Beton; çimento, agrega (çakıl,kum, mıcır vb.), su ve bazı katkı maddelerinin karıştırılarak oluşturulduğu bir yapı malzemesidir. Başlangıçta plastik ve akıcı kıvamda olan beton kısa bir süre sonra sertleşerek katı hale geçmektedir. Yapısında kullanılan bağlayıcının türüne göre birçok çeşidi bulunan betonun en yaygın kullanılan hali portland çimentolu betondur.
Beton, çağımızın yapı endüstrisindeki temel malzemelerinden biri olarak sürekli gelişen bir alanı temsil ediyor. Son yıllarda, çevresel sürdürülebilirlikten yapısal dayanıklılığa kadar birçok alanda gerçekleşen önemli ilerlemeler, beton teknolojisi üzerinde büyük etkiler yaratıyor. Bu blog yazısında, betonun evrimi ve gelecekteki potansiyeli hakkında güncel gelişmeleri keşfedeceğiz.
Beton Nedir?
Çimento, agrega (çakıl,kum, mıcır vb.), su ve bazı katkı maddelerinin karıştırılarak oluşturulduğu bir yapı malzemesidir. Başlangıçta plastik ve akıcı kıvamda olan beton kısa bir süre sonra sertleşerek katı hale geçmektedir. Yapısında kullanılan bağlayıcının türüne göre birçok çeşidi bulunan betonun en yaygın kullanılan hali portland çimentolu betondur.
İlk Beton Ne zaman Kullanıldı?
Son yapılan antik kazılarda betonsu harç malzemelerin yapılardaki en eski kullanımına 12bin yıl önce şu anki Şanlıurfa ili sınırlarında bulunan Göbeklitepe’de rastlanmıştır. Ayrıca Mısır Piramitleri, Çin Seddi gibi yapılarda ilk beton örneklerinin kullanıldıkları keşfedilmiştir.
Günümüzde en yaygın kullanımı olan Portland çimentolu betonun miladı ise 1824 yılına dayanır ve İngiliz Portland adasında ortaya çıkmıştır. O günden beridir meydana gelen teknolojik gelişmelerle birlikte beton teknolojisinde de ciddi gelişmeler yaşanmaktadır.
Görsel 1: İlk beton transmikser Amerika- 1927
Beton ihtiyacı neden arttı? Nüfus ve Beton Teknolojileri İlişkisi Nedir?
Nüfusun hızla artması ve özellikle kentlerde yaşayan insan popülasyonunun aşırı artışı ile birlikte son 100 yılda artan beton ihtiyacı, beton teknolojilerinde de ciddi bir ilerlemeye sebep olmasını sağladı. Beton üreticileri artan ihtiyacı karşılarken, daha yüksek kaliteli ve farklı özelliklerde betonların geliştirilmesi kaçınılmaz oldu. Son yapılan araştırmalara göre 1800’lü yıllarda dünya nüfusunun sadece 2 si kentlerde yaşarken, 2000li yılların başında bu sayı %50’yi geçerek köylerde yaşayan insan nüfusunu geride bıraktı. Bu göç hareketi yüksek katlı betonarme binaların ihtiyacını daha da arttırdı.
Beton teknolojileri neden hızla gelişiyor?
Köyden kente göç ile yoğun bir şekilde artan kent nüfusunun barınma ihtiyacı beton teknolojilerinin hızlı bir şekilde gelişmesine sebep oldu. Daha yüksek binalar, gökdelenler, köprü ve altyapı projeleri gibi mega yapılarda kullanılabilecek yüksek kalitede sağlam ve uzun ömürlü beton ihtiyacını ortaya çıktı. Özellikle kimyasal katkıların betonda kullanılmaya başlamasıyla da yükselen beton teknolojileri her geçen gün değişmeye ve gelişmeye devam ediyor.
Özellikle son yıllarda kimya ve makine mühendisliği disiplinlerinin de desteğiyle birçok yeni beton teknolojisi geliştirilmiştir. Bunlardan bazı popüler başlıkları sizler için ele aldık.
3D Yazıcı İle Üretilen Betonlar
Geleneksel kalıp yöntemlerinin kullanılmadığı zor ve karmaşık şekilleri kolayca yapmaya imkan veren beton üretim yöntemidir. Macun kıvamında olan bu betonlar, eklemeli yapı (kademe kademe birbirine eklenerek) prensibiyle üretilirler. C50/60 sınıfı beton kalitesine kadar çıkabilen bu betonlar hızlı ve pratik uygulanması sayesinde maliyet avantajları sağlamakta ve kullanımı yaygınlaşmaktadır. Özellikle son dönemde Elon Musk’ın ciddi oranda desteklediği 3D beton yazıcıları ile birçok konut projesi hayata geçti.
Görsel 2: Çimsa 3D Ev – Mersin
Kendi Kendini Tamir Eden Beton
Betona ilave edilen bakteriler yardımıyla zaman içinde çatlakların onarılması mümkün. Evet yanlış duymadınız. Biyo-beton adı verilen bu uygulamada bakteriler, zaman içinde betonda oluşacak çatlakları kireç taşı ile doldurarak onarıyor. Mikrobiyolog Henk Jonkers ve Beton Teknolojisti Eric Schlangen’ın beton onarım maliyetlerini azaltmaya yardımcı olmak için geliştirdikleri biyo-beton; Bacillus cins bakteri sporlarının su ile aktive olan besin maddeleri ile karışımından oluşuyor. Böylece beton karışımına kalsit çökelmesi bakteriler gömülerek kendini iyileştirme kapasitesine sahip betona sahip olunabiliyor. Bu sayede çatlaklardan su, hava vb. zararlı iyonların girişi engellenerek betonun ömrü uzuyor ve dış ortam şartlarına ve depreme karşı dayanıklı oluyor.
Kendi Kendini Kür Eden Beton
Taze beton kalıba döküldükten sonraki en önemli bakım işlemi betonun su ile kürlenmesidir. Kürlenmeyen betonların hem dayanım hem de dayanıklılığının azaldığı bilinen bir gerçektir. Fakat şantiye ortamında bazen bu mümkün olmayabiliyor. Artık bu işleme de gerek kalmayabilir. Beton içine yerleştirilen gömülü su kaynağı aynı işi görebilmektedir. Yapılan deneysel çalışmalarda kürlenmeyen betondan daha iyi mekanik özellikler gözlemlenmiş ve düzenli kürleme işlemi yapılan betonlarla neredeyse benzer özelliklere sahip olmuştur.
Bükülebilir Beton
Beton yüksek basınç dayanımına sahip esnek olmayan gevrek bir yapı malzemesidir. Betonun sünek bir malzemesi olmaması özellikle deprem anında ciddi sorun yaşamasına sebep olmaktadır. Bu nedenle betondaki sünekliği arttırmak için demir donatılar kullanılarak binanın depreme karşı dayanıklı olması sağlanmaktadır. Fakat artık betonun gevrekliği azaltılarak daha sünek ve elastik bir malzeme olması da mümkün olabilir. Betonun içine yerleştirilen elyaf lifler sayesinde güçlendirilen betonlar neredeyse plastik kadar şekil değiştirebiliyor. Geleneksel betona göre çatlaması çok daha zor olan bu betonlar ayrıca çok daha hafif olmaktadır.
Yarı Saydam ve Geçirgen Beton
Yarı saydam beton (transparan beton) gömülü optik fiber içermesi ile ışığı iletme özelliğine ship beton bazlı bir yapı malzemesidir. Beton içine yerleştirilen optik elemanlar sayesinde ışık ileten bir yüzey oluşturulur ve ışığın iletimi sağlanır. Yarı saydam beton, güzel mimaride cephe malzemesi olarak ve iç duvarların kaplanmasında kullanılır. Işık ileten beton aynı zamanda çeşitli tasarım ürünlerine de uygulanmıştır. Güzel bir görüntü için, ince taneli betonların içine yaklaşık %5 ışık ileten optik malzemesi ilave edilmelidir. Hem iç hem de dış cephelerde kullanılabilmektedir.
Geçirimli Beton
Onlarca yıldır kullanılan geçirimli betonlar, özellikle son yıllarda artan iklim krizi ve sel baskınları nedeniyle tekrar gündeme geldi. İnce malzemelerin az veya hiç kullanılmadığı betonlarda bulunan boşluklar nedeniyle geleneksel betonlardan ayrışmaktadır. Poroziteden türeyen Poroz Beton adıyla da bilinen bu betonlar, süzgeç özelliği sayesinden yüzeyinde suyu hızlıca altındaki dren borularına ileterek suyun yüzeyde birikmesini önlemektedir. Bu sayede yağmur suları yeraltı suları ile buluşabilirler. Özellikle kaldırım, yol vb. zemin betonları en uygun kullanım yerleridir.
Mars Betonu
Mars betonu, Mars gezegeninde bulunan malzemelerden icat edilen fütüristik bir beton malzemedir. Mars betonu normal betonun aksine oluşumu için suya ihtiyaç duymaz. Bunun yerine kükürtün eritilmesiyle oluşurlar ve Mars’ta bulunan Mars toprağıyla birleştirilirler. Mars’ta güvenli yaşam alanı gereksinimi, uzay yolculukları sırasında insanların yaşaması ve çalışması için yüksek kaliteli binalar gerektirir. Bu yolculuklarda çimento, su, mıcır gibi temel beton bileşenlerini yanımızda götürmek neredeyse imkansızdır. Bu da kolonileşen gezegenlerdeki lokal malzemenin kullanılmasını zorunlu hale getirmektedir. Mars için de bu malzeme kükürttür. 240 C derecede sıvı hale geçmesi ve soğuduğunda katılaşarak sağlam bir malzeme hale gelmesi, kükürtün Marstaki yapılarda kullanılma fikrini doğurmuştur.
Sudan sonra dünyada en çok kullanılan malzeme olan betonun geleceği olacağını düşündüğümüz beton endüstrisindeki bazı teknolojik gelişmeleri sizin bilginize sunduk. Nüfus artış hızı ve kent nüfusunun daha da artması ile beton teknolojilerindeki gelişmeler de devam edecek ve insanın temel ihtiyaç malzemesi olarak hayatımızdaki yeri değişmeyecek.
Referanslar
https://tr.wikipedia.org/wiki/Beton
https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/Nufus/4.html
