Grafenle Güçlendirilmiş Düşük Karbonlu Beton
Manchester Üniversitesindeki Grafen Mühendisliği İnovasyon Merkezi (GEIC), Cemex UK, Galliford Try, Sika ve Northumbrian Water arasındaki iş birliğiyle geliştirilen yeni bir beton formülü, şantiyede başarıyla uygulandı ve inşaat malzemelerinin karbonsuzlaştırılması çalışmalarında önemli bir dönüm noktası oldu.
Proje, Northumbrian Water atık su arıtma tesisinde 15 m³ grafen ve mikronize kireçle güçlendirilmiş betonun başarıyla dökülmesiyle sonuçlandı. Bu karışım, geleneksel CEM I betonuna kıyasla metreküp başına CO₂ emisyonlarında %49’a varan azalma sağlarken, karşılaştırılabilir basınç dayanımı performansını korudu.
Laboratuvardan şantiyeye: CoMLaG sisteminin teslimatı
CoMLaG (Mikronize Kireç taşı ve Grafen Birleşimi) olarak bilinen düşük karbonlu beton, GEIC ve Cemex Ulusal Teknik Merkezi’nde geliştirildi ve denendi. Karışım, yüksek karbonlu klinkerin bir kısmını GGBS (öğütülmüş yüksek fırın cürufu) ve mikronize kireç taşı ile değiştiren üçlü bir çimento karışımı kullanmaktadır. Klinker indirgemesiyle tipik olarak ilişkilendirilen dayanım kayıplarını telafi etmek için, dayanım gelişimini artırmak amacıyla GEIC’de formüle edilen grafen bazlı bir katkı maddesi eklenmiştir.
Kapsamlı laboratuvar denemelerinin ardından, proje ekibi, sahada mevcut agrega ve ham maddeleri kullanarak Kuzey Doğu İngiltere’deki bir tesiste üretimi ölçeklendirmiştir. Başarılı saha uygulaması, karışımın gerçek dünyadaki uygulanabilirliğini göstermiş ve gelecekteki optimizasyon ve uygulama için temel oluşturmuştur.
Gerçek zamanlı dayanım izleme
Nisan 2025’te yapılan döşeme dökümü, Cemex’in i-Con olgunluk izleme sistemi kullanılarak izlenmiştir. Sistem, kürleme koşulları ve dayanım kazanımı hakkında gerçek zamanlı veriler sağlayarak betonun gerçek saha koşullarındaki performansının doğrulanmasına yardımcı olmuştur.
Çökme ve basınç dayanımı testleri, laboratuvar verileriyle tutarlı sonuçlar göstermiştir. Aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi, grafenli çimento karışımı 28 günlük 78,3 N/mm² basınç dayanımına ulaşmış ve bu değer, CEM I kontrol karışımı olan 82,6 N/mm²lik değerine oldukça yakındır. Erken yaş dayanım değerleri, klinker içeriğinin azalması nedeniyle daha düşük olsa da grafenin eklenmesi aradaki farkı daraltmaya yardımcı olmuş ve CO₂ emisyonlarında önemli bir azalmayla birlikte endüstri standartlarıyla karşılaştırılabilir bir performans göstermiştir.
Daha düşük karbonlu betona giden iş birliği yolu
Bu iş birliği, ileri malzeme biliminin inşaat sektörünün net sıfır hedeflerini destekleme potansiyelini ortaya koymaktadır. GEIC’nin grafen katkı maddesini formüle etme ve stabilize etme çalışmaları, çok düşük dozaj seviyelerinde (ağırlıkça %0,1’den az çimento içeriği) performansın sağlanmasında merkezi bir rol oynarken, Cemex ve Galliford Try laboratuvardan büyük ölçekli döküme geçişi mümkün kılmıştır. GEIC Uygulama Yöneticisi Lisa Scullion, “Bu proje, Manchester Üniversitesi araştırma tesislerinin inşaatta karbon emisyonlarını azaltmak için önemli katkılarda bulunduğu, endüstri liderliğindeki bir projenin harika bir örneğidir. CoMLaG gibi grafenle güçlendirilmiş sistemler, çevresel etkisini önemli ölçüde azaltırken iyi performans gösteren betonun kapısını açıyor.” dedi.
Cemex Kalite ve Ürün Teknolojisi Direktörü Mike Higgins, “Cemex olarak, sürdürülebilir inşaat çözümlerine öncülük etmeye kararlıyız ve bu proje bu misyonu örnekliyor. CoMLaG projesinin canlı bir sahada başarılı bir şekilde uygulanması, gelişmiş malzemelerin kullanımının performansa odaklanırken karbon emisyonlarını nasıl azaltabileceğimizi gösteriyor. GEIC, Galliford Try ve Northumbrian Water gibi ortaklarla iş birliği yapmak, laboratuvar inovasyonundan gerçek dünya uygulamalarına geçişi hızlandırmada etkili oldu.” dedi.
Çalışmanın bir sonraki aşaması, karışımı optimize etmeye, katkı uyumluluğunu iyileştirmeye ve ticari kullanıma sunmayı desteklemek için daha geniş bir agrega yelpazesinde performansı doğrulamaya odaklanacak. GEIC, Cemex, Galliford Try, Sika ve Northumbrian Water arasındaki bu başarılı iş birliği, araştırma ve endüstri ortaklıklarının sürdürülebilir inşaatta nasıl anlamlı ilerleme sağlayabileceğini gösteriyor. Ortaklar, performansla çevresel sorumluluğu dengeleyen düşük karbonlu beton çözümlerinin önünü açıyor.
Kaynak: www.manchester.ac.uk/about/news/graphene-enhanced-low-carbon-concrete-successfully-laid-at-northumbrian-water-site
