Özel Betonlar: Püskürtme Beton

Basınçlı hava yoluyla işlenmeye uygun olarak hazırlanmış yüzeyler üzerine püskürtülen ve püskürtme basıncı ile istenilen yüzeyler üzerine yapışan beton veya harçtır. 1920 yılında dinazor iskeletlerini korumak için kullanılan püskürtme beton daha sonra tünel kazılarında ve ses yüzeylerinde kaplama olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Püskürtme beton karışımları normal betondan daha fazla çimento içerir. Püskürtme beton; çimento, çakıl , kum , su ve katkı karışımlarını bir yüzeye püskürterek bir kaplama oluşturma metodudur.

Püskürtme beton kuru ve yaş sistem olmak üzere 2 şekilde üretilir.

Kuru karışımda çimento, çakıl, kum ve katkı maddeleri susuz ortamda karıştırılarak basınçlı hava ile çıkış hortumuna basılır. Hortum ucunda karışım püskürtme suyu ile karıştırılarak 70 ile 120 mt/sn’lik bir hızla püskürtülür. Bu karışım uygulanacak yüzeye çarpınca uygulama yüzeyinde bir beton kabuk oluşturur ve karışım hidrate olarak zamanla sertleşir.

Yaş sistemde ise   çimento, çakıl, kum ve katkı malzemeleri sulu ortamda karıştırılıp çıkış hortumuna basılır. Bu yoğun karışım beton pompası veya basınçlı hava püskürtme ucunda 35 – 45 mt/sn arasında değişen hızla uygulanacak yüzeye püskürtülür.

Püskürtme beton 1970 yılına kadar yalnızca kuru  sistemde üretilmiş ve bu tarihten sonra yaş sistem devreye girerek daha fazla uygulanmaya başlanmıştır. 1975’te silikat ve plastisiteyi artırıcı katkıların püskürtme betonda başarı ile uygulanması yaş sistemin daha fazla yaygınlaşmasını sağlamıştır.

Kuru ve yaş sistemlerin karşılaştırılması;

Püskürtme beton kullanımına karar verilmesinden sonra karşılaşılacak ilk problem kuru veya yaş sistemlerden hangisinin yapılmasının uygun olacağıdır. Bu seçimde  kriter göz önüne alınır;

1-  İşe uygunluk ve pratik uygulanabilirlik,

2-  Yatırım, işletme, personel ve malzeme finansmanı,

3-  Bakım ve tamir koşulları.

A.   İşe uygunluk ve pratik uygulanabilirlik;

Taşıma Mesafesi

(Püskürtme beton karışım ekipmanı ile püskürtme ucu arasındaki mesafedir.)

Kuru karışımda su olmadığında 1 km uzaklığa kadar karışım malzemesi taşınabilir. Su karışıma en son noktada katılır. Yaş sistemde ise bu mesafe en fazla 50mt.’dir. Mesafeyi uzatmak için mutlaka geciktiriciler kullanılmalıdır. Bu da beton maliyetini artıracak ve bekleme dayanımını azaltacağından aşırı kontrollü yapılmalıdır.

 Kapasite

Kuru sistem püskürtme beton uygulama kapasitesi yaş sistemin 1/3 mertebesindedir. Kuru sistemde, pratik uygulama kapasiteleri 1 makine ve 1 ekip ile ortalama 6 m³ / vardiye’yi nadiren geçerken yaş sistemde 20 m³ / vardiyeye yaklaşmaktadır. Burada bahsedilen vardiye uygulamada diğer inşaat işlemleri kesintiye uğrayacağından en fazla 4 saattir. Bu nedenle sürekliliğin arandığı durumlarda yaş sistem tercih edilmelidir.

Toz ve Dökülme:

Kuru sistemde su kontrolü istenilen hassasiyetle yapılmadığı için uygulanan ortamda aşırı toz oluşur. %1 oranında toz indirgeyici katkılar kullanılarak tozlanma %50 azaltılabilir. Ancak bu beton maliyetini artırır. Yaş sistemde ise tozlanma olayı olmaz. Uygulanan püskürtme betonun  bir kısmı istenilen yüzeye yapışmayıp yere dökülmesine dökülme veya geri sıçrama denir.

Kuru sistemde düşey yüzeylere uygulamada ortalama %15 ile 40 arasında dökülme olurken yaş sistemde bu oran%4 ile %8 arasındadır. Kuru sistemdeki bu dökülmenin sebeplerinden bir tanesi;

- Püskürtme hızının daha fazla olmasıdır.

Erken Dayanımın Sağlanması:

Kuru sistemde üretilmiş püskürtme beton yaş sisteme nazaran daha erken dayanım kazanır. Bu nedenle kazıdan hemen sonra acil destek gereken durumlarda özellikle kendini tutamayan zeminlerde ve kazı çevresinden su sızıntıları gelmesi durumunda daha kullanışlıdır.

Kullanılacak İri Agrega:

Püskürtme betonlarda iri agrega kullanılacaksa kuru sistem tercih edilmelidir. Zira, yaş sistemde iri agrega kullanımı sevk hortumunda tıkanmalara sebep olabilir.

B-   Yatırım, İşletme, Personel, Malzeme Finansmanı;

Yatırım:

Yaş sistem püskürtme beton ekipmanları kuru sisteme gore 3 kat daha pahalıdır. Bugünkü fiyatlarla ilave ekipmanlar hariç kuru sistemin fiyatı ~4000$ civarındadır.

İşletme:

Kuru sistem püskürtme beton ekipmanlarının 0,50 ile 0,54 kW/m³ elektrik enerjisi harcamalarına karşın yaş sistem ekipmanları 0,55 - 0,65 kW/m³elektrik enerjisi harcar. Yaş sistem püskürtme beton ekipmanları , Kuru sistem püskürtme beton ekipmanlarına gore % 40 daha az  basınçlı havaya gereksinim duyar.

Personel:

Kuru sistem püskürtme beton transmikserden püskürtme beton ekipmanına dökülüyorsa 1 operatör, 1 hortumcu, 1 düz işçi olmak üzere 3 kişi yeterlidir. Çoğu zaman transmikseri bağlamamak için karışım makine yakınında bir yere dökülür. Ve ilave 2 kürek işçisi ile bu beton karışımı beton ekipmanına aktarılır. Yani 5 kişi çalışır.

Eğer karışım makine başında yapılıyorsa 1 adette çimentocuya ihtiyaç vardır. Bu durumda ekip 6 kişiden oluşur. Yaş sistemde ise 3 kişilik ekip yeterlidir. Eğerrobot püskürtme kolu kullanılıyorsa 1 kalifiye işçi yeterlidir. Birim adam/saat bazında bakıldığında kuru sistemde uygulamada 0,25 m³’e kadar verim alınırken, yaş sistemde bu değer 1.00 m³’e kadar çıkabilir.

Malzeme :

Uygun dane dağılımlı agrega ve katkı maddesi kullanılırsa kuru karışımda                300 – 350 doz çimento genel kullanım için yeterlidir. Buna karşın yaş karışımda aynı dayanım 400 – 450 doz çimentoya gereksinim duyar.

C-  Bakım – Tamir Şartları ;

Yedek Parça  :

Kuru sistemde ortalama 0,55 $/m³ civarında yedek parka maliyeti gerekirken, yaş sistemde bu değer ortalama  0,35 $/m³ değerindedir.

Bakım  :

İş bitiminde kuru sistem ekipmanlarının temizlenmesi yaş sistem ekipmanlarından daha kolaydır.  Genel kural olarak gerek elektrik donanımı en basit olan hareketli parça sayısı en az olan ve en kolay sökülüp takılabilen ekipmanların bakımı en ucuzdur. Bakım masrafları birim m³bazında ortalama 0,15 $ civarındadır.

PÜSKÜRTME BETON MALZEMELERİ

Çimento:

- Püskürtme beton uygulanacak yüzeyde yeraltı suyu 380 mg/lt ‘den fazla sülfat içeriyorsa C₃A içeriği %3’ten az olan sülfata dayanıklı çimento tercih edilmeli,

- Normal Portland Çimentosu Kullanılacaksa özgül yüzey 3500 – 4500 cm²/gr olmalı,

-   İthal çimento kullanımından mümkün olduğunca kaçınılmalı, bu tür çimentoların fiyatları düşük olmasına karşın lojistik sürekliliği ve kalite güvenceleri açısından sakıncaları bulunmaktadır.

-   Olabildiğince az bekletilmiş olmalı,

-   Priz başlangıç süresi ile priz sona erme süreleri kısa olmalı, katılaşma 3 saat içerisinde başlamalı, eğer standart mukavemetli 350 kg/cm² olan bir çimento kullanılmışsa bu çimentodan üretilmiş betonun 1 gün sonraki dayanımı en az 85 kgf/cm² olmalıdır.

-   28 günlük dayanım 40 MPa’nın üzerinde, 90 günlük dayanım ise 50 MPa’nın üzerinde olmalıdır.

Agrega:

Püskürtme betonda yüksek dayanım ve en az dökülmeyi elde edebilmek için;

-   D_max = 10 – 11 mm’yi geçmemeli (Yaş sistemde 8 mm, Spiral pompa ile 12 mm çapına sahip agregalar kullanılabilir.)

-   Agrega  max boyutunun üst sınırı uygulanacak püskürtme beton kalınlığının 1/3 ‘ünden az olmalıdır.

-   Üniform çaplı agrega kullanımından kaçınılmalıdır, yüksek dayanım için iri agrega kırmataştan elde edilmiş olmalı, Kullanılacak ince agrega 4 mm’ye kadar uygun dağılımında olmalı ve en az % 50’si doğal kum olması gerekmektedir.

-   Püskürtme betonda kullanılacak agreganın dane dağılımı şartnamelerde önerilen sınırlar arasında olmalıdır,

-   Yaş sistemde üretilen karışımlarda %5 - %7 arasında taş unu katılması püskürtme betonun dayanımını ve pompalanabilirliğini artırmaktadır.

-   Agreganın nem oranı %2’den az %6 ‘dan fazla olmamalıdır, %2’den az olursa aşırı tozlanma görülür, %5’ten büyük olursa Püskürtme hortumunda tıkanma olur.

-   Kullanılacak agregada kil, silt gibi ince malzemelerin mümkün olduğu kadar bulunmaması gereklidir. Bu oran arttıkça betonun erken çatlama ihtimali artmaktadır.

Katkı Maddeleri:

-   Püskürtme betona katkı katılmadan once püskürtme betondan beklenecek davranışa karar verilir. (Erken dayanım, su geçirimsizlik, deformasyon, beklenen kohezyon, adezyon, taşınabilirlik)

-   Kullanılan katkıların başlıcaları priz hızlandırıcılar, plastisiteyi artırıcılar, silis dumanı, uçucu kül ve lifler’dir.

-   Püskürtme betonda çelik lif kullanılabilir, bu liflerin boyu kuru sistemde 30 mm’yi yaş sistemde ise 20 mm’yi geçmemelidir. Ayrıca paslanmaya karşı korunmuş olmaları da önemlidir. Yaş karışımda en fazla, karışım ağırlığının %5’i kadar çelik lif, kuru karışımda ise ~25 mg/m³ oranında çelik lif kullanılabilir. En uygun çelik lif   l/d oranı 60/100 olandır.

 UYGULANMA TEKNIĞI:

Püskürtme beton uygulamasına yüzeye çimento hamuru ile harç püskürtülerek başlanır. Daha sonra agrega tabaka üzerine çarpar. İnce olan tabaka önce küçük taneleri zamanla artan tabaka da iri taneleri içine alarak yüzey oluşur. Ilk tabakanın yaklaşık 2 cm kalınlığı aşmasından sonra dökülme miktarı artar. Dökülmeyi azaltabilmek için tabakalar 5 cm kalınlıkta dairesel hareketler uygulanarak oluşturulur ve her bir tabaka arasında 30 dk’lık uygulama süresi sağlanır. Ancak bir yaklaşım olarak yeni tabaka eski tabakanın priz almasına başladıktan sonra ve prizini alıncaya kadar geçecek sure içerisinde yüzeye püskürtülmelidir. Bu arada mümkün olduğu kadar iç derzinden kaçınılmalıdır. Gereğinde hafifçe bir fırça ile yüzeyler pürüzlendirilmelidir. Püskürtme uygulamasından sonra yüzey, hafif yağlı parlak bir görünüm almaktadır. Mat görünüme sahip yüzeyler bu bölümde suyun az olduğu ve mukavemetin düşük olduğunu gösterir. Yüzeydeki bu parlaklığın kaybolması genellikle 30 -60 dakika sonra oluşur. Yeni tabaka bu süreden sonra uygulanmalıdır. Kanal veya kaplama onarımlarında 4 cm kalınlığında tek katlı püskürtme beton uygulaması yeterli olmaktadır. Önce beton anolardaki büyük çatlak ve boşluk doldurulmalı daha sonra tüm yüzey homojen şekilde aynı kalınlıkta kaplanmalıdır. Püskürtme başlığı uygulama sırasında yüzeye dik olarak kullanılmalıdır. Püskürtme betonunun eğimi hiç bir zaman 45 dereceden az olmamalıdır. Duvar ve perde gibi yapılarda püskürtme işlemi alttan üste doğru yapılmalıdır. Püskürtme başlığı ile uygulama yapılacak yüzey arasındaki mesafe yaklaşık 80 cm civarında olması, yapışma ve malzeme kaybı açısından önemlidir. Uygulama sırasında yüzeyden dökülen malzeme tekrar kullanılmamalıdır.

Püskürtme betonda geri sıçrama ve beton kaybı :

Beton kaybı;

• beton sıcaklığının azalması,

• kusurlu tanelerin fazla oluşu,

• kuru sistemde hortum ucunda karışım suyunun düşük basınçta çıkması,

• teçhizatın ve diğer yerleştirilen malzemelerin artması halinde çoğalır.

• Püskürtme beton yapılmadan önce yüzeye kontrol çubukları çakılması ve uygulama sonrası çubuk boylarının ölçülmesi

• Priz başlangıç olayından sonra torna vida veya benzeri uzun çubukların batırılması

• Karot alınmak sureti ile (en sağlıklısı)

• Püskürtülen malzemenin hacminden faydalanılarak,

• Eğer destekleme elemanı olarak çelik iksa veya iki kat hazır çelik kullanılıyorsa bunların kalınlıklarının kontrolü ile belirlenir.

Püskürtme betonda en önemli sorun püskürtülen malzemenin yüzeyden geri sıçramasıdır. Bu faktöre etki eden unsurlar;

-       püskürtme başlığının yüzeyle yaptığı açı,

-       agreganın en büyük tane boyutu,

-       su/çimento oranı,

-       yüzeyle püskürtme başlığı arasındaki mesafe

-       betonun çıkış hızıdır.

Malzeme kaybı tünel tavanlarında %30, dik yüzeylerde %25, düze yakın yüzeylerde %20 mertebesindedir. Döküntü miktarı ise %5 – 55 arasında değişmektedir.

PÜSKÜRTME BETONUN ÖZELLİKLERİ

1.    Basınç Dayanımı:

Püskürtme betonun basınç dayanımı su / çimento oranı, dane dağılımı, sıkıştırılmış ve sertleştirilmiş betonun birim ağırlığına bağlıdır. Basınç mukavemeti değerleri aynı şartlarda hazırlanmış deney örneklerinde ve gerçek uygulamadaki betonlarda değişen püskürtme koşullarından dolayı farklılık gösterebilir. Püskürtme betonlarda basınç dayanımı alınan örneklerden çıkarılmış karotlar üzerinde belirlenir. Çıkarılacak karotların çapı en az 60 mm olmalı ve boy / çap oranı 1 yada 2 seçilmelidir.

2. Porozite ve Birim Ağırlık :

Püskürtme beton elemanlarından kesit alındığında 5 mm’den daha küçük ve kullanılan agreganın en büyük dane boyutunun 2/3 oranında büyüklükte bir çok boşluğun olduğu görülür. Büyük boşluklar genelde iri agrega taneleri arasında oluşur. Bu boşluklar betonun birim hacim ağırlığını azaltır. Bu boşlukların oluşmasında etkili olan diğer faktörler ise karışımda bulunan fazla su olabilir.

3. Yüzeye Yapışma (Aderans Testi) :

Uygulamada püskürtme beton tabakasının yüzeyle yaptığı aderansın kontrolü için her 5 m² de bir, basit bir çubukla veya çekiçle vurulmak suretiyle kontrolü yapılır. Eğer dökülme veya seste tok bir duyunum dışında bir ses özelliği tespit edilirse aderans probleminin olduğu düşünülür. Bu durumda direk çekme deneyi yapılmak suretiyle aderans kontrol edilir. Iyi bir yapışma da değerler (çekme deneyinde) ortalama 20 kg/cm²civarında olmalıdır.

4. Kalınlık Testi :

Yerleştirilen püskürtme betonun tabaka kalınlığı şartnamelerde aksi belirtilmediği müddetçe her 250 m²de bir aşağıdaki yöntemlerden birisi ile kontrol edilmelidir;

5. Priz alma ve sertleşme süreci :

Püskürtme beton uygulamalarında mutlaka priz hızlandırıcı katkılar kullanılmalıdır. Bu nedenle katkıların performansları, çimento ile uyumları mutlaka önceden yapılacak testlerle belirlenmelidir. Priz süresi çimento ile kullanılan katkı, Vikat iğnesi ile önceden priz başlangıç ve bitiş süreleri belirlenerek kullanılmalı, dayanım kazanma süresi ise 4 mm’nin altındaki agrega kullanılarak hazırlanan harç örneklerde eğilme ve basınç deneyleri yapılarak (4x4x16 cm’lik örnekler) önceden belirlenmelidir. Bunlarda esas olan 3 günlük dayanımıdır.

Özel Betonlar: Hafif Betonlar

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 edilir. Pomza volkanik kökenli olması sebebi ile ısıl işlemlerden geçmiş, genleşmiş, tek doğal hafif agregadır. Ayrıca radyasyona karşı kurşun ve baritten sonra en dayanımlı malzemedir. Ince daneli Pomza’ya inşaat sektöründe BİMS denir. Pomza hafif olması sebebiyle hafif beton bloklar, briket ve gaz beton yapımında; gözenekli yapısı nedeniyle ısı ve ses yalıtımı amacıyla kullanılır. Türkiye’de pomza rezervi vardır. Kayseri, Bitlis, Ağrı, Van’da vardır. Briket yapımında duvar panelleri yapımında, yalıtım ve orta mukavemetli beton yapımında kullanılır. 

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.