Бул изилдөө, бетон карбонатташуусуnda температуранын yalnızca реакцияu ылдамдыкlandıran tek yönlü bir экологиялык etken olmadığını; кайсы hidratın реакцияu kontrol ettiğine жана карбонатташуусуn кайсы zaman стадияsinde bulunduğuna bторlı катары etkisinin değişebildiğini көрсөтөт. Изилдөөчүлөр, бетон үчүнdeki көмүр кычкыл газы taşınımının etkisini büжүк ölçüde ortadan kaldırmak amacıyla ordinary Portland цементи esaslı N жана %45 майдаланган домна шлагы içeren BB цемент hamurlarını 63 µm'den küçük бөлүкчөlara öğütmüş; numuneleri %5 CO₂, %60 салыштырмалуу нымдуулук жана 10, 20, 30 же 60 °C koşullarında 24 saate kadar көмүртекatlaştırmıştır.

Karbonasyonun ilk iki saatini kapsayan Фаза I'de температура arttıkça реакция ылдамдыкı жүкselmiştir. Özellikle 60 °C'de çok ылдам bir başlangıç реакцияu görülmüş; бирок bu koşulda масса өсүшү болжол менен iki saatten sonra büжүк ölçüde жайlamıştır. Buna karşılık daha төмөн температураlarda карбонатташуу daha жай başlamış fakat uzun süre devam etmiştir. Изилдөөчүлөр 2–6 saat arasını өтүү bölgesi olan Фаза II, 6–24 saat arasını болсо Фаза III катары диагнозmlamıştır. Geç стадияde Ca(OH)₂ miktarında çok az ilaжана değişim görülürken C-S-H карбонатташуусу devam etmiş; böylece uzun döным температура tepkisinin негизги belirleyicisinin портландитten çok C-S-H болгону sonucuna ulaşılmıştır.

Her iki цемент системанынde de кальцит жана ватерит oluşmuştur. Aragonit yalnızca N системанынde ачык biçimde gözlenmiş жана жогорку температураlarda daha belirgin hâle gelmiştir. BB numuneleri N'ye kıyasla карбонатташуу sonrasında daha фазаla C-S-H korumuş, daha zayıf кальцит жана daha күчтүү ватерит oluşumu көрсөткөн. Bu натыйжалар, домна шлагы ilaжанаsinin yalnızca карбонатташуу ылдамдыкını değil, oluşan CaCO₃ фазалардынın dторılımını da değiştirdiğini көрсөтөт.

Түркия жагынан изилдөө; темир-бетон түзүмlarda карбонатташуу ömrü tahminlerinin yalnızca “температура arttıkça карбонатташуу ылдамдыкlanır” божомолıyla kurulmasının yetersiz olabмененceğine işaret etmektedir. Бирок экспериментler %5 CO₂ içeren тездетилген ortamda жана öğütülmüş цемент пастасы üzerinde yürütüldüğünden натыйжалар Түркия'deki чыныгы бетон түзүмların карбонатташуу тереңдигиne түздөн-түз dönüştürülemez. Түркия'deki ар башка климат bölgeleri, doğal атмосфералык CO₂ деңгээлi, майmur, салыштырмалуу нымдуулук циклleri, бетон örtü kalınlığı, жаракалар, суу/bторlayıcı катышları жана yerel цемент bмененşimleriyle талаа тастыктооsı зарыл.

Изилдөөнүн негизги суроосу эмне?

Beton карбонатташуусу sırasında CO₂ көзөнөк çөзгөчөtisinde çözünür жана цемент гидраттарыyla реакцияa girerek көмүртекat bмененşikleri oluşturur. Bu процесс бетонun жогорку alkaliliğini azaltabilir жана темир-бетон түзүмlarda арматура болотni koruyan pasif tabakanın bozulmasına zemin hazırlayabilir. Bu эмне үчүнle карбонатташуу, темир-бетон түзүмların uzun döным dayanıklılığının баалуулукlendirilmesinde маанилүү mekanizmalardan biridir.

Бирок бетон үчүнdeki чыныгы карбонатташуу мененrlemesi iki ар башка процесс grubunun бирге sonucudur:

• CO₂'nin бетон көзөнөктөрinden tжешилүүsı жана çözünmesi
• Ca(OH)₂, C-S-H жана diğer hidratların химиялык карбонатташуу реакцияları

Geleneksel карбонатташуу тереңдиги экспериментlerinde bu iki etki birbirinden kolayca өзүнчөlamaz. Daha жогорку температура CO₂ taşınımını, көзөнөк нымini, ион кыймылliliğini жана химиялык реакцияları aynı anda etkмененyebilir. Bu эмне үчүнle бетон бетinden ölçülen карбонатташуу тереңдигиnin artması, tek başına belirli bir hidratın химиялык реакцияunun температураla ылдамдыкlandığını далилдебейт.

Изилдөөnın негизги amacı bu sorunu azaltarak түздөн-түз hidrat реакцияlarına фокусlanmaktır. Numuneler ince toz hâline кайтарымlmiş, böylece макроскопиялык бетон içerisindeki CO₂ диффузия аралыкsi büжүк ölçüde ortadan kaldırılmıştır. Изилдөө өзгөчөlikle şu soruya cevap aramaktadır: Farklı температураlarda Ca(OH)₂ жана C-S-H'nin карбонатташуу ылдамдыкları реакция süresi boyunca кантип değişmektedir?

N жана BB цемент системаleri эмне үчүн салыштырылган?

İki ар башка bторlayıcı системаi колдонулган. N, ordinary Portland cement esaslı системаi; BB болсо blast-furnace slag cement Type B системанынi temsil etmektedir. BB аралашмаı масса боюнча %55 Portland цементи жана %45 майдаланган домна шлагыndan oluşturulmuştur.

BB'nin химиялык bмененşimi N'den belirgin biçimde ар башкаdır. N'nin CaO içeriği %64,96 iken BB'de %41,44'tür. Buna karşılık BB'nin SiO₂ içeriği %33,03, Al₂O₃ içeriği %14,82 жана MgO içeriği %6,51'dir; N'de bu маанилер sırasıyla %20,94, %5,45 жана %1,50'dir. Bu bмененşim ар башкаlığı, başlangıç hidrat dторılımını жана карбонатташуу sonrasında кайсы CaCO₃ фазалардынın oluşacторını etkмененyebilmektedir.

Numuneler эмне үчүн toz hâline кайтарымlmiştir?

Изилдөөнүн kritik ыкмаsel tercihi numunelerin карбонатташуу öncesinde öğütülmesidir. Normal bir бетон же цемент пастасы numunesinde dış бетden içeri doğru кыймыл eden CO₂, көзөнөк түзүмsındaki tашып кетүүa direnci эмне үчүнiyle zamanla жайlar. Bu durumda ölçülen карбонатташуу ылдамдыкı химиялык реакцияla CO₂ диффузияunun birleşik sonucudur.

Бул изилдөөda önce болжол менен 5 mm бөлүкчөlar elde edilmiş, hidratasyon реакцияları durdurulduktan sonra numuneler азот атмосферасыndeki колкап кутуda agat абаnla öğütülmüş жана 63 µm elekten geçirilmiştir. Böylece CO₂'nin uzun bir көзөнөк yolu boyunca мененrleme zorunluluğu azaltılmış жана ölçülen масса değişiminin esas катары карбонатташуу реакцияuna bторlanması amaçlanmıştır.

Bu ыкма реакция kinetiğini izole etmek açжылуулукndan күчтүүdür; бирок aynı эмне үчүнle чыныгы бетон davranışını түздөн-түз temsil etmez. Gerçek bir түзүм элементında CO₂'nin бетон örtüsü үчүнdeki taşınımı, ным dторılımı жана көзөнөк түзүмsı карбонатташуусуn маанилүү parçalarıdır.

Deney öncesinde hidratasyon кантип durdurulmuştur?

Numuneler 24 saat ацетонго daldırılmış, ardından asetonu uzaklaştırmak amacıyla 40 °C'de dört saat kurutulmuştur. Daha sonra 24 saat вакуумдук тоңдуруп кургатуу иштетүүi uygulanmış жана numuneler азотla temizlenmiş десикаторde saklanmıştır.

Bu иштетүүden sonra öğütme de азотla doldurulmuş колкап кутуda ишке ашырылган. Amaç, карбонатташуу экспериментinden önce istenmeyen атмосфералык CO₂ менен реакцияu жана devam eden hidratasyonu olabildiğince sınırlandırmaktır.

Karbonasyon эксперимент koşulları nelerdir?

Karbonasyon, gravimetrik суу буусу sorpsион анализаторü kullanılarak ишке ашырылган. 10. sayfadaki Şekil 1'de микротараза, температура kontrolü, нымlendirici, салыштырмалуу нымдуулук жана температура пробları, kuru жана нымli gaz hatları менен массалык чыгым kontrolörünün aynı система үчүнde çalıştığı gösterilmektedir.

Numune başlangıçta азот атмосферасы altında түзмөкa yerleştirilmiş жана %99,99 saflıkta kuru азотla температура-ным dengesi sторlanmıştır. Kütle değişim ылдамдыкı 0,001 mg/dakikanın altına düşünce dтоскоолдукemenin yeterli болгону kabul edilmiştir. Bu даярдык sırasında ölçülen değişim 1,25 × 10^-4 салмак%/dakikanın altında kaldığından hidratasyon etkisinin ihmal edмененbilir болгону божомолдонгон.

Dтоскоолдукeme sonrasında азот gazı %5 CO₂ içeren аралашмаla değiştirilmiştir. Gaz konsantrasyonunun hedef баалуулукden yawsı ±%0,1 үчүнde tutulmuştur.

24 saat sonunda daha жогорку температура her zaman daha фазаla карбонатташуу üretmiş midir?

Hayır. Изилдөөnın en маанилүү табылгаларından biri budur. 14. sayfadaki Şekil 2'de N жана BB numunelerinin масса өсүшү gösterilmektedir. Dört температураta da 24 saat sonunda toplam масса өсүшү болжол менен %8 mertebesine yaklaşmaktadır жана son toplam масса өсүшүnda bкислота, tek yönlü bir температура sıralaması жок.

Buna karşılık eğrмененrin şekli çok ар башкаdır. 60 °C'de карбонатташуу ilk iki saat үчүнde son derece ылдам мененrler жана ardından масса өсүшү çok төмөн seviyeye iner. 10 жана 20 °C'de başlangıç daha жайtır fakat 24 saate kadar реакция devam etmektedir. Изилдөөчүлөр төмөн температураlarda карбонатташуусуn 24 saatten sonra da devam etmesinin мүмкүн болгонуnu белгилейт.

Демек aynı болжол менен nihai масса өсүшүna ар башка kinэтика yollarla ulaşılabilmektedir. Температуранын таасириni yalnızca 24. saatteki son масса баалуулукine bakarak yorumlamak реакция mekanizmasını gиздөөktedir.

Neden жогорку температураta реакция önce ылдамдыкlanıp sonra жайlamaktadır?

Изилдөө жогорку температуранын ilk баскычda C-S-H жана Ca(OH)₂ реакцияlarını ылдамдыкlandırdığını öne sürmektedir. Artan температура ион кыймылliliğini жана реакция kinetiğini artırabilir. Buna karşılık жогорку температуранын iki мүмкүн sınırlayıcı etkisi bulunmaktadır:

• CO₂'nin суу үчүнdeki çözünürlüğünün azalması
• Karbonasyon продуктlerinin көзөнөктөрi же реакция бетlerini kapatarak sonraki реакцияu sınırlandırması

Özellikle CaCO₃ продуктlerinin реакция bölgelerinde birikmesi, daha мененri реакцияa karşı koruyucu же kendini kapatan bir tabaka oluşturabilir. Bu эмне үчүнle 60 °C koşulu başlangıçta en ылдам реакцияu gösterebilirken uzun döнымde daha төмөн температураların gerisinde kalabilmektedir.

Karbonasyon эмне үчүн üç фазаa өзүнчөlmıştır?

Изилдөөчүлөр масса artış ылдамдыкı, TG-DTA жана FT-IR натыйжаларыnın zaman үчүнde aynı davranışı göstermediğini belirlemiş жана карбонатташуу sürecini üç bölüme ayırmıştır:

Фаза II'nin ачык bir температура bторımlılığı göstermemesi эмне үчүнiyle изилдөөчүлөр bu bölgenin mekanizmasını өзүнчөntılı температура баалооsine dâhil etmemiş жана gelecekte өзүнчөca araştırılması gerektiğini belirtmiştir.

Фаза I'de температура кантип etkili olmuştur?

35 жана 36. sayfalardaki Şekil 14 жана Şekil 15, масса artış eğrisinin 0,1 saatlik aralıklarla türevi alınarak hesaplanan карбонатташуу ылдамдыкını көрсөтөт. Фаза I'de hem N hem BB үчүн температура жүкseldikçe başlangıç карбонатташуу ылдамдыкı арткан. Özellikle 30 жана 60 °C eğrмененri жогорку başlangıç маанилерi көрсөтөт.

60 °C'deki ылдамдык çok жогорку başlamakla бирге kısa sürede keskin сүрөтde düşmektedir. Bu davranış, “daha sıcak ortam = бардык карбонатташуу süresi boyunca daha жогорку реакция ылдамдыкı” şeklindeki bкислота yaklашып кетүүın geçerli olmadığını ачыкça көрсөтөт.

Фаза III'te ne değişmiştir?

Geç стадияde температура etkisi başlangıç стадияsinden ар башкаdır. N numunesinin графiğinde төмөн температураların карбонатташуу ылдамдыкını daha uzun süre koruduğu ачык biçimde görülmektedir. 60 °C eğrisi болсо 24 saate yaklaşırken hemen hemen sıfıra inmektedir.

BB үчүн булак metninde burada bir tutarsızlık vardır. Bölüm 4.2'de температура sıralaması “60 °C > 30 °C > 10 °C > 20 °C” şeklinde yazılmıştır. Buna karşılık Şekil 15'in граф eğrмененri Фаза III'ün маанилүү bölümünde болжол менен 20 °C > 10 °C > 30 °C > 60 °C sıralamasını göstermekte жана makalenin натыйжа bölümü de “Фаза III'te daha төмөн температураların daha жогорку görünür карбонатташуу ылдамдыкına yol açtığını” белгилейт. Bu эмне үчүнle булак үчүнdeki metin-граф uyumсууzluğu göz ardı edilmemelidir.

Ca(OH)₂ tamamen көмүртекatlaşmış mıdır?

Hayır. TG-DTA натыйжаларыnın негизги табылгаларından biri, 24 saatlik %5 CO₂ maruziyetine rторmen портландитin маанилүү bölümünün numunelerde kalmasıdır.

30 жана 60 °C'de ilk bir saat үчүнde Ca(OH)₂ miktarında sınırlı azalma görülmüş, fakat мененrleyen saatlerde tüketim büжүк ölçüde durmuş же çok төмөн seviyeye inmiştir. Buna karşılık CaCO₃ miktarı artmaya devam etmiştir.

Bu iki bulgunun бирге görülmesi, oluşan бардык CaCO₃'ün yalnızca портландит карбонатташуусуndan булакlanamayacторını көрсөтөт. Изилдөөчүлөр kalan көмүртекat oluşumunda өзгөчөlikle C-S-H карбонатташуусуnun маанилүү rol oynadığı sonucuna ulaşmıştır.

C-S-H эмне үчүн изилдөөнүн merkezindedir?

C-S-H, hidratlanmış Portland цементиnun ana bторlayıcı фазалардынdan biridir. Karbonasyon sırasında C-S-H'nin кальцийu uzaklaşır; başka bir ifadeyle декальцификация чыныгыleşir. Açığa çıkan кальций карбонаты фазалардынa dönüşürken силикат түзүмsı daha полимерize bir кремнезем гели түзүмsına doğru değişmektedir.

Изилдөөnın FT-IR натыйжаларыnda карбонатташуу öncesi C-S-H'ye atfedмененn болжол менен 670 cm^-1 Si-O-Si eğilme bandı жана болжол менен 970 cm^-1 Si-O чыңалуу bandı izlenmiştir. Karbonasyon мененrledikçe C-S-H bandı azalırken болжол менен 1020–1070 cm^-1 bölgesinde кремнезем гели менен ilişkili geniş bir bant belirginleşmiştir.

60 °C'de C-S-H bandının daha ilk saatten itibaren ciddi biçimde azalması жана birkaç saat үчүнde çok zayıf hâle gelmesi, жогорку температуранын erken C-S-H карбонатташуусуnu күчтүү biçimde ылдамдыкlandırdığına işaret etmektedir.

N жана BB arasında C-S-H açжылуулукndan кантип bir fark görülmüştür?

FT-IR жана Rietжанаld натыйжалары BB'nin карбонатташуу sonrasında N'den daha фазаla C-S-H koruduğunu көрсөтөт. Özellikle жогорку температура koşullarında N'deki C-S-H kaybı daha belirgindir.

Изилдөөnın натыйжа bölümünde BB'de 60 °C sonrasında dahi калдык C-S-H bulunduğu belirtilmekte жана домна шлагыnun görünür C-S-H карбонатташуу ылдамдыкını düşürdüğü yorumlanmaktadır.

Bu натыйжа, BB'nin бардык anlamlarda “карбонатташууa daha dayanıklı бетон” болгонуnu түздөн-түз далилдебейт. Test öğütülmüş bторlayıcı üzerinde реакция kinetiğini изилдейт; чыныгы бетонdaki CO₂ диффузияu, kapмененr porozite жана бетон örtü davranışı өзүнчөca баалуулукlendirilmelidir.

Hangi кальций карбонаты фазаları oluşmuştur?

XRD талдоосуnde üç негизги kristal CaCO₃ polimorfu izlenmiştir:

• Kalsit
• Vaterit
• Aragonit

Kalsit жана ватерит hem N hem BB numunelerinde oluşmuştur. Aragonit болсо N numunelerinde belirlenmiş fakat BB системанынde ачык biçimde аныктоо edilmemiştir.

17. жана 18. sayfalardaki XRD оюмlerinde карбонатташуу мененrledikçe портландит чокуlerinin zayıfladığı, кальцит жана ватерит чокуlerinin güçlendiği görülmektedir. N numunesinde жогорку температураla бирге арагонит чокуleri daha belirgin hâle gelmiştir.

BB, N'ye kıyasla daha zayıf кальцит жана daha belirgin ватерит sinyalleri көрсөткөн. Bu ар башкаlık домна шлагы ilaжанаsinin yalnızca реакция ылдамдыкını değil, oluşan көмүртекatların kristal фаза dторılımını da değiştirdiğini көрсөтөт.

Rietжанаld талдоосу ne көрсөткөн?

25. sayfadaki Şekil 6 жана Şekil 7, N жана BB numunelerinde карбонатташуу süresine bторlı фаза dторılımlarını көрсөтөт. Kalsit, ватерит, арагонит, Ca(OH)₂, amorf/C-S-H içeriği жана diğer фазалардын göreli değişimleri салыштырылган.

Özellikle 60 °C'de ватерит erken döнымde ылдам biçimde ortaya çıkmaktadır. Kaynak metninde ватеритin 60 °C'de ilk bir saat үчүнde gözlenebildiği, daha төмөн температураlarda болсо belirginleşmesinin üç saat же daha фазаla sürdüğü belirtilmektedir.

Analiz aynı zamanda BB'de daha жогорку калдык C-S-H катышını колдойт.

Su бууı адсорбция экспериментi ne көрсөткөн?

Karbonasyon sırasında көзөнөк түзүмsının değişmesi масса өлчөөлөрini etkмененyebмененceği үчүн суу буусу адсорбциясы экспериментleri түзүмlmıştır. Sunulan салыштырууda карбонатташуусууz N numunesi менен 20 жана 30 °C'de 24 saat карбонатташтырылган N numuneleri бааланган.

Adsorplanan суу miktarı болжол менен %80 салыштырмалуу нымдуулукe kadar düzenli artmış, %80'in üzerinde daha keskin жүкselmiştir. Изилдөөчүлөр bunu карбонатташуу sırasında görece büжүк көзөнөктөрin daralması же çökmesiyle ilişkмененndirmiştir.

20 жана 30 °C карбонатташууları arasındaki адсорбция farkının, карбонатташуу öncesi жана sonrası arasındaki değişime kıyasla küçük olması эмне үчүнiyle температуранын адсорбция davranışına etkisinin sınırlı болгону sonucuna varılmıştır.

Fenolftalein тестi эмне үчүн химиялык талдооle tam uyuşmamıştır?

Fenolftalein, бетон карбонатташуусуnun талаа жана лаборатория баалооsinde yaygın kullanılan pH көрсөткүчтөрinden biridir. Бирок изилдөө, renk değişiminin чыныгы химиялык карбонатташуу мененrlemesiyle her zaman eş zamanlı olmadığını көрсөтөт.

24 saat карбонатташтырылган toz numunelere %1 фенолфталеин püsкатып жетилүүtülmüş жана renk 1 dakika, 30 dakika, 1 saat, 3 saat жана 24 saat sonra өлчөнгөн. Renk L*a*b* системанынdeki kırmızı bмененşen olan a* менен nicel катары бааланган.

En dikkat çekici натыйжа жогорку температураlardadır. Örneğin N-60 °C numunesinde püsкатып жетилүүtmeden bir dakika sonra renk баалуулукi yalnızca 4,02 iken 30 dakika sonra 49,84'e жүкselmiştir. BB-60 °C numunesinde болсо başlangıç баалуулукi -1,17 olmuş жана 30 dakika sonra bменен yalnızca 12,03'e ulaşmıştır.

Bu кечигүү, фенолфталеин püsкатып жетилүүtülür püsкатып жетилүүtülmez түзүмlan görsel баалооnin өзгөчөlikle жылуулук катары тездетилген карбонатташуу koşullarında чыныгы химиялык dönüşümü eksik же ар башка temsil eчыгымleceğini көрсөтөт.

Fenolftalein renksizliği портландитin tamamen kaybболгону anlamına gelir mi?

Hayır. Изилдөөda жогорку температураtaki bazı numuneler фенолфталеинle çok az renk göstermesine rторmen TG-DTA жана XRD талдооleri hâlâ маанилүү miktarda Ca(OH)₂ bulunduğunu көрсөткөн.

Демек фенолфталеин pH көрсөткүчsinin жанаrdiği sınır, бардык hidratların tamamen көмүртекatlaştığı keskin bir химиялык sınır değildir. Изилдөө өзгөчөlikle жогорку температура koşullarında görsel pH cephesi менен химиялык карбонатташуу мененrlemesinin birbirinden өзүнчөlabildiğini көрсөтөт.

Изилдөө колдогон негизги жыйынтыктар nelerdir?

• Karbonasyonun температура bторımlılığı реакция süresi boyunca sabit değildir.
• İlk 0–2 saatte жогорку температура daha жогорку карбонатташуу ылдамдыкı üretmiştir.
• 60 °C'de реакция çok ылдам başlamış бирок daha erken жайlamıştır.
• Ca(OH)₂ 24 saat sonunda tamamen tüketilmemiştir.
• Ca(OH)₂ реакцияu büжүк ölçüde durduktan sonra C-S-H карбонатташуусу devam etmiştir.
• Geç döным температура davranışının негизги kontrolünün C-S-H карбонатташуусу болгону sonucuna ulaşılmıştır.
• Фаза I'de C-S-H карбонатташуу ылдамдыкının Ca(OH)₂ карбонатташуу ылдамдыкından болжол менен dört kat жогорку болгону билдирилген.
• N жана BB'de кальцит жана ватерит oluşmuştur.
• Aragonit N'de gözlenmiş, BB'de ачык biçimde belirlenmemiştir.
• BB, карбонатташуу sonrasında N'den daha фазаla C-S-H korumuştur.
• Fenolftalein renk gelişimi өзгөчөlikle жогорку температураlarda химиялык реакцияdan кечигүүli davranmıştır.

Изилдөө далилдебеген натыйжалар nelerdir?

• 60 °C'nin чыныгы курулушlarda her zaman en төмөн же en жогорку карбонатташуу тереңдигиni oluşturacторı gösterilmemiştir.
• Toz numunelerdeki реакция ылдамдыкları түздөн-түз бетон карбонатташуу тереңдигиne dönüştürülemez.
• %5 CO₂ ortamındaki реакция sıralamasının doğal атмосфералык CO₂ koşullarında aynen чыныгыleşeceği kanıtlanmamıştır.
• BB'nin бардык чыныгы бетонlarda N'den daha жогорку карбонатташуу бекемдикına sahip болгону gösterilmemiştir.
• Fenolftalein ыкмасыnin жалпы катары geçersiz болгону gösterilmemiştir; изилдөө өзгөчөlikle жогорку температура жана тездетилген koşullardaki yorum sınırlılığını ortaya koymaktadır.
• Karbonasyonun tüm реакция продуктlerinin yalnızca Ca(OH)₂ жана C-S-H'den булакlandığı түздөн-түз kanıtlanmamıştır.
• Doğal dış ortamda майmur, мекемеa-ıslanma, жарака жана mevsimsel температура değişiminin etkмененri баалуулукlendirilmemiştir.

Dayanıklılık модельleri açжылуулукndan изилдөө эмне үчүн маанилүүdir?

Birçok mühendislik модельi карбонатташуу тереңдигиni zamanın kareköküyle ilişkмененndiren эмпирикалык yaklашып кетүүlara dayanır. Bu tür модельlerde температура, ным, CO₂, көзөнөк түзүмsı жана hidrat реакцияlarının birleşik etkмененri tek bir карбонатташуу katsayжылуулукna yansıyabilir.

Бул изилдөө болсо температура etkisinin реакция mekanizmasına göre değiştiğini көрсөтөт. Yüksek температура ilk реакцияu ылдамдыкlandırırken мененrleyen döнымde реакция продуктlerinin oluşumu жана C-S-H'nin tüketimi эмне үчүнiyle ылдамдык keskin biçimde düşebilir.

Демек тездетилген карбонатташуу экспериментlerini чыныгы курулуш ömrüne dönüştüren модельlerin yalnızca toplam карбонатташуу тереңдигиni değil, hidrat tпродуктü, реакция стадияsini, CO₂ seviyesi жана ным durumunu da dikkate alması gerekebilir.

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

Numune hazırlama

• N жана BB үчүн суу/байлагыч катышы %55'tir.
• BB bторlayıcжылуулук %55 Portland цементи жана %45 майдаланган домна шлагыndan oluşmuştur.
• Karıştırma makineyle 1 dakika түзүмlmış, kanama сууyunu sınırlandırmak үчүн ilk 6 saat boyunca saatlik elle karıştırma uygulanmıştır.
• Numuneler 24 saat sonra kalıptan çıkarılmıştır.
• 28 gün суу катып жетилүүü жана ardından 28 gün аба катып жетилүүü uygulanmıştır.
• 56 günlük басым бекемдикları N үчүн 38,07 N/mm², BB үчүн 30,63 N/mm²'dir.
• Her бекемдик өлчөөünde üç numune колдонулган.
• Numuneler önce болжол менен 5 mm бөлүкчө boyutuna kırılmış, daha sonra hidratasyon durdurma иштетүүinin ardından <63 µm boyutuna öğütülmüştür.

Başlıca химиялык bмененşimler

Karbonasyon düzeneği

Gravimetrik суу буусу sorpsион түзмөкı aynı anda numune массаsini, sıcaklığı, нымi жана gaz азыктандырууsini kontrol etmek үчүн колдонулган. Karbonasyon öncesi kuru N₂ менен dтоскоолдукeme түзүмlmış, ardından %5 CO₂ içeren аралашма uygulanmıştır.

Su бууı адсорбция өлчөөü

• Bторıl басым P/P₀ aralığı: 0,05–0,35.
• Su molekülü kesit alanı: 0,114 nm².
• Ölçüm sıcaklığı: 20 °C.
• Bторıl ным adımı: %5.
• Kuru азот чыгымsi: 50–150 sccm.
• Analiz öncesi вакуумдук тоңдуруп кургатуу: 24 saat.

Sunulan адсорбция изотермаlerinde карбонатташуу sonrasında жогорку салыштырмалуу нымдуулук bölgesindeki davranış değişmiş, изилдөөчүлөр bunu nispeten büжүк көзөнөктөрin карбонатташууla daralması же çökmesiyle ilişkмененndirmiştir.

XRD жана Rietжанаld талдоосу

Kantitatif талдооde кальцит, ватерит, арагонит, ettringit, alit, belit, alüminat фазаı, ferrit фазаı, korundum, портландит, hemihidrat жана dihidrat alçı, hidrokalümit, periklaz жана sönmemiş kireç dâhil çok sayıda kristal фаза бааланган. C-S-H amorf болгонуndan түздөн-түз kristal фаза катары değil, iç standart yaklашып кетүүıyla dolaylı катары бааланган.

TG-DTA талдоосу

• Температура aralığı: 20–1000 °C.
• Isıtma ылдамдыкı: 10 °C/dakika.
• Temel hedefler: Ca(OH)₂ жана CaCO₃ miktarlarının belirlenmesi.
• Kuantifikasyon yaklашып кетүүı: DTA eğrisindeki dönüm noktaları жана TG масса kaybı колдонулган.

Analiz, 24 saat sonunda Ca(OH)₂'nin büжүк bölümünün hâlâ mevcut болгонуnu ortaya koymuştur. Buna rторmen CaCO₃ miktarındaki belirgin artış, C-S-H gibi diğer hidratların карбонатташуусуnun маанилүү болгонуnu көрсөтөт.

FT-IR талдоосу

Karbonasyon мененrledikçe болжол менен 970 cm^-1 C-S-H bandı zayıflamış жана 1020–1070 cm^-1 civarındaki кремнезем гели bandı belirginleşmiştir. Bu değişim C-S-H декальцификацияunu колдойт.

Fenolftalein жана spektrofotometre талдоосу

• Fenolftalein çөзгөчөtisi: %1,0.
• Gözlem zamanları: 1 dakika, 30 dakika, 1 saat, 3 saat жана 24 saat.
• Renk системаi: L*a*b*.
• Değerlendirмененn өзгөрмө: kırmızı bмененşen a*.

Bütün температураlarda a* баалуулукinin çoğunlukla püsкатып жетилүүtmeden болжол менен 30 dakika sonra maksimuma ulaştığı жана ardından zamanla düştüğü görülmüştür. Yüksek температура numunelerinde ilk renklenmenin кечигүүsi daha belirgindir.

Fazlara göre карбонатташуу kinetiği

Kaynakta карбонатташуу ылдамдыкı үчүн өзүнчө bir kapalı matematiksel denklem берилген эмес. Kütle artış eğrisinin zamana göre türevi 0,1 saat aralıklarla alınarak anlık карбонатташуу ылдамдыкı эсептелген.

Макалаnin натыйжа bölümüne göre Фаза I'de C-S-H карбонатташуу ылдамдыкı Ca(OH)₂ карбонатташуу ылдамдыкının болжол менен dört катууdır. Фаза II жана Фаза III'te болсо Ca(OH)₂ miktarında daha фазаla belirgin azalma аныктоо edilmemesine rторmen C-S-H карбонатташуусу devam etmektedir.

C-S-H ылдамдыкının hesaplanmasındaki маанилүү божомол

Изилдөөda эсептөө amacıyla цемент гидраттарыnın tamamen Ca(OH)₂ жана C-S-H'den oluştuğu божомолдонгон. C-S-H azalma ылдамдыкı, CaCO₃ oluşum ылдамдыкı менен Ca(OH)₂ azalma ылдамдыкının farkından türetilmiştir.

Bu, ыкмасыn маанилүү чектөөлөрүndan biridir. Gerçek hidratlanmış цемент системанынde ettringit, monosülfat жана başka фазаlar da bulunmaktadır. Nitekim изилдөөчүлөр 10 жана 20 °C arasındaki bazı farkları ачыкlamak үчүн monosülfat gibi C-S-H dışındaki hidratların gelecekte өзүнчөca araştırılması gerektiğini белгилейт.

Kaynak үчүнdeki маанилүү tutarsızlık

BB үчүн Фаза III температура sıralamasında metin жана граф birbiriyle tam катары uyuşmamaktadır. Metindeki “60 °C > 30 °C > 10 °C > 20 °C” sıralaması, aynı bölümün ters температура bторımlılığı yorumuyla жана Şekil 15'in eğrмененriyle uyumсууz görünmektedir. Şekil 15'in geç döным eğrмененri болжол менен катары 20 °C'nin en жогорку, 60 °C'nin болсо en төмөн ылдамдыкı жанаrdiğini көрсөтөт. Sonуч bölümü de Фаза III үчүн төмөн температураların daha жогорку görünür карбонатташуу ылдамдыкı ürettiğini ifade etmektedir.

Bu эмне үчүнle изилдөөнүн ana mekanistik sonucu korunabilir: температура etkisi реакция boyunca değişmekte жана geç döнымde C-S-H davranışı belirleyici hâle gelmektedir. Бирок BB үчүн Фаза III'ün kesin температура sıralaması, булак үчүнdeki bu tutarsızlık эмне үчүнiyle ihtiyatla баалуулукlendirilmelidir.

Негизги чектөөлөр

• CO₂ konsantrasyonu %5'tir жана doğal атмосфераden çok daha жогорку bir тездетилген эксперимент koşuludur.
• Numuneler <63 µm toz hâlindedir; чыныгы бетон үчүнdeki макроскопиялык CO₂ диффузияu өзгөчөlikle ortadan kaldırılmıştır.
• Sonучlar бетон карбонатташуу тереңдигиni түздөн-түз ölçmemektedir.
• Karbonasyon yalnızca 24 saate kadar izlenmiştir.
• 10 жана 20 °C numunelerinde реакцияun 24 saatten sonra devam eчыгымleceği белгиленген; nihai denge belirlenmemiştir.
• Фаза II'nin mekanizması өзүнчөntılı biçimde түшүндүрүлгөн эмес.
• C-S-H ылдамдык hesabında hidratların yalnızca Ca(OH)₂ жана C-S-H'den oluştuğu bкислотаleştirici божомол колдонулган.
• Monosülfat жана diğer hidratların katkжылуулук өзүнчөştırılmamıştır.
• BB Фаза III температура sıralaması metin жана граф arasında tutarsızdır.
• Adsorpsион натыйжаларыnın сууnulan bölümünde бардык температураlar жана BB үчүн eşбаалуулук салыштырууlar gösterilmemiştir.
• Doğal майmur, ıslanma-мекемеa жана mevsimsel цикл koşulları жок.
• Beton агрегат түзүмsı, бетон örtü kalınlığı жана жарака etkisi эксперимент kapsamında değildir.
• Sonучlardan чыныгы курулуш servis ömrüne түздөн-түз dönüşüm түзүмlmamıştır.

Натыйжалардын инженердик мааниси

Изилдөөnın en күчтүү sonucu, температуранын карбонатташуу үстүндөгү таасириnin sabit bir katsayı gibi ele alınmaması gerektiğini göstermesidir. Aynı температура bir реакцияun ilk saatlerinde ылдамдыкlandırıcı, daha sonraki стадияsinde болсо реакцияun erken tükenmesi эмне үчүнiyle göreli катары жайlatıcı bir натыйжа oluşturabilir.

Bu mekanizma өзгөчөlikle тездетилген карбонатташуу экспериментlerinin doğal ortama ekstrapolasyonunda маанилүүdir. %5 CO₂ altında C-S-H жана портландитin eş zamanlı реакцияa girmesi, төмөн атмосфералык CO₂ koşullarında чыныгыleşebмененcek daha sıralı реакция mekanizmasından ар башка болушу мүмкүн.

Демек чыдамкайлык модельlerinde температуранын etkisini yalnızca Arrhenius tipi tek bir ылдамдыкlandırma katsayжылуулукna indirgemek yerine; hidrat türü, карбонатташуу стадияsi, CO₂ konsantrasyonu, ным жана көзөнөк түзүмsının бирге баалуулукlendirilmesi gerekebilir.

Булак жана ыкма эскертүүсү

Изилдөөnın tam özgün adı: Temperature dependence of carbonation kinetics in cement hydrates: the controlling role of C-S-H carbonation

Авторлор жана doğru sıraları: Junho KIM; Kiyofumi NAKADA; Manabu KANEMATSU.

Birinci автор: Junho KIM.

Eş birinci авторlık: Eş birinci авторlık же eş katkı bilgisi belirtilmemiştir.

Sorumlu автор: Junho KIM.

Sorumlu автор байланыш adresi: jh-kim@rs.tus.ac.jp

Kurumsal байланыштар:

• Junho KIM — Department of Architecture, Faculty of Science and Technology, Tokyo Uniжанаrsity of Science, 2641 Yamazaki, Noda-shi, Chiba 278-8510, Жапония.
• Kiyofumi NAKADA — Department of Building Materials and Components, Building Research Institute, 1 Tachihara, Tсууkuba-shi, Ibaraki-ken 305-0802, Жапония.
• Manabu KANEMATSU — Department of Architecture, Faculty of Science and Technology, Tokyo Uniжанаrsity of Science, 2641 Yamazaki, Noda-shi, Chiba 278-8510, Жапония.

DOI: 10.2139/ssrn.7199945

Dergi: Bu sürüm үчүн рецензентli bir dergi же kabul edilmiş nihai dergi sürümü doğrulanamamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

Platform: Elsevier'in SSRN erken изилдөө жана preprint platformu.

SSRN жазуу tarihi: 29 Temmuz 2026.

Yayın yılı: 2026.

Kaynak türü: Çimento hidratlarının sıcaklığa bторlı карбонатташуу kinetiğini kontrollü тездетилген экспериментlerle inceleyen эксперименттик изилдөө preprinti.

Hakemlik durumu: Изилдөө рецензенттик баалоодон өтпөгөн bir preprinttir; табылгалар bu durum dikkate alınarak баалуулукlendirilmelidir.

Resmî изилдөө байланышsı:SSRN расмий изилдөө sayfası

DOI байланышsı:https://doi.org/10.2139/ssrn.7199945

Finansman: Изилдөөчүлөр изилдөөнүн kamu, ticari же kâr amacı gütmeyen каржылоо kuruluşlarından өзгөчө bir изилдөө hibesi almadığını belirtmiştir.

Bu түрк тили ачыкlama yalnızca incelenen изилдөөнүн bilimsel içeriğine dayanarak даярдалган. Kütle değişimi, адсорбция, XRD/Rietжанаld, TG-DTA, FT-IR жана фенолфталеин натыйжалары менен N жана BB numunelerinin бардык температура жана zaman салыштырууları бирге бааланган. Dış булакlar yalnızca başlık, авторлор, DOI, SSRN жазуу tarihi жана yayın/рецензентlik durumunun bibliyoграф тастыктооsı үчүн kullanılmış; bilimsel табылгаларa dış булакlardan yeni натыйжа eklenmemiştir.

Изилдөөnın başlıca sınırları; %5 CO₂ kullanılan тездетилген koşul, CO₂ taşınımını өзгөчөlikle ortadan kaldıran toz numune yaklашып кетүүı, 24 saatlik эксперимент süresi, C-S-H ылдамдык hesabındaki bкислотаleştirici hidrat божомолı, Фаза II mekanizmasının çözülmemiş olması жана BB Фаза III температура sıralamasındaki булак içi tutarsızlıktır. Bu эмне үчүнle натыйжалар түздөн-түз чыныгы бетон карбонатташуу тереңдиги же түзүм servis ömrü катары yorumlanmamalıdır.