Terim olarak hafif beton tam anlamıyla tanımlanamamıştır. Hafif beton, hafif agreganın kullanılması ile elde edilen bir betondur. Tarihte en eski hafif agrega kullanımı M.Ö. 100 lerde Romadaki bir tapınakta Pomza taşı kullanılması ile rastlanır. Daha sonra Ayasofya’da bunun bir örneği görülmüş, bu gelişim İngiltere’de British Museum’da (1950’de) kullanılarak bugünkü manada olmuştur. Hafif betondaki gelişim II. Dünya savaşından sonra özellikle İngiltere’de taşıyıcı olmayan blokların yapımında yaygın olarak kullanılmış ve İsviçre’de yapılan çalışmalar neticesinde ilk köpüklü hafif beton İsveç’te 1950 yılında blok biçiminde üretilmiş, günümüze kadar gelmiştir. Hafif betonun Avrupa’da kullanılmasının en önemli sebebi; doğal agrega Avrupa ülkelerinde yeteri kadar olmadığındandır.
Kullanım amaçları;
Dayanım ve Birim Ağırlıklarına göre 3’e ayrılır;
1- İzolasyon amaçlı betonlar (düşük dayanım ve yoğunluğa sahip olan),
i. Basınç dayanımları 0.2 – 2 Mpa
ii. Birim Hacim Ağırlıkları 800 kg/m3
2- Orta düzeyde dayanıma sahip olan betonlar (blok ve panel yapımında),
i. Basınç dayanımları 7.0 – 14 Mpa
ii. Birim Hacim Ağırlıkları 800 - 1400 kg/m3
3- Yapısal nitelikli taşıyıcı betonlar (taşıyıcı özelliği olan),
i. Basınç dayanımları 17 – 41 Mpa
ii. Birim Hacim Ağırlıkları 1400 - 2000 kg/m3
Hafif betonların özellikleri :
Hafif betonlar uygun ısı, ses ve nadiren su yalıtımı özelliği sayesinde izolasyon malzemesi olarak kullanılmasının yanında , düşükte olsa mukavemeti sayesinde taşıyıcı sistemde de kullanılır. Örnek; Amerika’da yapısal hafif betonun 28 günlük silindir basınç dayanımı 17.5 Mpa’dan az ve yoğunluğu 1840 kg/m3 ten yüksek olamaz.
Izolasyon için kullanılan betonlarda ise yoğunluk 800 kg/m3 civarında basınç dayanımı ise 7 – 70 kg/cm2 arasında olmalıdır.
Hafif Betonların Avantajları;
1- Birim ağırlığının azalması neticesi ile zati yüklerden oluşan üstünlükler;
a. Bina ağırlığı azalarak taşıyıcı sistemde oluşturulan yapı elemanı kesit boyutları küçülür.
b. Betonarme elemandaki donatı miktarında azalma olur.(~%10)
c. Yapı maliyeti azalır.
d. Kalıp ve iskele yapımı ile takviyesi kolaylaşır.
e. Genelde fabrikasyon üretim olduğundan dağılımı homojen kalitesi yüksek olur.
f. Ağırlığının az olması sebebi ile deprem yükü azalır ve bunun sonucunda yapıda oluşacak çatlamalar azalabilir.
g. Uzun ömürlüdürler.
2- İç yapısının boşluklu olmasından dolayı avantajlar;
a. Isı yalıtım özelliği vardır,
b. Ses yalıtımı yapar,
c. Yangına karşı direnci normal betondan daha yüksek,
d. Donma çözünmeye karşı direnci daha yüksek.
Hafif Betonların Dezavantajları;
1- Hafif beton agregaları, normal beton agregaları gibi yoğun olarak bulunmadığından maliyeti yüksek,
2- Hafif agregaların BHA düşük olduğundan üretilen hafif betonlarda karıştırma ve işleme esnasında segreasyon olasılığı daha yüksektir. Bu sebeble daha kaliteli işçiliğe ihtiyacı var.
3- Aşırı boşluklu olduğu için mekanik özelliği düşük,
4- Neme karşı yalıtılmaları gerekir,
5- Aşınmaya karşı dirençleri çok düşüktür,
6- Sünme ve rötre değerleri normal betondan daha yüksektir.
HAFIF AGREGALAR
Hafif agregalar genel olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.
1- Mineral kökenli hafif agregalar,
a. Doğal Hafif Agregalar,
b. Yapay Hafif Agregalar,
2- Organik kökenli hafif agregalar,
Doğal Hafif Agregalar; Tabiatta bulunan volkanik kökenli taşların kırılıp parçalanması sonucunda meydana gelmiş olup aşırı boşluklu ve gözenekli yapıa sahiptir. Bu tip doğal mineral agregalara bims, pomza(sünger taşı), diatomit, volkanik cüruf ve tüf örnek gösterilebilir. Bu tür agregalar doğada açık veya kapalı işletmelerden alınarak herhangi bir işlemden geçirilmeden kullanılır.( Kula bölgesinde milyonlarca tonluk volkanik cüruf var)
Yapay Hafif Agregalar ise değişik endüstriyel işlemler sonucunda yüksek fırınlarda veya baca gazlarının tutulmasında elde edilen mineral esaslı malzemelerdir. Bunlar arasında kömür veya linyitin yakılmasıyla termik santrallerden elde edilen uçucu kül, demir çelik fabrikalarından çıkan yüksek fırın cürufu kullanılmaktadır. (Türkiye’de 50’ye yakın termik santral var)
Işlenmiş doğal ve işlenmiş yapay hafif agregalar ise doğal veya yapay malzemeleri çimento üretiminde kullanılan fırınlara benzer fırınlarda özel bir işleme tabi tutularak üretilirler. Bu tür hafif agregaların üretimi özel ısıl işlem ve özel teknikler gerektirmesi sebebi ile diğer hafif agregaların üretiminden daha pahalıdır. Bu tür agregalar ek olarak genleştirilmiş kil, genleştirilmiş arduvaz, genleştirilmiş perlit, genleştirilmiş şist, yüksek fırın cürufu örnek olarak gösterilebilir.
Organik kökenli hafif agregalarise ahşap atığı olan talaş, elyaf, strafor, taşyünü gibi malzemelerdir. Bu tür malzemeler, özel işlemlere tabi tutularak bünyelerinde bulunan mikroorganizma yok edilip yanmaz hale getirilerek kullanılır.
Pomza :
Pomza veya Pomzai adıyla bilinen doğal agregadır, halk arasında sünger taşı, köpük taşı olarak bilinir. Volkanik olaylar sonucu oluşan magmanın atmosferle temasında ani soğuma neticesinde oluşmuş,
- bol gözenekli,
- bağlantısız boşluklu,
- süngerimsi görünümlü,
- silis esaslı,
- 500 – 1400 kg/m3 arasında değişen BHA’da,
- mohs sertlik skalasına göre 6 sertlik derecesinde,
- camsı dokulu bir malzemedir.
Amorf yapıya sahip Pomza taşı toplam hacminin %75’I kadar boşluk içerir. Boşluklu yapısının bağlantısız olması nedeniyle geçirimliliği düşük ve iyi bir izolasyon malzemesi olarak kabul Kayseri
Tüf :
Yanardağlardan püsküren magmadan ayrışıp aniden soğuyan ve bünyesindeki gazların kaçması sonucu gözenekli olarak oluşan ateşte parçalanmış tanelerin meydana getirdiği tortul olarak ta adlandırılan kayaçlardır. Tanelerin 4mm daha iri olması halinde lapilli tüf, daha iri tanelere Volkanik Breş veya Aglomera denir. Tüf yüzeyleri çok pürüzlü ve iri gözeneklidir. Kırıldıktan sonra keskin köşeli parçalara ayrılır. Renkleri genelde koyu gri olmakla beraber açık renklerde beyaz ve pembe de olabilir. Özgül ağırlığı 1.5 – 1.9. Türkiyede Afyon Kütahya, Eskişehir, İzmir, Konya, gibi yörelerde yaygın olarak bulunur.
Genleştirilmiş Kil ve Şist :
Doğal agregadan yapay olarak genleştirme ve agloramerasyon denilen işlemlerle üretilir. Genleştirme işlemi sırasında ergime noktasına kadar ısıtılan malzeme de plastikleşme ve gaz oluşumu gözlenir. Agloramasyon işleminde ise malzemenin erimesi ve bazı parçacıkların tekrar bağ oluşturması sağlanır. Kil ve şistler yarı plastik davranış evresine kadar özel fırınlarda 1000- 1200 °C de ısıtılarak orjinal hacimlerinin 7 katına kadar genleştirilirler. Gözenekli yapı ise soğutmaya bırakıldığında oluşur. Genelde genleştirilmiş kil, şist agrega olarak kullanıldığında üretilen hafif betonun BHA 1400 – 1800 kg/m3 arasında değişir.
Genleştirilmiş Arduvaz :
Isıl işlem yöntemi ile genleşerek kil ve şistlere benzer davranış gösteren bir hafif agregadır. Hızlı şekilde yüksek sıcaklıklarda ısıtıldığında ince katmanlardan oluşan tabakalı yapısı kaybolup genleşir. Genleşme neticesinde iç bünyede çok miktarda hava kabarcığı oluşmakta hacmi orjinale kıyasla 3 – 7 kat arası artmaktadır. Arduvaz genleşme işlemi sonunda hücreleri camsı duvarlarla birbirinden ayrılmış, etrafı camsı yüzeylerle kaplanmış, gözenekli yapıya sahip olarak geçirimsiz hale gelmiş ve inert (herhangi bir malzeme ile reaksiyona girmeyen) bir özellik kazanmıştır.
Genleştirilmiş Perlit :
Volkanik patlamaların sonucunda asidik özellikteki magmanın soğuması ile oluşan kılcal çatlak ve yarıklara, atmosferdeki su, deniz, göl ve akarsuların girmesi neticesiyle oluşur. Doğal perlit, bünyesinde %2 – 6 arası su ihtiva eden, camsı yapıya sahip, gri, kirli beyaz, siyah renklerinde bir kayaçtır. Pomzaya benzeyen perlit soğan benzeri eşmerkezli bir yapıya sahiptir. 1800 °C’ye ısıtıldığında genleşerek 4 –30 kata varan bir hacim büyümesi olur. Perlitin patlaması olarak tarif edilen bu olay sonucunda içinde hava kabarcıkları oluşan ve ısı yalıtım özelliği kazanan, yangına, asite, alkalilere dayanıklı, düşük yoğunluklu yapay bir agrega haline gelir. Genleştirme işleminden önceki BHA’sı 1200 kg/m3 olan perlit’in genleştirme işleminden sonra BHA’sı 32 – 240 kg/m3 arasına düşebilmektedir. Genleştirilmiş perlit özellikle hafif beton yapımında, yalıtım özelliğinden dolayı izolasyon işlemlerinde, ses yutma özelliğinden dolayı sıva yapımında, gevşek hafif dolgu malzemesi olarak duvarlarda, döşemelerde ve değişik sanayi tesislerinde kullanılır.
Uçucu Kül :
Termik santrallerde kömür veya linyitin (toz haldeki) yakılmasından sonra baca filtrelerinde kullanılan puzolonik esaslı malzemeye denir. Uçucu kül doğrudan herhangi bir işlem gerektirmeden
à Çimentoda katkı malzemesi olarak,
à Betonda çimento veya agreganın bir kısmı yerine,
à Çimento veya kireç ile stabilize edilerek yollarda alttemel ve temel malzemesi olarak,
à Enjeksiyon işlemlerinde ve hafif yapı malzemesi üretiminde kullanılır. Ayrıca uçucu kül 1400 °C özel ısıl işlemlerden geçirilerek 1000-1200 kg/m3 civarında BHA sahip sinterleştirilmiş uçucu kül olarak da üretilir.
HAFİF AGREGALARIN ÖZELLİKLERİ
Birim Ağırlık :
Doğal hafif agregaların birim ağırlıkları 1440 – 1760 kg/m3 arasında değişmektedir. Genleştirilmiş şist, kil, arduvaz ve cüruf gibi endüstriyel yolla işlenerek elde edilen doğal hafif agregaların birim ağırlıkları 480 – 1120 kg/m3 arasında değişmektedir.
Su Emme Oranı :
Normal agregalar kuru ağırlıklarının ancak %1 -2 ‘si arasında su emerler. Buna karşılık hafif agregalar kuru ağırlıklarının %5-15’i arasında su emme kapasitesine sahiptirler. Hatta bazen bu değerin çok üzerine çıkıldığı durumlarda söz konusudur. (ör :Pomza). Bu nedenle karıştırma sırasında mutlaka agreganın bu su emme ihtiyacı göz önüne alınmalı ve buna göre karışım dizaynı yapılmalıdır. Eğer bu şekilde bu tür agregaların emeceği su miktarı göz önüne alınmazsa betonda hidratasyon ve işlenebilme için gerekli olan su agrega tarafından emilecek ve betonun dayanımında ve işlenebilmesinde problemler çıkacaktır. Bu nedenle bu tür agregalar karıştırılmadan önce belli bir düzeyde su emdirilerek karışıma ilave edilirler.
Tane Şekli, Yüzey Yapısı ve Boyutları :
Hafif agreganın şekil, yüzey yapısı ve boyutu betonun maliyetini, işlenebilirliğini, sonlanmasını (yani yüzey perdahlanması) ve yoğunluğunu önemli oranda etkiler. Hafif betonlarda gözenekleri küçük ve üniform dağılmış agregalar tercih edilmelidir. Köşeli ve ufalanmış agregalar yuvarlak yapılı agregalara göre daha fazla çimento hamuruna gereksinim duyacağı için bu tür agregalar betonun yoğunluğunu artırırlar. Bu durumda hafif betonda özellikle B .H.A.’nın düşük olmasını etkilediğinden olumsuz bir durum yaşatabilir. (olabildiğince köşeli ve yüzeyi pürüzlü agregalardan kaçınılmalı)
Çoğu genleştirilmiş hafif agregalar köşeli durumdadır ve yüzeyleri aşırı pürüzlüdür. Agrega yüzeyinin aşırı pürüzlü olması agrega ile çimento hamuru arasındaki geçiş bölgesini kuvvetlendirmesi açısından önemli fakat dane dayanımlarının düşük olması açısından sıkıntı yaratabilmektedir.
Gradasyon :
Hafif agregalarda dane dağılımı genellikle şartnamelerin önerdiği sınırlar arsında kalmaz. Gradasyon ASTM C 330 da önerilen standartlara uygun olarak alınması betonun maliyetini önemli derecede etkileyeceğinden uyulması gereken önemli koşullardan biridir.
Özgül Ağırlık :
Hafif agregaların özgül ağırlıkları genellikle 1.00 – 2.40 arasında değişir. Ancak 1.00’in altında özgül ağırlık değerine sahip agregalarda bulunmaktadır.(perlit pomza)
Üretim :
Hafif Betonlar genellikle 3 değişik yöntemle üretilirler ;
1- Hafif Agrega Kullanılarak Üretilen Hafif Betonlar :
Normal agrega yerine birim ağırlığı düşük olan aşırı boşluklu bir yapıya sahip hafif agregalar kullanılarak bu kategorideki betonlar üretilebilir. Bu tip hafif betonlar, kullanılan hafif agreganın cinsine göre isimlendirilir. (Pomza katkılı hafif beton gibi)
Genleştirilmiş kil, şist gibi agregaların kullanıldığı hafif betonlar daha ziyade taşıyıcı amaçla, Pomza, Perlit gibi aggregaların kullanımı ile üretilmiş olan betonlar ise izolasyon amaçlı ve düşük mukavemetli olmak üzere kullanılırlar.
2- Sadece İri Agrega Kullanılarak Üretilen Hafif Betonlar :
İnce agrega kullanılmadan, genelde 8 ile 20 mm çapında iri agrega kullanılması ile üretilen üniform boşluklara sahip olmayan betonlara İNCE AGREGASIZ HAFİF BETON denir. Ortalama birim hacim ağırlığı agrega boyutuna göre değişen bu tür betonlarda, normal ağırlıkta iri agrega kullanıldığında BHA’sı 1600 – 2000 kg/m3arasında değişmektedir. Hafif iri agrega kullanıldığında ise BHA 640 kg/m3’e kadar düşebilmektedir. Basınç dayanımları 50 ile 85 kg/cm2 araında değişmektedir.
Bu tür betonlar yük taşıyan yada taşımayan duvarlarda, bölme duvarlarda, çatı kaplamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak dış duvarda kullanıldığında mutlaka koruyucu sıva yapılması gerekmektedir. Bu tür betonlarda vibrasyona gerek yoktur.
3- Gaz Betonlar (Köpük katkıları, hava kabarcığı ve gaz üreten katkılar kullanarak üretilen hafif betonlar) :
Suni olarak üretilen hafif betonlar köpüklü ve gaz beton olarak piyaada bilinirler. Bunlarda birim ağırlık 400 – 1400 kg/m3 arasında değişmektedir. Köpüklü betonlar köpük oluşturan malzemeler ( bazı hidrolize protein formları, reçine yağı gibi) kullanılarak üretilirler. Köpüklü betonlarda hava kabarcığı oluşturan malzemeler betona karıştırılınca beton kalıba yerleştirilmeden önce birbirleriyle bağlantısız boşluklar meydana getirirler.
Döküm ve yerleştirme sırasında bünyelerinde oluşturulan köpüklerin kaybolması için köpük oluşturan maddelerin dışında boşlukların yok olmamasını sağlayan bir tespit edici malzeme ile birlikte kullanılırlar, vibrasyon uygulanmaz.
GAZBETON :
Orjinal ve prefabrik olmak üzere 2 şekilde üretiliyor. Prefabrik yolla üretilenler genelde yüksek basınçta buhar kürüne, orjinal yolla üretilenler ise hava kürüne tabi tutulmaktadır.
Gaz beton kimyasal reaksiyonlar sonucu açığa çıkan gazın yapıya girmesiyle oluşur. Önce kuvarsit kırım tesislerinden geçirilerek kum haline getirilir, bu kuma az miktarda alçı taşı ilave edilir, bir değirmende öğütme işlemine tabi tutulur ve elde edilen ürün sürekli olarak karıştırılan silolarda toplanır. Bu işleme paralel olarak kırılıp öğütülen sönmemiş kireç istenilen inceliğe getirildikten sonra siloya alınır. Bir başka siloda ise portland çimentosu depolanır. Uygulanacak karışımın reçetesi dikkate alınarak bu hamaddeler tartılarak karıştırılır. Sıcaklık ve viskozitesi istenilen düzeye ulaşan karışıma Alüminyum, Çinko, Magnezyum gibi metal tozları eklenir. Bu tozlar hidratasyon sonucu oluşan serbest kireci etkileyerek hidrojen gazının açığa çıkmasına neden olurlar.
Açığa çıkan H gazları beton içerisinde birbirleri ile ilişkisiz kabarcıklar oluşturarak bünyede kalırlar. Günümüzde gaz beton üretiminde metal tozu olarak en çok alüminyum tozu üretilir. Al tozu kullanıldığında ortaya çıkan reaksiyon ;
2Al + 3Ca(OH)2 + 6 H2O à 3CaOAl2O36H2O + 3H2
Kısa bir karıştırmadan sonra hazırlanan harç kalıplara dökülür. Sıcaklığı sürekli kontrol altında tutulan bekleme odalarında, harç hidrojen gazının oluşturduğu kabarcıklarla kabarma eğilimine girer ve priz olayı başlayarak zamanla sertleşir. Boşluklar oluştukça betonun hacmi artar. Bu nedenle kalıbın başlangıçta bir kısmı örneğin yarısı harçla doldurulur. Kabarma olayı sona erdikten sonra yeterli dayanıma ulaşan hamur çelik teller yardımıyla kesilmek suretiyle değişik boyutlarda ürünler elde edilir. Bu tür ürünlerde birim ağırlık 800 kg/m3 ‘ten azdır. Ve bu tür ürünlere gazbeton, Ytong gibi isimler piyasada verilmiştir. Ayrıca donatılı olarak ta üretilmektedir ve ısı iletkenlileri de oldukça düşüktür.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder