Soğuk Hava Betonu İçin Farklı Bir Yöntem
Drexel Üniversitesi mühendisleri, soğuk havalarda yavaşça ısınmak üzere tasarlanmış bir beton karışımının, dış mekânlarda zararlı donma-çözülme döngülerini azaltabileceğini ve soğuk iklimler için daha uzun ömürlü zemin kaplama betonları sağlayabileceğini gösterdi. Mühendislik Fakültesinin Gelişmiş Altyapı Malzemeleri Laboratuvarı tarafından yürütülen çalışma, Philadelphia kışlarında laboratuvar dışında performansı doğrulamış ve ekibin kendi kendini ısıtan, buz çözücü betonunu geliştirdi.
Araştırmacılar, betona düşük sıcaklıkta faz değişim malzemesi eklemenin iki yolunu karşılaştırdılar. Bir karışımda, sıvı parafin hafif agregaların gözeneklerine çekiliyor, böylece her taş küçük bir ısı pili gibi davranıyor. Diğerinde ise parafin mikroskobik polimer kapsüllerin içine kapatılıyor ve betona karıştırılarak daha hızlı ve daha çabuk azalan bir ısı dalgası oluşturuluyor.
Laboratuvarın yöneten İnşaat, Mimarlık ve Çevre Mühendisliği Profesörü Dr. Amir Farnam, “Parafini gözenekli hafif agregaya yüklediğimizde, gözenekler mikro rezervuarlar gibi davranır. Bu gözenek sınırlaması, kılcal basınç fenomeni nedeniyle parafinin normal katılaşma noktasının birkaç derece altında sıvı hâlde kalmasını sağlar, böylece ısıyı bir anda değil, birkaç saat boyunca kademeli olarak salar. Bu daha geniş zaman aralığı, sıradan döşemelerde gördüğümüz donma-çözülme döngüsünü engeller.” diyor.
Ekip, birkaç kış boyunca açık hava test döşemelerini izledi ve eş zamanlı olarak çevre odası deneyleri yürüttü. Gözenekli agrega karışımı, soğuma dönemlerinde yüzeyini sürekli olarak donma noktasının birkaç derece üzerinde tuttu ve hafif kar yağışı oluşur oluşmaz eritmeye başladı. Mikro kapsül karışımı, geçiş sıcaklığına yakın daha kısa ve daha keskin bir yükseliş üretti.
Enstrümantasyon ve veri analizine öncülük eden doktora adayı ve ortak yazar Sharaniya Visvalingam, “Gerçek döşemelerde asla düzgün, tekrarlanabilir sıcaklık artışları görülmez. Alan verilerimizde, agrega bazlı faz değişim malzemesi, düşen sıcaklıklarda daha erken tepki verdi ve yüzeyi saatlerce donma noktasının birkaç derece üzerinde tuttu. Bu tampon görevi görmesi, küçük çatlaklara neden olan ve suyun içeri girmesine yol açan donma-çözülme dalgalanmalarını azaltır.” diyor.
Dayanıklılık sonuçları da aynı yöne işaret ediyor. Agregada faz değişim malzemesi bulunan numuneler, suyu daha yavaş emdi, referans ve mikro kapsül karışımlarına göre daha düşük bir genel nem seviyesini korudu. Mekanik testler, agrega karışımı için geleneksel betonla aynı düzeyde dayanıklılık gösterdi.
Ortak yazar Robin Deb, “Küçük kar ve soğuk hava dalgaları sırasında yeterince sıcak kalan kaldırımlar, buz oluşumunu azaltabilir, tuz ihtiyacını azaltabilir ve yolları ve kaldırımları kış boyunca daha iyi durumda tutabilir. Bu, daha güvenli seyahat ve daha az yıkıcı onarım anlamına gelir. Ek olarak, nemi betondan uzak tutmak, uzun vadede soğuk iklimde betonun dayanıklılığını artıracak ve betona daha uzun yıllar boyunca umut vadeden işlevsellikler kazandıracaktır.” dedi.
Kaynak: drexel.edu/engineering/news-events/news/archive/2025/November/cold-weather-concrete-outdoor-tests/
