Yapılardaki Beton Bozunmalarını Ölçümleyen Malzeme
Yenilikçi bir yöntem yalnızca bina güvenliğinin korunmasına katkıda bulunmakla kalmıyor, aynı zamanda günümüz ekonomilerinin diğer iki önemli yönü açısından da potansiyel faydalar sunuyor: Maliyetler ve karbon azaltımı.
Beton, diğer birçok altyapı projesinin yanı sıra konutların ve ofis binalarının temelleri ve yapılarının yanı sıra yollar, barajlar ve köprüler için de temel teşkil eden inşaat sektöründe çok önemli bir malzemedir ancak betonun hizmet ömrü sınırlıdır ve bu yapıların güvenliğinin garanti altına alınabilmesi için takip edilmesi gerekmektedir.
Brezilya’daki São Paulo Üniversitesi Fizik Enstitüsündeki (IF-USP) araştırmacılar, Leuven Üniversitesindeki meslektaşlarıyla iş birliği içinde, numuneleri laboratuvara götürme ihtiyacını ortadan kaldıran hızlı ve düşük maliyetli yerinde analizi kolaylaştırmak için Belçika’da, ultraviyole ışığa maruz kaldığında betonun bozunduğunu gösteren bileşiklerin varlığını ortaya çıkaran parlak bir malzeme geliştirdiler.
Chemical Communications’da bir derginin kapağına da konu olan makale sonuçları yayımlandı.
Beton yapılar ortalama 50 yıl kadar dayanır. Suyun, tuzların ve gazların atmosferden sürekli olarak emilmesi asitlenmeye neden olur, bu da döşemeler, kolonlar ve diğer yapı elemanlarındaki donatıların korozyonuna yol açar ve yük taşıma kapasitelerini büyük ölçüde azaltır.
Betonun ömrü, karbondioksitin (CO2) yapıların açıkta kalan yüzeylerine nüfuz etmesini engelleyen koruyucu katmanların eklenmesi gibi önleyici tedbirlerle uzatılabilir. Bu müdahalenin zamanında yapılması gerekiyorsa, bozunmanın derecesinin doğrulanması ve karakterize edilmesi hayati önem taşımaktadır.
Binalarda ve diğer yapılarda betonun durumunu denetleyen mühendislerin karşılaştığı temel zorluk, yerinden numune alımının ve bunların laboratuvarda analiz edilmesinin emek gerektirdiği ve maliyetli olmasının yanı sıra numune alım noktasının bazen erişilmesi zor yerlerde olabilmesidir. Delme işlemi yapıda deformasyona yol açabileceğinden ve beton zaten bozunmuşsa, özellikle de prosedür doğru şekilde yapılmazsa, betonu daha da zayıflatabilir.
Bu çalışmada, IF-USP’nin Nanomalzemeler ve Uygulamalar Laboratuvarındaki (LNA) araştırmacılar, betondaki bozunma derecesini ölçmek için anyonik kil olarak da bilinen katmanlı çift hidroksit (LDH) bazlı bir katalizör geliştirdiler. Turuncudan kırmızıya ışıma üretmek için üç değerlikli europium (Eu3+) eklediler.
Laboratuvar testleri, malzemenin ultraviyole ışığa (UV) maruz kaldığında, absorbe ettiği karbonat miktarına göre parlaklığının renk değiştirdiğini gösterdi. Bu etki betondaki bozunmayı tespit etmek için kullanılabilir. Kırmızıya kayma ne kadar büyük olursa, karbonat miktarı da o kadar fazla olur ve beton da o kadar bozunmuş olur.
En önemli ilerleme, malzemenin, bir yapıda bulunan betonun nasıl bozulduğunu ve yapının ne zaman bakım gerektireceğini, betonu delmeye veya laboratuvar analizini beklemeye gerek kalmadan gerçek zamanlı olarak belirlemeye yardımcı olabilmesidir. Bu, daha çevik karar almaya katkıda bulunuyor. Makalenin ilk yazarı Alysson Ferreira Morais, “Bu durum önleyici bakımı kolaylaştırır ve hayatlara mal olabilecek veya ciddi ekonomik hasara neden olabilecek kazaların önlenmesine yardımcı olur.” dedi.
Bilim adamlarına göre bir sonraki adım, ışınan malzemeyi algılayan bir sensörün geliştirilmesini ve hava koşullarına dayanıklılık ve beton içindeki stabilite gibi belirli faktörleri doğrulamak için bunu gerçek saha koşulları altında test etmeyi gerektirecek.
Güvenlik, maliyet ve karbon ayak izi
Yeni yöntem, bina güvenliğine olan katkısının yanı sıra, günümüz ekonomilerinin son derece önemli iki yönü açısından potansiyel faydalar sunuyor: Maliyetler ve karbon azaltımı.
Makalenin son yazarı ve IF-USP’de profesör olan Danilo Mustafa, “Binalar ne kadar uzun ömürlü olursa, yeni yapılara yatırım yapma ihtiyacı da o kadar az olur ve inşaat sektörü, beton üretimi ve inşaatın kendisi nedeniyle küresel olarak %8’i sektörden gelen sera gazı emisyonlarının azaltılması çabalarına daha fazla katkıda bulunur.” dedi.
Araştırmaya Almanya’daki Kiel Üniversitesi’ndeki araştırmacılar da katıldı.
Daha fazla bilgi: Alysson F. Morais ve diğerleri, karbonat için kalibrasyonsuz, floresan sensörler olarak Eu3+ katkılı ZnAl katmanlı çift hidroksitler, Chemical Communications (2023). DOI: 10.1039/D3CC03066K
Dergi bilgisi: Chemical Communications
Kaynak: https://techxplore.com/news/2024-01-material-concrete-deterioration.html
