Uçucu kül, ince taneli mineral katkılardan biridir. Peki ince taneli mineral katkı nedir? İnce taneli mineral katkı maddeleri, beton üretiminde kullanılan temel malzemelerle (çimento, agrega ve suyun) beraber karılarak beton karışımına dahil edilir. Bunların kullanıldıkları oran, genellikle, beton karışımında yer alan çimento miktarının %10-%50’si kadardır. İnce taneli mineral katkılar, kullanılan malzemenin tipine ve oranına bağlı olarak, taze ve sertleşmiş betonun birçok özelliğini etkiler. Bu ince taneli mineral katkılardan en yaygın kullanılanlarından biri ise bu yazımızda bahsedeceğimiz uçucu küldür.
Çimentoda Uçucu Kül Neye Yarar?
Elektrik enerjisi üretimi için, termik santrallerin çoğunda yakıt olarak pulverize kömür kullanılır. Pulverize kömürün yanmasıyla büyük miktarı çok ince olan, bir miktarı da nispeten biraz daha iri boyutlara sahip kül tanecikleri ortaya çıkar. Nispeten ağır olan iri kül tanecikleri taban külü olarak ocağın tabanına düşer. Çok ince tanelere sahip olan küller, yakıt gazlarıyla beraber “uçarak” bacadan dışarı çıkmak üzere hareket eder. Bu küllere “uçucu kül” denilir.
Gazlarla birlikte külün dışarı çıkması durumunda, termik santralin çevresi kısa sürede küllerle kaplanacağından, bacadan dışarıya çıkacak küller elektrostatik veya elektromekanik yöntemler vasıtasıyla tutulur ve kül toplayıcı silolara kanalize edilir.
Silisli ve alüminli amorf yapıya sahip oldukları ve çok ince taneli olarak elde edildikleri için, uçucu küller puzolanik özellik gösterir. Çimentonun hidratasyon ürünü kalsiyum hidroksitle sulu ortamda birleştiklerinde, hidrolik bağlayıcılığa sahip olur.
O nedenle, hem portland-puzolan tipi çimento üretiminde, hem de beton katkı maddesi olarak doğrudan kullanılır. Genellikle, beton katkı maddesi olarak çok büyük miktarda kullanılabilir. Beton karışımının içerisinde yer alan uçucu kül miktarı, çimento ağırlığının %15-%50’si civarında değişir. Uçucu külün çimento üretiminde kullanılması ile,
- Daha az klinker kullanımı,
- Sera gazı emisyon salınımının azalması,
- Enerji tüketimin azalması,
- Atık kullanımı sayesinde doğanın daha az kirlenmesi gibi faydalar sağlanır.
Uçucu Kül Sınıfları Nelerdir? Uçucu Küllerin Kimyasal Kompozisyonları Nedir?
Uçucu küllerin kimyasal kompozisyonları ve fiziksel özellikleri, termik santralde yakılan kömürün tipine, yakma sıcaklığına ve toplama yöntemine göre değişiklik gösterir.
Birçok uçucu küldeki “SiO2+Al2O3+Fe2O3” miktarı %85’in üzerindedir. Uçucu küllerin yeterli puzolanik özellik gösterebilmeleri için bu oksitlerin toplam miktarının F tipi ve C tipi küllerde, sırasıyla %70 ve %50’den az olmaması gerekir.
Uçucu Kül Kullanımında Dikkat Edilecekler Nelerdir?
Uçucu küllerde az miktarda da olsa, MgO, SO3 ve alkali yer alır. Bunların oranının yüksek olmaması istenir.
MgO, hidratasyon sonucunda betonda genleşmeye yol açar. SO3, sertleşmiş betonda etrenjit oluşumuna ve böylece çok büyük genleşmelere neden olur. Alkali miktarının yüksek olması, reaktif silis içeren agregalarla reaksiyon olasılığını artırarak betonda genleşmelere yol açabilir.
Betonda kullanılacak uçucu külün fiziksel ve kimyasal analizleri yapılarak, TS EN 450-1 standardında belirtilen limit değerlere göre kullanıma uygunluğu kontrol edilmelidir.
Uçucu Külün Beton Özelliklerine Etkisi Nedir?
Betonda katkı maddesi olarak kullanılan uçucu külün beton özelliklerine etkilerini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
Olumlu Etkileri:
- Taze betonda işlenebilmeyi artırır.
- Taze betonda terlemeyi azaltır.
- Beton hidratasyon ısısını ve termal çatlak oluşumunu azaltır.
- Nihai dayanımı oldukça yükseltir.
- Sertleşmiş betonun su geçirimliliğini azaltır.
- Betonun olumsuz etkilere karşı dayanıklılığını arttırır.
- Çimento hidratasyon ürünü kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek çiçeklenmeyi önler.
- Sertleşmiş betonun sülfatlara dayanıklılığını artırır.
- Alkali-silika reaksiyonu oluşum potansiyelini düşürür.
- Ekonomiklik sağlar.
Potansiyel Zararlı Etkileri:
- Betonun prizini biraz geciktirir, bu durum, soğuk havalarda sorun olabilir.
- Betonun ilk günlerdeki dayanım kazanma hızını azaltır.
- Betonun daha uzun süreyle kür edilmesini gerektirir.
Kül taneciklerinin küresel şekilli olmaları, daha az sürtünmeye yol açtığı için, daha az su ihtiyacı olmasını sağlayabilir. Bu durum, uçucu külün inceliğine ve kullanım miktarına bağlı değişir.
Neden Uçucu Kül Kullanılmalıdır?
Uçucu kül kullanımı, betonda yüksek dayanıklılık, düşük hidratasyon isısı ve yüksek nihai mukavemet değerleri sağlar. Beton performansını iyileştirmesinin yanı sıra çevresel faydaları da bulunmaktadır. Çimento klinkerinin daha az kullanılmasını ve dolayısıyla, daha az sera gazı emisyonu salınımı, daha az enerji tüketimini sağlar. Termik santrali atığının kullanımı olarak da doğanın daha az kirlenmesini sağlar.
Sık Sorulan Sorular
Uçucu kül nasıl ortaya çıkar ve nasıl toplanır?
Termik santrallerin çoğunda yakıt olarak pulverize kömür kullanılır. Kömürün yanmasıyla oluşan kül taneciklerinden iri olanlar taban külü olarak ocağın tabanına düşer. Çok ince taneli küller ise yakıt gazlarıyla birlikte uçarak bacaya yönelir; bunlara uçucu kül denir. Bu küller elektrostatik veya elektromekanik yöntemlerle tutularak kül toplayıcı silolara kanalize edilir.
Çimentoda uçucu kül kullanmanın faydaları nelerdir?
Silisli ve alüminli amorf yapıya sahip olan uçucu küller puzolanik özellik gösterir; çimentonun hidratasyon ürünü kalsiyum hidroksitle sulu ortamda birleştiklerinde hidrolik bağlayıcılık kazanır. Çimento üretiminde kullanılması daha az klinker tüketimi, sera gazı emisyon salınımının azalması, enerji tüketiminin azalması ve atık kullanımı sayesinde doğanın daha az kirlenmesi gibi faydalar sağlar.
Uçucu kül sınıfları nasıl ayrılır?
ASTM C 618 standardı uçucu külleri F ve C sınıfı olarak iki grupta değerlendirir. Uçucu küllerin kimyasal kompozisyonu ve fiziksel özellikleri, termik santralde yakılan kömürün tipine, yakma sıcaklığına ve toplama yöntemine göre değişir. Yeterli puzolanik özellik için SiO2+Al2O3+Fe2O3 toplamının F tipinde %70, C tipinde %50’den az olmaması gerekir.
Uçucu kül kullanımında hangi bileşenlere dikkat edilmelidir?
Uçucu küllerde az miktarda MgO, SO3 ve alkali bulunur ve bu oranların yüksek olmaması istenir. MgO hidratasyon sonucunda betonda genleşmeye yol açar. SO3 sertleşmiş betonda etrenjit oluşumuna ve büyük genleşmelere neden olur. Yüksek alkali miktarı reaktif silis içeren agregalarla reaksiyon olasılığını artırır. Kullanım uygunluğu TS EN 450-1 limit değerlerine göre kontrol edilir.
Uçucu külün beton özelliklerine etkisi nedir?
Uçucu kül taze betonda işlenebilmeyi artırır, terlemeyi ve hidratasyon ısısını azaltır, nihai dayanımı yükseltir, su geçirimliliğini düşürür, sülfatlara dayanıklılığı artırır ve alkali-silika reaksiyonu potansiyelini azaltır. Potansiyel olumsuz etkileri ise betonun prizini biraz geciktirmesi, ilk günlerdeki dayanım kazanma hızını azaltması ve daha uzun süreli kür gerektirmesidir.
Kullanılan Kaynaklar:
- T.Y. Erdoğan, “Beton”, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim, 2007
- Beton Dayanıklılık Sorun ve Çözümleri: Betonda Çiçeklenme Nedir?
- Beton Dayanıklılık Sorun ve Çözümleri: Sülfat Etkisi
- Beton Dayanıklılık Sorun ve Çözümleri: Alkali Silika Reaksiyonu
Fulya Gülen Şahin
Teknik Pazarlama Yöneticisi, Çimsa
Beton teknolojileri, hazır beton ve çimento uygulamalarında deneyime sahiptir. Beton dayanıklılığı başta olmak üzere, yerinde beton basınç dayanımı ve beton performansı üzerine ulusal ve uluslararası kongrelerde yayımlanmış çalışmaları bulunmaktadır. Çimsa Blog'da çimento ve beton uygulamaları üzerine teknik içerikler kaleme almaktadır.
LinkedIn Profili
