Fiber ve silika füme katkılı Kalsiyum Aluminat Çimento (KAÇ) esaslı harçlar düşük su/çimento oranlarında yüksek performans gösterir. Bu harçlar, sabit işlenebilirlik altında metal fiber katkılı Kalsiyum Alüminat Çimento ve silika füme içerir. Ayrıca, karışım içerisinde (0,1-1 mm) ince agrega ve kopolimer akrilik polyester bazlı akışkanlaştırıcı da kullanılır. Karışımda çok ince agrega kullanılması sayesinde yapıdaki mikro boşluklar azaltılır ve basınç dayanımında artış sağlanır. Bu şekilde oluşturulan bu tip karışımlar, “Reaktif Pudra Harçlar” olarak bilinmektedir (Reactive Powder Mortars (RPM)). Reaktif pudra harçlar, geleneksel inşaat ve yapı sektöründe kullanılır. Ancak bu sektörler dışında yeni kullanım alanları da mevcuttur. Bunlar:
- Gaz ya da sıvı maddelerin taşınması için hafif konteynırlar,
- Nükleer ya da termal atıkların bertaraftı için kurulan geçirimsiz tesisler,
- Otomotiv sektöründe metal ya da polimer parça üretiminde aşınma ve etki sönümleme ihtiyacı duyulan noktalardır.
Deney:
Silika füme ve kuvars ve fiber miktarının termal dayanım, 28 günlük basma ve çekme mukavemetine etkisine bakılarak optimum oranlarda harç oluşturma çalışması yapılmıştır.
- Oluşturulan 5 farklı harç içerisinde bulunan silika füme miktarına göre kodlanmıştır.
- Karışım içerisindeki çimentonun % 0,5 ve % 1’i olmak üzere iki farklı oranda kuru akrilik polimer kullanılmıştır.
Tablo 1. Deney Setleri: a) Farklı oranlara sahip silika fume içeren % 0,5 kuru akrilik polimerli karışımların içerikleri, b) Farklı oranlara sahip silika fume içeren % 1.0 kuru akrilik polimerli karışımların içerikleri
Deneyin Amacı:
Yapılan çalışmanın amacı; CAE bazlı akışkanlaştırıcı kullanılarak oluşturulan bu sistemde Portland çimentosu yerine Kalsiyum Alüminat Çimentosu kullanımı ile;
- Çok yüksek erken dayanıma sahip,
- Rötre yapmayan,
- Durabilite özellikleri iyileşmiş,
- Kontrol edilebilir priz süresine sahip yüksek performanslı reaktif pudra harcı elde etmektir.
Reçete Oluştururken Dikkat Edilmesi Gerekenler
Reaktif pudra harç karışımlarının kompozisyonları belirlenirken dikkat edilmesi gereken bazı noktalar vardır.
Bunlar:
- Uzun dönemde kararsız formdaki alüminat hidratlarının kararlı faza geçerken dayanım kaybına yol açabilme riski,
- Yüksek alümina içeren çimentolar için etkili olan su kesici-akışkanlaştırıcı madde bulma zorluğu.
Bu iki problem; melamin ve naftalin katkılı polimerlerin CAC üzerinde etkili performans gösterememesinden kaynaklanmaktır. Birinci problemin kök nedeni ise yüksek su/çimento oranlarının kararsız hidrat oluşumunu tetiklemesidir. Ancak, yakın dönemde keşfedilen bir kimyasal madde olan kopolimer akrilik polyester bazlı akışkanlaştırıcıların kalsiyum alüminat çimentolarında yüksek performans gösterdiği gözlemlenmiştir. Bu sayede, düşük su/çimento oranlarında da CAC sistemleri oluşturmak mümkün olmuştur. Yapılan bu çalışmada da CAE bazlı akışkanlaştırıc kullanılmasının sebebi bu problemleri elimine edip düşük su/çimento oranlarında da CAC sistemleri oluşturmaktır.
Deney Sonuçları:
1. İki farklı akışkanlaştırıcı oranında gerekli olan su/çimento+silika füme oranını gösteren grafikte % 1 ve % 0,5 oranlarında kullanımının su ihtiyacına etkisini görebiliriz.
2. Silika füme katkısının basma mukavemetine yaptığı etkiyi aşağıda gözlemleyebiliyoruz. % 10 değerine kadar pozitif yönde arttırırken % 20 ikamesi mukavemet kaybına yol açmıştır. (% 0,5 ACE kullanımında)
3. 7 günlük 50°C ısıya maruz bırakılan harçların dayanım kaybı aşağıdaki tabloda görülmektedir.
- Çalışmada 0,25 su çimento oranına gelene kadar çekme ve basma mukavemetlerinde herhangi bir kayıp gözlemlenmemiştir.
- %10 silika füme ve %0,5 akışkanlaştırıcı kullanılarak;
1 gün = 45 MPa
28 gün = 160 MPa değerlerine ulaşmak mümkündür.
- Yüksek akışkanlaştırıcı dozajları 1 günlük dayanımlarda düşüşe sebep olmuş ve erken hidratasyon reaksiyonlarını geciktirmiştir.
- Elde edilen RPM sistemlerinin termal dayanımları ise içerdikleri alümina nedeniyle çok yüksek olmuştur.
- Düşük su çimento oranlarında ise yüksek sıcaklıklarda bile herhangi bir dayanım kaybı gözlenmemiştir.
Kalsiyum Aluminat Çimentolu Reaktif Pudra Harçların Kullanımının Önemi
Dayanıklılık açısından reaktif pudra harçların boşluksuz sıkı yapısı sebebiyle kimyasal ve çevresel etkilere karşı çok iyi bir performans gösterdiği söylenebilir. Yüksek performansları; çok düşük su/çimento oranına sahip olması, silica füme içermesi ve lif kullanımından ötürüdür. Reaktif pudra harçların sünek kırılma mekanizması, betonarme donatısının fazla kullanılmasına gerek bırakmaz. İnce kesitler nedeniyle ölü yüklerdeki azalma, yapıya etkiyen deprem kuvvetlerinin azalmasını ve yapının deprem direncini arttırır. Düşük porozitesi sayesinde reaktif pudra harçlı betonların sıvı/gaz ve radyoaktif elemanlara karşı geçirimliliği neredeyse yoktur. Bu karışımlar, özellikle önemli ağırlık azaltımı ve yüksek dayanım gerektiren durumlarda kullanılmalıdır. Bu sebeple de inşaat ve yapı sektörlerinde tercih edilir. Bu harçlar, sıklıkla Portland çimentosu ile hazırlanmaktadır. Ancak yapılan bu çalışma sonucunda;
Yüksek mukavemetli ve sünek harçların aktif pudra tekniği ile hazırlanmasının Kalsiyum Aluminat Çimentoları ile de mümkün olduğu sonucuna varabiliriz. Ayrıca, bu şekilde hazırlanan harçlar, Kalsiyum Alüminat çimentosunun içeriği sebebiyle Portland çimentosundan daha yüksek performans göstermektedir. Kalsiyum Alüminat Çimento hakkında daha fazla bilgi için bu yazımıza göz atabilirsiniz.
Kullanılan Kaynaklar:
- Lee M-G., Wang Y-C., Chiu C-T., A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material, Construction and Building Materials 21 (2007) 182–189.
- Chan, Y.W. and Chu, S.H., “Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete.” Cement and Concrete Research, 34, p: 1167-1172, 2004.
- Reaktif Pudra Betonlarının Basınç Dayanımının Anfıs ile Tahmini
