Reaktif pudra betonu, geleneksel betona göre farklı bir tasarım yaklaşımı ile mikro yapısı geliştirilen bu sayede basınç dayanımı 200 MPa değerinin üzerinde olan yüksek dayanımlı özel bir beton türüdür.
İleri beton teknolojisi sürekli gelişmekte olan bir alandır. Özellikle, akışkanlaştırıcı katkılar üzerinde yapılan yoğun çalışmalar, yeni nesil katkıların özelliklerinin geliştirilmesini sağlamıştır. Bu gelişmeler, çok düşük su/bağlayıcı oranına sahip çimentolu kompozit malzemelerin üretimine olanak sağlanmıştır.
Reaktif pudra betonu özelliklerini geliştiren yüksek dayanımlı agregalar istenilen yüksek dayanıma ulaşılmasını sağlar. Kısa kesilmiş çelik lif takviyesi ile reaktif pudra beton sünek davranış gösterir.
Reaktif pudra betonu, estetik kaygıların ön plana çıktığı, kalıcılığın ve geçirimsizliğin oldukça önemli olduğu durumlarda kullanılır. Ayrıca uzun ömür ve yüksek dayanım istenen (nükleer atık depoları, askeri mühimmat depoları, patlamaya karşı korunmuş askeri yapılar vb.) yapıların inşaatında yurtdışında kullanılır.
Reaktif pudra betonu tasarımı ile daha narin elemanlarla daha büyük açıklıkların geçilmesi, betonarme taşıyıcı sistemli yüksek yapıların daha ince kesitli elemanlarla inşa edilmesi beklenmektedir.
Geleneksel ve yüksek dayanımlı betonların mekanik özelliklerinin üzerinde performans gösteren yeni nesil çimento esaslı kompozit malzeme, reaktif pudra betonların, ileride özel uygulama alanlarında kullanımının yaygınlaşması beklenmektedir.
Reaktif Pudra Betonu Uygulama Alanları Nelerdir?
Uygulama alanlarını ve avantajlarını aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz:
- Yapısal olarak çelik malzemesiyle yarışabilecek güce sahiptir. Böylelikle narin prefabrik elemanların üretimine imkan tanır.
- Çok yüksek basınç, çekme ve kesme dayanımlarına sahiptir.
- İnce kabukların ve plakların üretimi için ideal kompozit türüdür.
- Çelik liflerle iyi aderans sağlar, bu sayede yüksek süneklik ve enerji yutma kapasitesine sahiptir. Bu özellikleri ile deprem etkileri altında yapıların performansını arttırmak için kullanılabilme potansiyeli vardır.
- Uzun yıllar hizmet verebilecek bir malzemedir. Çok düşük su/bağlayıcı oranı (≈0,20), ve çok düşük boşluk miktarı ile yapı elemanına su ve zararlı iyonlar içeren kimyasalların girişini engeller. Bu sayede, donma-çözülme, ıslanma-kuruma gibi olumsuz yıpratıcı etkilere karşı dayanıklılığı oldukça yüksektir.
- Lif takviyesi ile sünek davranış gösterir. Bu şekilde, ikincil donatıların azaltılmasına olanak sağlar.
Reaktif Pudra Betonu Uygulama Alanlarına Örnekler
Ülkemizde Taksim-Elmadağ’da deneme amaçlı olarak reaktif pudra betondan yapılan yağmur suyu ızgara takımları yerleştirilmiştir (Taşdemir vd., 2005). Bu proje sayesinde çelik kapak elemanların çalınması sorununun önüne geçilebilen, kalıcı ve taşıt yüklerine dayanıklı elemanlar üretilmiştir.
Şekil 1. Reaktif Pudra Betonla Üretilen Rögar Kapağı ve Yağmur Suyu Izgarası
Yurtdışındaki reaktif pudra beton uygulamalarından biri Kanada’daki Sherbrooke yaya köprüsüdür (Şekil-2). Köprü, RPB 200’den yapılmış uzay kafes şeklindedir. 60 metre açıklığın geçildiği köprüde alt ve üst başlıklarda reaktif pudra betondan yapılmış elemanlar kullanılırken diyagonal ve örgü çubuklarında çelik kullanılmıştır (Blais ve Couture , 1999).
Şekil 2. Sherbrooke Yaya Köprüsü – Kanada
Diğer bir uygulama Fransa’daki Pont du Diable yaya köprüsüdür (Şekil 3). Mühendis Romain Ricciotti ve Mimar Rudy Riccioti tarafından tek açıklıklı olarak 70 m uzun luğunda ve 1,8 m genişliğinde, kirişler ard-germeli olarak tasarlanmıştır.
Şekil 3. Pont du Diable Yaya Köprüsü – Fransa
Reaktif pudra beton aynı zamanda güçlendirme projelerinde kullanılabilir. Plaka veya köşebent şeklinde üretilmiş reaktif pudra beton elemanlar, zayıf kirişlerin altına, kolon-kiriş birleşim bölgelerine uygulanarak betonarme çerçevelerin performansı iyileştirilir.
Reaktif pudra betonun nükleer atık depolama tesislerinde kullanımına yönelik araştırma ve uygulamalar mevcuttur.
İnce cidarlı yüksek basınç etkisine kalacak borular, ince kabuk ve duvarlar, savunma amaçlı yapılar, sığınaklar, çok uzun ömür istenen yapı kısımları potansiyel kullanım alanlarını oluşturmaktadır.
Dayanıklılık, reaktif pudra betonun ultra performans sergilediği diğer bir özelliktir. Düşük porozite, çok düşük su/ bağlayıcı oranı, bağlantısı az kapiler boşlukları sayesinde saldırgan iyonların ve suyun bünyeye girişine karşı yüksek direnç gösterir. Yapılan araştırmalar reaktif pudra betonun donma-çözülme, aşınma gibi olumsuz etkilere karşı dayanıklılığının yüksek dayanımlı betonun dahi üzerinde olduğunu gösterir.
Reaktif Pudra Betonu Nasıl Üretilir?
Reaktif pudra betonunun ultra yüksek performans (dayanım ve dayanıklılık) özelliğini sahip olduğu yoğun mikroyapı sayesinde sağlar. Bu mikroyapıyı sağlamak için üretimi esnasında geleneksel betona göre farklı bir tasarım yaklaşımı bulunur. Bunları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
1) Beton karışım matrisindeki homojenliği arttırmak için maksimum agrega çapı çok küçük tutulur (Dmax < 1 mm).
2) Karışım matrisinin optimum sıkılığa erişebilmesi için beton bileşen miktarlarının deneysel olarak araştırılması ve agrega tane dağılımının en uygun şekilde seçilmesi gerekir.
3) Genellikle su/bağlayıcı oranı 0,10 – 0,22 aralığında çok düşük tutulur.
4) Bunu sağlamak için, yüksek dozajlarda hiper akışlanlaştırıcı katkı kullanılır.
5) Karışım ancak, yüksek devirde karıştırma yapabilen karıştırıcılar ile hazırlanabilir.
6) Etkin bir vibrasyon kullanılmalıdır.
7) Genellikle kısa kesilmiş mikro çelik tellerle süneklik arttırılır.
8) Yüksek incelikli silis dumanı katkısıyla mekanik özellikler iyileştirilir. Bunun yanında, çimento dozajını düşürmek için puzolanik aktivitesi yüksek mineral katkılar da kullanılır.
9) Yüksek dayanımı sağlamak için, su kürü dışında, buhar kürü, otoklav kürü (basınç altında buhar kürü) uygulamaları yapılır.
10) Bununla birlikte, üretim aşamasında kalıptayken basınç altında tutulur ise dayanımı daha da arttırılabilir.
Reaktif Pudra Betonu Nasıl Geliştirilir?
Yeni nesil hiper akışkanlaştırıcıların üretilmesiyle, çok düşük su/çimento oranına sahip reaktif pudra betonların üretimi de mümkün olmuştur. Bunun yanı sıra, gelişen mikroskop ve mikroyapı araştırma teknolojileri sayesinde tasarımlar mikroyapı incelemeleriyle desteklenmektedir. Bu sayede, mikroyapısı geliştirilmiş reaktif pudra beton gibi güçlü kompozitler üretmek de mümkün hale gelmiştir.
Ancak, henüz reaktif pudra betonla ile ilgili standartların bulunmaması, maliyetinin geleneksel betona kıyasla oldukça yüksek oluşu, üretiminin uzun süreli ar-ge çalışmalarıyla desteklenmesinin gerekliliği gibi nedenlerden dolayı ülkemizde yaygın olarak kullanımının zaman alacağı görülmektedir.
Kullanılan Kaynaklar:
- Yeni Nesil Yüksek Performanslı Beton: Reaktif Pudra Betonu
- Yazıcı H., Yalçınkaya Ç., “YENİ NESİL YÜKSEK PERFORMANSLI BETON: REAKTİF PUDRA BETONU”, İMO İzmir Şubesi Bülteni, Sy.26-20, Ocak 2011 – 156
- Yüksek Performanslı Çimento Nedir?
- Blais, P.Y. & Couture, M. (1999). Precast, prestressed pedestrian bridge – world’s first reactive powder concrete structure, PCI journal New technology, septemberoctober 99, 61-70.
- Richard, P. & Cheyrez M. (1995). “Composition of Reactive Powder Concretes”. Cement and Concrete Research, Volume 25, 17.
- Taşdemir, M.A., Bayramov, F., Yerlikaya, M. (2005). “Yeni Kuşak Süperakışkanlaştırıcıların Yüksek Performanslı Çimento Esaslı Kompozitlerdeki İşlevleri.”, Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu Bildiriler, ss. 201-221, Ankara.
- Taşdemir, M. A., Bayramov, F., Kocatürk, N., Yerlikaya, M.,(2004). “Betonun Performansa Göre Tasarımında Yeni Gelişmeler”, Beton 2004 Kongresi Bildiriler, ss. 24-57, İstanbul.
- Türkel, S., Yazıcı, H., Yiğiter, H., Aydın, S., Yardımcı, M.Y. (2007). “Uçucu kül ve yüksek fırın cürufu katkılı reaktif pudra betonu geliştirilmesi” başlıklı TUBİTAK projesi (104I085).
- Yalçınkaya, Ç. (2009). “Yüksek Performanslı Çimentolu Kompozitlerin Erken Ve İlerlemiş Yaşlarda Boyutsal Stabilitesinin Araştırılması.” Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yapı Malzemesi Ana Bilim Dalı Doktora Tez Önerisi Ön Çalışma Raporu.
- Yazıcı, H., Yardımcı, M.Y., Aydın, S., Karabulut, A.Ş. (2009). “Mechanical properties of reactive powder concrete containing mineral admixtures under different curing regimes”. Construction and Building Materials 23 (2009) 1223–1231.
- Yazıcı, H., Yardımcı, M.Y., Yiğiter, H., Aydın, S., Turkel, S. (2010). “Mechanical properties of reactive powder concrete containing high volumes of ground granulated blast furnace
