Nano Alümina Katkıları, Betonu Sülfata Karşı Koruyor
Beton ve kullanım alanları
Beton; su, agrega ve çimento hamuru olmak üzere üç ana bölümden oluşuyor. 1824’te Joseph Aspdin, çimentolu malzemeler üretme sürecini tasarladı ve 1849’da çağdaş yapısal betonda ileriye yönelik en önemli adım olan beton yapıları üretti.
Doğal kaynakların kıtlığı nedeniyle, inşaat mühendisleri devasa beton elemanlara sahip yüksek yapılar tasarladılar ve malzeme uzmanları artık farklı beton elemanların boyutlarını optimize etmek üzere inşaat sektörüne yönelik yüksek dayanımı olan maddeler üretmek için çalışıyorlar.
Araştırmacılar, betonun çekme özelliklerini iyileştirmek üzere çok sayıda sektörden yan ürünler kullandılar. Bu maddeler katkı maddeleri olarak bilinir.
Araştırmanın Odak Noktası
Mevcut çalışma, yürütülen bazı önemli nanomateryal araştırmalarının genel bir görünümünü sunmaktadır.
Nano-silika ve silis dumanının, betonun çekme niteliklerinin yanı sıra su ve klorür geçişlerine karşı direncini iyileştirmek için kullanıldığı ortaya konmuştur.
Bazı araştırmacılar, silikon, alüminyum ve demir oksitler gibi nanomateryallerin, büyük miktarlarda uçucu kül içeren harçların kırılma tokluğu üzerindeki etkilerini araştırmış ve umut verici sonuçlar elde etmiştir.
Nano kireç ve uçucu külün ayrı ayrı ikamesiyle karşılaştırıldığında, mikro uçucu kül ve nano kireç taşı karışımı, geleneksel beton numunelerinin dayanıklılık özelliklerini iyileştirmiştir.
Yukarıda bahsedilen çalışmaların ardından, silika, alümina, kireç ve uçucu kül gibi alternatif nanoparçacıkların, geleneksel çimentoya göre son ürünün daha iyi versiyonlarının üretiminde betonun kusursuz ikameleri olduğu kanıtlanmıştır.
Ayrıca, çimento üzerindeki sülfat saldırısının, betonun yapısal hasarı da dâhil olmak üzere çeşitli olumsuz sonuçlar doğurduğu gösterilmiştir.
Bu araştırmanın temel amacı, mikro alüminyum matrisi karışıma dâhil ederek betonun dayanıklılığını artırmanın yanı sıra, beton karışım tasarımında beton yerine mikroskobik parçacıklar kullanarak kazanılan sülfat toleransını değerlendirmek ve betonun çekme özelliklerini biraz daha artırmaktır.
Elde Edilen Sonuçlar
Mikro alümina tozunun, 55 MPa’lık yüksek dayanımlı betonun çekme özelliklerini geliştirmede faydalı olduğu belirlenmiştir.
Araştırma bulgularına göre nano alümina betonu bu kaynaklardan korurken topraktan, yer altı sularından ve tuzlu sulardan gelen sülfat saldırılarına karşı üstün direnç sağlamaktadır.
Test sonuçları, diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, Na2SO4 çözeltisinde toplam kesme dayanımı azalma oranının bir kısmının bulunduğunu ve özellikle CNA ikamesinin %2,3 oranındaki ilgili karışımla karşılaştırıldığında, Na2SO4 çözeltisi ile dayanım özelliklerinde bir oranda azalmanın fark edildiğini ortaya koymuştur.
Na2SO4 çimentolu malzemelerde, %2,3 CNA eklendiğinde karşılaştırılabilir olan karışıma göre, ağırlık olarak %4,09’luk bir azalma kaydedildi ve Na2SO4’te de ağırlık olarak %1,65’lik bir azalma olduğu görüldü.
Ayrıca, CNA’nın %2,3 ikamesi kullanıldığında dayanım özelliklerindeki oransal kaybın MgSO4’te diğer malzemelere göre %7,25, MgSO4’te ise eş değer karışıma göre %3,51 olduğu belirlendi.
Nano alüminanın, betonun nihai dayanım özelliklerini geliştirmek adına çok etkili bir madde olduğu ortaya çıkarıldı.
Sülfat saldırısına maruz kalan betonun etkinliğini artırmaya yönelik optimum nano alüminyum matris dozu da bulundu.
Nano alüminyum taneler betonun ikame maddesi olarak kullanıldığında, 55 MPa’lık betonun çekme özellikleri, yüzde 2,3’lük nano alüminyum matrisin optimum dozunda yüzde 20,6 iyileşti.
Malzemenin en yüksek tuz direnci, benzer şekilde, elementlere 28 gün maruz kalmasının ardından yüzde 2,3 CNA’da görüldü. Al2O3 nanoparçacıklarının yüzde 2,3’e kadar kısmen ikame edici bir çimento olarak kullanılmasının, işlemin erken aşamalarında, kristalleşmiş Ca (OH)2 jellerinin gelişimini hızlandırabileceği ve böylece nihai ürünün dayanım özelliklerini artırabileceği sonucuna varıldı.
Referans
Sathe, S., Kangda, M. Z., & Amaranatha, G. (2022). Resistance against sulphate attack in concrete by addition of nano alumina. Materials Today: Proceedings. Aşağıdaki adresten erişilebilir:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221478532200150X?via%3Dihub
Kaynak: https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38561
