Beton türleri farklılık gösterir ve özel amaçlar ve kullanımlar için geliştirilmiş birçok farklı tür özel beton bulunur. Özel betonlar yazı serimizde bazı özel beton türlerinin tanım ve önemi sizin için derledik. Malzeme ve karışım oranlarını, özelliklerini ve uygulama alanlarını aktarıyoruz. Bu yazımızda ağır betonu konu alıyoruz. Ağır beton, ağır agregalar ile üretilen, normal betona göre %50-100 daha yüksek birim ağırlığa sahip olan ve genellikle nükleer santrallerde radyasyon kalkanı olarak kullanılan özel beton türüdür.
Beton Türleri Nelerdir? Özel Beton Neden Kullanılır?
Geleneksel betonun bazı durumlarda istenilen özellikleri sağlayamaması özel betonların kullanımını zorunlu kılar. Özel beton tasarımlarında, portland çimentosu matris fazı ve/veya agrega fazı bir şekilde değişime uğratılarak bazı beton özelliklerin değiştirilmesi, iyileştirilmesi ve/veya betona yeni bazı özelliklerin kazandırılması amaçlanır. Bu özel tür betonların bazıları çok uzun zamanlardan beri inşaat sektöründe kullanılırken, bazıları ise beton endüstrisine yeni kazandırılmaktadır.
Özel beton türleri aşağıdaki gibidir:
- Ağır beton,
- Püskürtme beton,
- Su altında dökülen beton,
- Prepakt beton,
- Polimer betonu,
Ağır Beton Nedir? Uygulama Alanları Nelerdir?
Doğal veya yapay agregalar kullanılarak üretilen ve etüv kurusu birim ağırlığı 2600 kg/m3’den büyük olan betonlar ağır beton olarak tanımlanır. Önceleri bazı özel yapıların kayma veya devrilmeye karşı güvenliğini sağlamak amaçlı kullanılan ağır betonlar günümüzde nükleer enerji santrallerinde, tıp birimlerinde ve nükleer araştırma ve deney laboratuvarlarında radyasyona karşı koruyucu olarak kullanılır. Bu amaçla kullanabilecek başka malzemeler olsa da, ağır beton ekonomik olması nedeniyle daha çok tercih edilir. Normal beton kullanımında etkin koruma için elemanların kalınlıklarının çok büyük olması gerekirken, ağır agregalar ile üretilen ve birim ağırlıkları 3360-3840 kg/m3 aralığında olan ağır betonlar ile kalınlıklar önemli oranda azaltılabilir.
Radyasyona Karşı Koruyucu Malzeme Olarak Neden Beton Kullanılır?
Biyolojik korumada iki tip radyasyon etkisi önemlidir. Yüksek enerji ve frekanslı elektromanyetik dalgalar olan x- ve γ- ışınları yüksek nüfuz etme yetenekleri nedeniyle ancak birim kütlesi yüksek olan malzeme tarafından emilip durdurulabilir. Yavaş hareket eden nötronlar ise yine hidrojen atomu ya da bor minerali tarafından emilerek yok edilir (Beton dayanımına olumsuz etkisi olmaması için suda çözünmeyen bor minerali kullanılmalıdır).
Nörton ve γ- ışınlarını yavaşlatabilme karakterlerinin yanında yeterli mekanik özelliklere sahip ve ilk maliyeti ve bakım masrafları düşük olan beton bu amaç için en ideal malzemedir.
Beton karma suyunun bünyesindeki hidrojen ve oksijen gibi hafif atomlu cisimlerin yanında içerdiği yüksek özgül ağırlıklı agregalar ile ağır beton yüksek enerjili γ- ışınlarını ve nötronları pratik koşullar altında durdurmaya yeterli olur.
Ağır Beton Malzeme Bileşenleri ve Karışım Oranları Nelerdir?
TS EN 206 standardına göre özgül ağırlıkları 3,00’dan büyük olan agregalar ağır agregalar olarak tanımlanır. Türk standardında ağır agregalar ile ilgili bir standart yoktur, ancak ASTM C637 ve ASTM C638 standartları ağır betonlarda kullanılan ağır agregalar ile ilgili detaylı bilgileri verir.
Ağır beton üretiminde genellikle barit, limonit, magnetit, hematit, ilmenit, viterit, geotit gibi doğal agregalar ile demir saçmaları, kurşun parçacıkları, ferrosilikon ve ferrofosfor gibi yapay agregalar kullanılır (Çizelge 1). Ayrıca bor minerali de bu amaçla kullanılır. En yaygın olarak kullanılan baryum sülfat esaslı “barit minerali” stabil olması nedeniyle betona zarar vermez ve betonun birim ağırlığı 3600 kg/m3’e kadar çıkarabilir. Magnetit ve limonit ile üretilen betonların birim ağırlıkları 3400-3600 kg/m3 arasında olabilir. Demir parçacıkları tek başlarına ya da diğer ağır agregalar ile kullanıldıklarında betonların birim ağırlıkları 5500-6500 kg/m3 değerlerine yükselir.
Ağır beton, üretiminde kullanılan ağır agregalar dışında diğer malzemeler ve karışım oranları açısından normal betonlardan pek farklı değildir. Kullanılan agregaların granülometrisi taze betonda ayrışmaya neden olmayacak ve sertleşmiş betonun boşluk oranını en aza indirecek uygunlukta olmalıdır. Mümkün olan en yüksek birim ağırlığı sağlamak ve de taze betonda ayrışmayı önlemek için hem ince hem de iri agreganın yüksek özgül ağırlıklı kayaç ve minerallerden olması tercih edilir.
Ağır kırma agregaların genellikle düzgün olmayan şekillerde ve yüzeyleri çok pürüzlü olduğu için taze betonda kıvamı sağlamak içim kumun inceliği arttırılmalı ve çimento dozajı 350 kg/m3 değerinin üzerinde olmalıdır. Süperakışkanlaştırıcı kullanımı ile istenilen akışkanlıkta, su/çimento oranı 0,40’ın altında ve boşluk oranı ve çatlama riski en düşük düzeyde beton üretmek mümkündür.
Ağır Betonun Üretilmesi ve Yerleştirilmesi Nasıl Yapılır?
Ağır betonların taze haldeki işlenebilmesi sorun olabilir ve yerleştirme sırasında ayrışma oluşabilir. Bu nedenle ağır betonların pompalanabilmesi ya da oluklar ile akıtılarak yerleştirilmesi ancak kısa mesafeler ile sınırlı kalır. Ayrışma sorununu çözebilmek için bazı durumlarda prepakt tekniği (iri agreganın önceden yerleştirildiği ve aralarına harç veya hamur enjekte edildiği) uygulanabilir.
Dikkat edilmesi gereken önemli hususlar arasında karıştırma sürelerinin kısa tutulması, en fazla 25 cm kalınlığında tabakalar halinde dökülmesi, yerleştirme sırasında kısa süreli güçlü vibrasyon uygulanması ve kalıpların daha rijid olması sayılabilir. Diğer taraftan bazı bor minerali türevleri çimentonun hidratasyonunu yavaşlatıp priz sürelerini uzatabildiklerinden dolayı kullanımlarında dikkatli davranmak gerekir.
Ağır Beton Neden Önemlidir?
Teknolojinin gelişimi ile insan sağlığını tehdit eden seviyede radyasyon yayan cihazların kullanımı da yaygınlaştı. Bu tür cihazların bulunduğu yapılar için sadece beton dayanımı özelliği yetersiz kalır. Yeterli geçirimsizliğin sağlanması, betonun radyasyon etkilerine karşı uygun şekilde tasarlanması gerekir. Radyasyonun yoğun olarak bulunduğu bu tür yapılarda, bu yapıları kullanan insanların söz konusu olumsuz etkilerinden korunma gereksinimleri büyük önem taşır. Radyasyonun etkilerine maruz kalmamak için korumalı alanların oluşturulabilmesi için en önemli unsur, radyasyon kaynağı ile radyasyona maruz kalan ortam arasına zırhlama elemanının yerleştirilmesidir. Ağır betonlar 2,6 kg/dm3’ün üstünde birim ağırlığa sahip olmaları sebebiyle radyasyon tutuculuk özelliği yüksek olan betonlardır. Sonuçta, ağır beton uygulaması ile hem korumalı bir alan hem de yapının taşıyıcı sistemine uygun bir eleman oluşturmak hedeflenir.
Kullanılan Kaynaklar:
