaklanmaktadır. C/S oranı 1,5 ile 2 arasında değişmektedir, ayrıca yapısındaki su miktarı da değişkendir. C-S-H’ın morfolojik yapısı, zayıf kristalin liflerden ağsı bir yapıya değişkenlik göstermektedir. Kolloidal boyutları ve küme oluşturma eğilimi nedeniyle C-S-H kristalleri sadece elektron mikroskobunun bulunması ile gözlenebilmiştir.

Erken yaşlardaki hidratasyon süresince, C-S-H çimento tanesinin yüzeyinden düşük yoğunluklu ince tabakalar oluşturarak içe doğru su dolu boşluklara doğru gelişir. Dıştaki C-S-H ürünü erken ürün olarak adlandırılır, daha yüksek bir mikropoziteye sahiptir. Hidratasyonun ikinci aşamasında, C-S-H hidrate olmuş çimento partiküllerinin çevresinde daha yoğun bir tabaka halinde oluşur, geç oluşan C-S-H veya iç ürün olarak adlandırılır. Bu tabakalar daha sonraki hidratasyon boyunca difüzyon bariyerleri oluşturur ve zamanla kalınlaşır.

Hidratasyon ürünleri orijinal partiküllerin şeklini alır. Daha geç oluşan bu C-S-H ürünü daha yoğundur, daha az safsızlığa sahiptir ve kuruma sırasındaki fiziksel değişimlere daha dayanıklıdır. C-S-H‘ın geç yaştaki ürününün oranı hidratasyon süresince artar. Düşük s/ç oranında daha çok miktarda oluşur literatürde kalsiyum silikat hidrate yapı C-S-H jeli olarak da geçmektedir. C-S-H’ın iç kristal yapısı da çözünmemiş olduğu için, önceleri, doğal tobermorit jeli denmektedir.

Kalsiyum Silikat Hidrat Oluşumu
Kalsiyum Silikat Hidrat Oluşumu

Kalsiyum Silikat Hidrat Görüntüsü

C-S-H’ın kesin yapısı bilinmemekle birlikte, C-S-H yapsının özelliklerini açıklamak üzere çeşitli araştırmacılar tarafından birçok model önerilmiştir. Powers-Brunauer modeline göre, C-S-H çok yüksek yüzey alanına ve tabakalı bir yapıya sahiptir. Ölçüm metoduna bağlı olarak yüzey alanlarının 100 ile 700 m²/kg arasında değiştiği ifade edilmektedir. C-S-H’ın dayanımı Van der Waals kuvvetleri ile ilişkilendirilmektedir. Jel boşluklarının boyutunun veya katıdan katıya mesafenin 18A olduğu belirtilmektedir.

Elektron mikroskobu C-S-H görüntüsü
Elektron mikroskobu C-S-H görüntüsü

Feldman-Sereda modelinde, C-S-H yapısı, düzensiz ve bükülmüş sıralı tabakalardan oluşan bir malzeme olarak tanımlanmıştır. Bu tabakalar farklı boyutlarda ve şekillerde (5-25A) ara yüzey boşlukları oluşturacak şekilde rastgele dizildiği belirtilmiştir. Çimento üzerinde önemli etkiye sahip Kalsiyum Silikat Hidrat (C-S-H) halen araştırmacılar tarafından gözlemlenmektedir.