Evvel zaman içinde, kalbur saman içinde; pireler berber, develer tellal iken, ben anamın beşiğini tıngır mıngır sallar iken, hayır hayır kesinlikle düşündüğünüz gibi bir şey değil.😄
Bu hafta Lifli Katkılı Betonların ve Ultra Yüksek Dayanımlı/Performanslı Betonların bir karışımı olan Reaktif Pudra Betonlarını konuşacağız. Konuşacağız diyorum çünkü sizin de oradan düşünerek katkıda bulunduğunuza inanıyorum. Evet artık başlayalım ne dersiniz?
Bildiğiniz üzere beton uzun yıllardır ülkemizde bolca kullanılıyor ama bu betonlar İSTON-İTÜ ile 2007 yılında kullanılmaya başlanmış hem de rögar ve ızgara kapakları için. Düşünsenize yeni bir beton türünü rögar kapaklarıyla test ediyorsunuz. Hikayesi biraz acı ama sakin olun ilerde bahsetmiş olacağım, şimdi biraz bu betonları tanıyalım mı?
Kısaca RPB de diyebildiğimiz Reaktif Pudra Betonlar çok düşük su/bağlayıcı oranına sahip olan, yüksek oranda inert toz* içeren kısa kesilmiş çelik teller ile sünekliliği iyileştirilmiş ultra yüksek dayanımlı kompozit* malzemelerdir.
Bu ünlü gibi takılan ama ünlü olmayan genç betonumuzu üstün mekanik ve fiziksel özelliklere, mükemmel sünekliliğe, aşırı derecede düşük geçirimliliğe; 200-800 MPa arasında küp basınç dayanıma, 25-150 MPa çekme dayanımına, yaklaşık 30 000 J/m2 kırılma ve 2 500-3 000 kg/m3 birim ağırlığına sahip olan mini mini bir beton olarak da tanımlayabiliriz.
RPB’lerin birkaç önemli özelliğine daha değinelim isterseniz.
Homojen yapısı, düşük boşluk oranı ve güçlendirilmiş çimento matrisinin en belirgin özellikleri olduğu bilgisini sunmuş olayım. Ayrıca eğilmeye karşı dayanımının, içerisindeki çelik liflerin homojen dağılmasına bağlı olan bu betonların 0,14-0,25 arasında su/bağlayıcı oranına sahip olması takdir edersiniz ki gevrekliğin artmasına neden olacaktır. İşte bu yüzden biz bu betonlara çelik lif ekler ve homojen dağılmasını isteriz.
Peki bu liflerin özellikleri nedir sorusu aklınızda yer edindiyse gelin bu sorunun cevabını vermiş olalım. Kullanılan liflerin genel olarak 0,15-0,30 mm çapına, 13 mm uzunluğa, 2600 MPa çekme dayanımına sahip olduğunu ve toplam hacmin %2’si kadar kullanıldığını söyleyebiliriz.
“Peki 200-800 MPa basınç dayanımına yalnızca bu uygulamalarla mı ulaşılıyor?” sorusunu kendi kendinize sorduğunuzu duyarak hemen bu sorunun cevabını da aramaya götürüyorum sizi.
RPB’lerin yüksek dayanımlara ulaşmasında önemli bir yere sahip olan priz sırasında basınç kuvveti uygulama işlemiyle betonun bünyesindeki fazla su ve hava ortamdan uzaklaştırılarak hem su/çimento oranı düşürülür hem de porozitesi* azaltılır. Ayrıca kürleme işlemiyle de uygulanmayanlara göre %60-70 oranında daha fazla dayanım elde edildiği gerçeğiyle beraber silis dumanı, kuvars kumu ve süperakışkanlaştırıcı vb. kullanımının da göz ardı edilmemesi gerektiğini belirtmiş olayım.
Deneysel bir çalışmaya ait bir RPB’de kullanılan malzemelerin oranlarını inceleyelim. Bu betonlarda 1-500 µm arası taneler kullanılması durumu çimentonun agrega gibi davranmasını da aklımızın bir köşesine yazarsak RPB’lerle ilgili önemli bir durumu da benimsemiş olacağız.
Tablo 1 ile ilgili Su/Bağlayıcı oranına, çimento ile kum oranlarına dikkatleri çekerek bir sonraki tabloya geçelim.
RPB’lerin yüksek dayanımlara sahip olduğu ve yüksek miktarda lif kullanıldığı bilgisi hafızamızda hâlâ mevcutsa çok az miktarda donatı kullanarak ya da donatı kullanmadan üretim yapılabileceği iddiası sizi şaşırtmayacaktır diye düşünüyorum. Tablo 2’yi biraz inceleyecek olursak RPB’lerin normal, ve yüksek dayanımlı betonlardan onlarca kat daha iyi olduğunu anlayabileceğiz. Bu tabloda incelenmesi gerektiğine inandığım kırılma enerjileri konusunda RPB’lerin bu kadar başarılı olması tokluğu arttırdığını dolayısıyla da depreme daha dayanıklı yapıların inşa edilebildiğini söyleyebiliriz.
3. ve son tablomuza geçecek olursak moment taşıma kapasiteleri aynı olan fakat farklı malzemelerden üretilen kiriş elemanlarının kesit özelliklerini görmekteyiz. RPB ve Çelik Profile dikkatinizi çekmiş olayım. Hem ebatları hem de ağırlıkları konusuyla ilgili RPB’lerin rögar ve ızgara kapaklarında kullanılmasında değineceğimizi aktarmış olarak devam edelim.
RPB ile ilgili her şeye değindik demeden önce kullanım avantajlarına, bize sağladığı yararlara ve doğurduğu zararlara kısaca değinmemiz gerektiğini belirterek hemen dalıyorum içerisine, nefesinizi tutmayı unutmayın derim.
Avantajları olarak; çelikle karşılaştırılabilecek derecede çekme mukavemetine sahip olmasından dolayı donatı miktarını büyük derecede azaltma olanağını, çok küçük tane boyutların sayesinde su ve gaz sızmasının önüne geçmesini, enerji yutma kapasitesinin çok yüksek olmasından dolayı depreme ve darbeye karşı dayanaklılığı arttırmasını, kesitleri küçültüp ölü yükleri azaltarak depreme daha dayanıklı yapıların inşa edilebilmesini, donma-çözünme ve aşınma etkilerine karşı çok dirençli olduğundan agresif koşullarda kullanım rahatlığını sayabiliriz.
Peki doğuracağı problemler ne derseniz; kaba agrega yerine ince kum, ince agrega yerine çimento ve çimento yerine silis dumanı kullanıldığından YDB’lara göre 5-10 kat daha masraflı olması, yeni kullanılmaya başlandığından uzun dönemdeki özelliklerinin tam olarak bilinmemesi, bir yönetmeliği olmadığından üretim koşulları ve bakım işleri gibi konularda yalnızca yapılan çalışmaların referans alınabilmesi, çimento miktarı normal betona göre daha fazla olduğundan daha fazla CO2 salınımı, özel üretim tekniklerinden dolayı deneyimli eleman ve ekipman gerektirmesini ve bundan dolayı şantiyede üretiminin güç olmasını belirtebiliriz.
RPB’lerin kullanım alanlarına gelecek olursak; ince cidarlı yüksek basınçlı su ve buhar borularında, ince kesitli taşıyıcı duvarlarda, tünel ve rögar kapaklarında (bu konuya hemen geliyorum sıkı tutunun), güçlendirme projelerinde, nükleer atıkların depolanması için inşa edilen yapılarda, yüksek güvenliğin gerektiği yapılarda, önemli ağırlık azaltmaları ve yüksek dayanım gerektiren alanlarda kullanılabilir.
RPB ile inşa edilen bazı yapılara değinmemiz gerekirse ilk durağımız Kanada’daki Sherbrook Köprüsü olacaktır. Bu köprünün kısaca 200 MPa basınç, 40 MPa eğilme, 50 GPa elastisite modülüne, 60 m uzunluğa, 3,3 m genişliğe sahip olduğunu uzay kafes sisteminde* tasarlandığını söylememiz yeterli olacaktır diye düşünüyorum.
RPB ile ilgili bir başka örnekte Fransa’dan. Fort Saint-Jean’i J4 binasına bağlayan yaya köprüsü tek açıklıklı olarak 70 m uzunluğa, 1,8 m genişliğe sahip olmakla beraber kirişleri ard germeli* olarak tasarlandığı bilgisini bırakmış olayım.
Son olarak İSTON-İTÜ iş birliğiyle 2007 yılında RPB’den imal edilen ızgara ve rögar kapaklarından bahsedeyim. Bu kapaklar neden çelik değil de RPB ile yapılmış sorusunun cevabı maalesef ki biraz üzücü. Mevcut rögar kapakları bildiğiniz üzere çelikten imal edilen kapaklar. O yıllarda mevcut kapakların çalınma vakaları artmış. O dönemde İstanbul’da olup da haberleri takip ettiyseniz mutlaka denk gelmişsinizdir. Bence bu durum bizim büyük dersler çıkarmamız gereken bir nokta. Ders çıkarma kısmıyla ilgili değerlendirmeyi sizlere bırakarak önce dönemin İBB Başkanı Sayın Kadir Topbaş’a Allah’tan rahmet, ailesi başta olmak üzere tüm sevenlerine sabır diliyor daha sonra da Sayın Topbaş’ın rögar ve ızgara kapaklarının tanıtımıyla ilgili konuşmasıyla sizleri baş başa bırakıyorum.
Bir başka özel beton türüyle haftaya görüşmek üzere...
İçinde çelik elyaf barındıran yeni kapaklar 60 ton basınca dayanıklı ve santimetrekaresi 3 bin 600 kilogram basınca dayanıklı. Çok ileri bir teknolojiyle üretilen bu beton yüksek dayanıklı, esnekliği olan, normal betondan 10-15 kat basınca dayanıklı bir betondur. Balyozu vurduğunuz zaman aynen çelik tepkisini alıyorsunuz. Üstelik geri dönüşümü olmadığı için çalındığında hiçbir şey ifade etmez… Bu imalatın sadece rögar ve ızgaralarda değil, köprü ve üst geçitler gibi geniş açıklıkları geçebilmede çok kalın olmayan, daha zarif, daha narin yapı dokusu olarak kullanabileceğiz. Ayrıca çelik gibi tepki gösterdiği için depremden hasar gören yapıların onarımından tutunuz da, korugan* olarak, yapılarda dış etkenlere karşı koruma amaçlı da kullanılabilecek."
İnert Toz: Solunum yoluyla akciğerlere ulaşmasına rağmen akciğerlerde herhangi bir fonksiyonel bozukluğa neden olmayan toz türüdür.
Kompozit: İki veya daha fazla malzemenin geleneksel malzemelerden daha iyi mühendislik özelliklerine sahip olacak şekilde birleştirilmesiyle oluşan malzemedir.
Porozite: Gözeneklilik, taneler arasındaki boşluklar.
Ard (Ön) Germeli: Çelik halat ile güçlendirilmiş beton.
Uzay Kafes Sistem: Kuvvetlerin üç boyutlu bir şekilde aktarıldığı, doğrusal elemanlardan oluşan bir yapısal sistemdir.
Korugan: Ateş etmeye olanak verecek biçimde hazırlanmış delik ve mazgalları bulunan yer.
Yararlanılan Kaynaklar:
1- Topçu, İ.B. ve Karakurt, C., “Reaktif Pudra Betonlar”, Türkiye Mühendislik Haberleri, Sayı 437, s. 25-30, 2005
2- Yazıcı, H. ve Yalçınkaya, Ç., “Agrega Hacminin Reaktif Pudra Betonun Mekanik ve Büzülme Özelliklerine Etkileri”, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, s. 150-159
3- Varol Güneş, S. Ve Mohabbi Yadollahi, M., “Farklı Kür Koşullarının Reaktif Pudra Betonların Mekanik Özelliklerine Etkisi”, DÜMF Mühendislik Dergisi 11-1, s. 354-361, 2020
4- Doğan Z., INS 2014 Çimento Deneyleri Sunumu, Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi İnşaat Müh. Bölümü, s. 12