Yüksek Performanslı Betonun Bileşimi ve Faydaları

Yüksek Performanslı Beton (HPC), uzun açıklıklı köprüler, tüneller, yüksek binalar, devasa kompleksler, otoyol kaplamaları ve daha fazlası gibi inşaat mühendisliği yapıları alanında büyük uygulamalarda kullanılıyor çünkü HPC’nin bu tür yapıları daha sağlam hâle getirdiği biliniyor. Yüksek Performanslı Beton (HPC), sağlam, dayanıklı ve yapının servis ömrünü uzatır.

Beton dayanıklı ve çok yönlü bir yapı malzemesidir; Güçlü ve ekonomik olmasının yanı sıra, yerleştirildiği formun şeklini alır ve estetik açıdan da tatmin edicidir ancak deneyimler, tasarım ve üretim aşamasında önlem alınmadığı takdirde betonun bozulmaya karşı hassas olduğunu göstermiştir.

“Yüksek performans” terimi biraz iddialı çünkü bu betonun temel özellikleri, bileşenlerinin ve oranlarının, yapıda beklenen kullanım için yüksek mukavemet ve düşük geçirgenlik gibi amaçlara uygun özelliklere sahip olacak şekilde özel olarak seçilmesini gerektirir.

Yüksek dayanımlı beton ve yüksek performanslı beton eş anlamlı değildir çünkü betonun dayanımı ile performansı betonun farklı özellikleridir. Yüksek dayanımlı beton, belirli bir yaştaki basınç dayanımına göre tanımlanırken, yüksek performanslı beton, yüksek dayanım ile birlikte yüksek dayanıklılık ve yüksek işlenebilirlik gibi performans kriterlerine göre tanımlanır.

Yüksek Performanslı Betonların (HPC) ortak bir tanımı yoktur, farklı kurum ve uzmanlar Yüksek Performanslı Betonu farklı şekilde tanımlamaktadır. Amerikan Beton Enstitüsü, HPC’yi şu şekilde tanımlamaktadır: “Yalnızca geleneksel malzemeler kullanılarak ve normal karıştırma, yerleştirme ve kürleme uygulamaları kullanılarak her zaman rutin olarak elde edilemeyen özel performans gereksinimlerini karşılayan betondur.”

Gereksinimler, ayrışma olmadan yerleştirme ve sıkıştırma, uzun vadeli mekanik özellikler ve zorlu ortamlarda erken yaş mukavemeti veya hizmet ömrü gibi özelliklerin geliştirilmesini içerebilir. Daha basit bir ifadeyle HPC, en az bir olağanüstü özelliği olan bir betondur. Basınç dayanımı, yüksek işlenebilirlik, kimyasal veya mekanik etkilere karşı artırılmış direnç, normal betona göre daha düşük geçirgenlik, dayanıklılık vb. Örneğin, kendiliğinden yerleşen beton, yüksek performanslı betonun özel bir parçasıdır ve yüksek akışkanlık ile birlikte kendiliğinden yerleşen özelliklerle öne çıkar.

Daha önce yapısal ihtiyaçları karşılamak amacıyla yüksek dayanımlı beton üretmek için beton karışımındaki çimento içeriği artırılıyordu ancak bu, betonun karbon ayak izi ve dayanıklılık parametrelerine yönelik sakıncalar içermektedir.

Bu bağlamda standartlar gereği maksimum çimento içeriğinin 450 kg/m³ ile sınırlandırılması gerekmektedir. Çimento kullanımındaki bu sınırlamayla birlikte, uçucu kül, öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu (GGBS), silis dumanı (SF), pirinç kabuğu külü (RHA), ultra ince cüruf ve ultra ince uçucu kül vb. gibi tamamlayıcı çimentolu malzemeler (SCM’ler), vb. toplam çimento içeriğinin miktarını azaltmak ve böylece betonun performansından ödün vermeden sürdürülebilir beton üretmek için kullanılmaktadır. Araştırmalar, betona normal portland çimentosu (OPC) yerine mineral katkıların eklenmesinin, geleneksel betonla karşılaştırıldığında daha fazla hidratlı ürün elde edilmesini ve gözenekliliğin azaltılmasını sağladığını göstermiştir.

HPC’nin Bileşimi

HPC, geleneksel çimento betonuyla aynı malzemelerden oluşur. Bazı mineral ve kimyasal katkıların kullanılması mukavemet, dayanıklılık ve işlenebilirlik özelliklerini çok yüksek oranda artırır. HPC’nin bileşimi genellikle aşağıdaki malzemelerden oluşur:

Çimento: Çimentonun kimyasal ve fiziksel özellikleri, yüksek performanslı beton üretmek için istenen çimentonun seçilmesine yardımcı olabilir. Örneğin, düşük C₃A’lı çimento, yüksek performanslı beton üretmek için en çok arzu edilen çimento türüdür çünkü C₃A, çimentonun süper akışkanlaştırıcı katkılarla uyumsuzluğuna neden olur. Bununla birlikte, dayanım açısından çimento için belirli bir miktar C₃A önemlidir.

Su: Su, HPC’de çok önemli bir bileşendir ve çimento ve mineral/kimyasal katkılarla uyumlu olmalıdır. Karıştırma ve kürleme için kullanılan su temiz olmalı ve zararlı miktarlarda alkali, asit, yağ, tuz, şeker ve her türlü organik maddeden arındırılmış olmalıdır.

İnce agrega: Daha ince kum betonun su ihtiyacını arttırdığından, yüksek performanslı beton üretmek için daha ince kuma kıyasla kaba bir ince agrega tercih edilir.

İri agrega: İri agreganın seçimi, yüksek performanslı betonun dayanımını kontrol edebileceğinden çok önemlidir. Yassı ve köşeli agregalardan kaçınılması tavsiye edilir.

Süper akışkanlaştırıcı: HPC’nin önemli bir bileşenidir ve su/çimento oranını azaltmak için beton karışımına eklenir.

Çimentomsu malzemeler: Öğütülmüş granül yüksek fırın cürufu, uygulamalara ve performans gerekliliklerine bağlı olarak yüksek dayanımlı betonda yaklaşık %50 ve üzeri dozaj oranlarında kullanıma uygundur. Bununla birlikte, 100 MPa’nın üzerindeki çok yüksek dayanımlar için cürufu, silis dumanı, ultra ince cüruf, ultra ince uçucu kül, metakaolin vb. gibi ultra ince malzemelerle birlikte kullanmak gerekir.

Yüksek Performanslı Beton için uçucu kül, uzun yıllardan beri betonda yaygın olarak kullanılmaktadır. Uçucu kül ne yazık ki hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri bakımından silis dumanından çok daha değişkendir. Çoğu uçucu kül, 70 MPa’dan fazla olmayan dayanımlarla sonuçlanacaktır. Bu nedenle, daha yüksek dayanımlar için, ultra ince SCM’lerin uçucu külle birlikte kullanılması gerekir. Yüksek dayanımlı beton için uçucu kül, çimento içeriğinin yaklaşık %15 ila 25’i oranında dozaj oranlarında kullanılır. Bazen kuvars unu ve fiberler, sırasıyla yüksek mukavemet ve süneklik elde etmek için HPC’de kullanılmaktadır.

Yüksek Performanslı Betonun Özellikleri;

• Basınç dayanımı> 60 MPa
• Oldukça kırılgandır ancak liflerin eklenmesi sünekliği artırabilir
• Su/bağlayıcı oranı (0,25-0,35), dolayısıyla çok az serbest su
• Yoğunlaştırılmış çimento hamuru
• Düşük terleme ve plastik büzülme
• Yoğun mikro yapı üreten çimentolu malzemelerin düşük su kullanımıyla daha az kılcal gözeneklilik elde edilir, bu nedenle saldırgan unsurların geçişi zor olacaktır, dolayısıyla dayanıklılık büyük ölçüde geliştirilmiş olur
• Çimento hamuru ve agrega arasındaki arayüzde daha güçlü geçiş bölgesi
• Düşük serbest kireç içeriği
• İlave çimentomsu malzemelerin kullanımı nedeniyle düşük hidratasyon ısısı
• HPC, başlangıç ​​maliyeti geleneksel betona göre daha yüksek olmasına rağmen ekonomiktir. Bunun nedeni, inşaatta HPC kullanımının yapının hizmet ömrünü arttırması, daha az hasara uğraması ve bunun da genel maliyetleri düşürmesidir.

Kaynak: https://www.nbmcw.com/product-technology/construction-chemicals-waterproofing/concrete-admixtures/high-performance-concrete-composition-benefits.html