Sodyum sülfat ile don dayanımı deneyi, agregaların donma-çözülme döngülerine karşı dayanıklılığını belirlemek için kullanılan bir laboratuvar testidir. Bu deneyde, doğal donma-çözülme etkisi sodyum sülfat çözeltisi ile simüle edilerek, agregaların veya zemin malzemelerinin iç yapılarında oluşabilecek çatlama, ayrışma ve diğer hasarları değerlendirmek hedeflenir. Magnezyum sülfat ile don dayanımı deneyi ile benzer amaca hizmet etmektedir. Özellikle yol yapımında ve beton karışımlarında kullanılan agregaların dayanıklılığını test etmek için tercih edilir.

Deneyin Amacı

Bu deney, agregaların veya zemin malzemelerinin donma-çözülme döngüleri sırasında ortaya çıkan hacim değişikliklerine karşı direncini test eder. Malzemelerin gözenekli yapısına sodyum sülfat çözeltisinin nüfuz etmesi ve ardından gerçekleşen kristalleşme ile genleşen tuzlar, malzemenin iç yapısında gerilmelere yol açar. Bu gerilmeler, zayıf malzemelerde çatlama, ayrışma ve parçalanma gibi fiziksel hasarlara neden olabilir. Bu deney, malzemenin uzun vadeli performansını ve dayanıklılığını tahmin etmek amacıyla yapılır.

Deneyin Prensibi

Sodyum sülfat çözeltisi malzemeye nüfuz ettikten sonra malzeme kurutulur ve çözeltinin malzeme içinde kristalleşmesi sağlanır. Daha sonra malzeme, belirli bir sıcaklık aralığında tekrar suya batırılıp kurutulmaya tabi tutulur. Bu işlem malzemeye sodyum sülfatın oluşturduğu termal stresleri simüle eder. Malzemede gözlemlenen ağırlık kaybı veya fiziksel bozulma, malzemenin donma-çözülme etkilerine karşı direncini ölçmek için kullanılır.

Deneyin Yapılışı:

Numune Hazırlığı:

• Numune, deneyden önce kurutulup tartılarak başlangıç ağırlığı kaydedilir. Numunenin doğal nemini kaybetmesi için genellikle 105°C-110°C sıcaklıkta kurutma yapılır. Ağırlık ölçümü daha sonra meydana gelen bozulmaların değerlendirilmesinde temel veriyi sağlar.

Sodyum Sülfat Çözeltisinde Bekletme:

• Kurutulan numuneler %10’luk sodyum sülfat çözeltisine batırılır ve 16-18 saat boyunca bu çözeltide bekletilir. Bu süre zarfında sodyum sülfat çözeltisi agreganın gözeneklerine nüfuz eder.

Kurutma:

• Sodyum sülfat çözeltisinde bekletilen numuneler, fırında tekrar kurutulur. Kurutma sırasında sodyum sülfat agreganın gözeneklerinde kristalleşir ve hacim olarak genişler. Bu genişleme, malzemede iç gerilmeler oluşturur.

Donma-Çözülme Döngüleri:

• Kurutulan numuneler, su banyosunda çözülme ve tekrar kurutulma döngülerine tabi tutulur. Her bir döngü, malzemenin donma-çözülme koşullarında nasıl tepki vereceğini simüle eder. Bu döngüler sırasında malzemenin yapısında meydana gelen çatlama, kırılma veya ayrışma gözlemlenir.
• Genellikle 5 veya 10 döngü uygulanır.

Ağırlık Kaybının ve Hasarın Değerlendirilmesi:

• Deney sonrası numuneler tekrar tartılır ve ağırlık kaybı hesaplanır. Ağırlık kaybı malzemenin sodyum sülfat etkisi altında ne kadar hasar gördüğünü gösterir.
• Ağırlık kaybı % cinsinden hesaplanır:

Deney Sonuçları ve Yorum

Yüksek Ağırlık Kaybı: Eğer agregalarda ciddi ağırlık kaybı gözleniyorsa, bu malzemenin saha koşullarında donma-çözülme döngülerine karşı zayıf olacağını gösterir.

Düşük Ağırlık Kaybı: Agrega dayanıklıdır ve donma-çözülme etkilerine karşı dayanıklılık gösterir.

Uygulama Alanları

Yol İnşaatı: Yollarda kullanılan agregaların sodyum sülfat ile test edilmesi, donma-çözülme döngüleri altında stabilitelerini değerlendirmek açısından önemlidir.

Beton ve Asfalt Karışımları: Beton ve asfalt üretiminde kullanılan agregaların dayanıklılığının artırılması amacıyla sodyum sülfat testi yapılır.

Stabilizasyon Çalışmaları: Zemin veya kaya stabilizasyonu projelerinde malzemenin donma-çözülme etkilerine karşı dayanıklılığı test edilmelidir.

Sonuç

Sodyum sülfat ile don dayanımı deneyi, zemin ve agregaların donma-çözülme döngülerine karşı dayanıklılığını simüle etmek için kritik bir yöntemdir. Bu deney, malzemelerin saha koşullarında nasıl davranacağını ve uzun vadeli dayanıklılığını tahmin etmek açısından mühendislik projelerinde önemli bir değerlendirme aracıdır. Donma-çözülme döngüleri sonucunda malzemenin ağırlık kaybı, hasar seviyesi ve bozulma eğilimi dikkatle analiz edilerek, proje tasarımında bu faktörler göz önünde bulundurulmalıdır.