Grafen Oksitin Beton Korumada Kullanımı

Beton yapıların aşınması ve bunun sonucunda ortaya çıkan düzenli bakım ve onarım ihtiyacı, betonu koruma yöntemlerine
olan ilgiyi artırmıştır. Betonun ömrünü uzatmak ve bakım maliyetini azaltmak için uygulanan yaklaşımlardan biri, yüzey koruma malzemelerinin uygulanması olmuştur. Bu malzemeler hidrofobiktir ve su kaynaklarında bulunan zararlı klorür iyonlarının nüfuzunu engeller.

Beton yüzey işlemleri genellikle üç farklı kategoriye ayrılır:

1.Beton yüzeyin üstünde sürekli film oluşturan kaplamalar

2.Koruyucu bir bariyer oluşturmak için çözünür yüzey bileşenlerini “emprenye etmek” için bir kaplamanın kullanılması

3.Su itici beton yapmak için yüzey bileşenlerinin ‘hidrofobik emprenyesi’

Mevcut kaplama malzemeleri, değişen derecelerde etkinlik göstermektedir. Şu anda her türlü betonu bozulmaya karşı koruyabilecek tek bir kaplama yoktur.

Grafen Oksitin Yüzey Koruma Malzemesi Olarak Kullanımı

Beton üzerine çalışan araştırmacılar, son zamanlarda üstün kaplama malzemeleri geliştirmek için nano malzemelerin kullanımına odaklanmıştır. Özellikle, grafitin kimyasal eksfoliasyonu ile üretilen grafen oksit, umut veren bir aday olarak ortaya çıkmıştır.

Yüksek yüzey alanı ve mukavemetinden kaynaklanan üstün mekanik özelliklerinin yanı sıra, sudaki mükemmel dağılabilirliği nedeniyle grafen oksit, betonun yüzey koruması için mükemmel bir aday gibi görünmektedir. Performanslarını arttırmak için yapı malzemelerinde grafen oksit kullanımı konusunda artan sayıda çalışma yapılmaktadır. Malzemeye ilginin kısmen artmasının nedeni, üretiminin karbon nanotüp ve karbon nanofiber gibi benzer karbon nano malzemelerden daha ucuz olmasıdır.

Su ve İyon Penetrasyonunun Önlenmesi

Son zamanlarda yapılan bir çalışmada araştırmacılar, grafen oksit kaplamanın beton üzerindeki koruyucu etkisini, su ve iyonların nüfuzunu önleme yeteneğine odaklanarak araştırmıştır

Beton numunelere 9 mg grafen oksit tabakası uygulamak için çalışma ekibi üç uygulama yöntemi kullanmıştır: Fırçalama, püskürtme ve daldırma. Araştırmacılar 90 günlük örnekleri, su emme, kılcal emme ve su buharı geçirgenliği açısından değerlendirmiştir. Ayrıca moleküler değişiklikleri değerlendirmek için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve klorür penetrasyonuna bağlı korozyon derecesini değerlendirmek için hızlı klorür geçirimliliği testi (RCPT) yapmıştır.

Numune yüzeylerindeki kaplamaların kalitesini değerlendirmek için bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmış ve numune yüzeylerindeki herhangi bir değişikliği belirlemek için zeta potansiyel analizi yapılmıştır.

Su emme ve geçirimlilik testlerine göre, grafen oksit kaplamalar, beton numuneler tarafından hacimsel ve kılcal su alımını sırasıyla yaklaşık %40 ve %57 oranlarında azaltmıştır.

Araştırmacılar, bir yüzeyin grafen oksit içeriği arttığında, betonun hem hacimsel hem de kılcal emiliminin daha düşük olduğunu bulmuştur. Grafen oksit kaplı numunelerin FTIR değerlendirmesi, kimyasal bağların meydana geldiğini göstermemiştir. Test kaplamaları, su buharı geçirgenliğini etkilememiş, ancak grafen oksit klorür iyonu geçirgenliğini yaklaşık %25’e düşürmüştür.

Çalışma ekibi, çalışmanın sonuçlarının grafen oksitin, özellikle zorlu koşullardaki yapılarda, gelecek nesillerde beton yüzey koruma malzemesi olarak kullanılma potansiyelini ortaya koyduğunu söylemiştir.

Grafen Oksitin Betona Katılması

Koruyucu bir beton kaplaması olarak araştırılmasının yanı sıra, grafen oksit potansiyel bir beton katkı maddesi olarak da incelenmektedir. Araştırmalar, grafen oksitin karışıma dâhil edilmesinin üstün mekanik güç ve daha fazla dayanıklılık getirdiğini göstermiştir.

Genel olarak, nano malzemelerin bir beton katkı maddesi olarak önemli bir olumsuz yönü bulunmaktadır: Zayıf dağılabilirlik. Bununla birlikte, grafen oksitin oksidatif işlevleri, suda diğer nano malzemelere göre daha kolay dağılmasına sebep olmuştur. Çimento esaslı malzemelere grafen oksit eklemenin en büyük dezavantajı, suyu emme eğilimi gösteren nispeten geniş yüzey alanı nedeniyle işlenebilirliğin azalması ihtimalidir. Ayrıca, su tutma için önemli bir kapasiteye sahip elverişsiz bir boyuta sahiptir.

Bu dezavantajlara rağmen, az miktarda grafen oksitin, (yaklaşık olarak çimentonun ağırlığının %1’i kadar) basınç mukavemetini arttırdığı kanıtlanmıştır. Ayrıca %0,5 grafen oksit kullanımının betonun basınç ve eğilme mukavemetini arttırdığı gösterilmiştir.

Yeni bir çalışmada özellikle doğal ince ve kaba agrega içeren beton kompozitlere grafen oksit eklenmesi üzerinde durulmuştur [1]. Çalışma, değişen yüzdelik içerikte grafen oksit ilavesinin işlenebilirliği azaltabildiğini, ancak basınç mukavemetini (%21 ila 55) ve gerilme mukavemetini (% 16 ila 38) önemli ölçüde arttırdığını ortaya koymuştur.

Beton yüzeylerde grafen oksit içeriği arttıkça, başlangıç yüzey emilimi ve kılcal geçirimliliğin de azaldığı bulunmuştur. Çalışma ekibi, 90 günlük numunelerde elde edilen maksimum mukavemet için %0,6 oranında grafen oksit ilavesinin mümkün olan en iyi karışımı ortaya çıkardığını tespit eden bir maliyet analizi gerçekleştirmiştir.

Kaynak: https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8416