Betonun İçerisinde Neler Var – Çimento, su, agrega ve katkı maddelerinin sihirli buluşması

Beton, agrega matrisi (tipik olarak kayalık bir malzeme) ve matrisi bir arada tutan bağlayıcı (tipik olarak portland çimentosu veya asfalt) içeren kompozit malzemedir. Bağlayıcı formülasyonları ve malzeme uygulamasına uyacak agrega türleri ile belirlenen birçok beton türü mevcuttur. Bu değişkenler, bitmiş ürünün mukavemetini, yoğunluğunu ve kimyasal ve termal direncini belirler.

Agrega, beton karışımı içindeki büyük malzeme parçalarından, genellikle kaba çakıl veya kalker veya granit gibi ezilmiş kayalardan ve kum gibi daha ince malzemelerden oluşur.

Çimento, genelde portland çimentosu, en yaygın beton bağlayıcı türüdür. Çimentolu bağlayıcılar için, su kuru toz ve agrega ile karıştırılır, bu da tipik olarak bir kalıba dökülerek şekillendirilebilen yarı sıvı bulamaç üretir. Beton, hidrasyon adı verilen kimyasal işlemle katılaşır ve sertleşir. Su, diğer bileşenleri birbirine bağlayan çimento ile reaksiyona girerek sağlam taş benzeri malzeme oluşturur. Uçucu kül ve cüruflu çimento gibi diğer çimentolu malzemeler bazen çimento ile önceden karıştırılmış veya doğrudan beton bileşen olarak eklenir ve agrega için bağlayıcı maddenin parçası haline gelir. Uçucu kül ve cüruf, ek özellikler ve dayanıklılık gibi betonun bazı özelliklerini geliştirebilir.

Malzemenin sertleşme oranını veya özelliklerini değiştirmek için katkı maddeleri eklenir. Mineral katkılar, beton bileşenleri olarak geri dönüştürülmüş malzemeler kullanır. Göze çarpan malzemeler arasında kömürle çalışan elektrik santrallerinin yan ürünü olan uçucu kül; çelik üretiminin yan ürünü olan öğütülmüş yüksek fırın cürufu; ve endüstriyel elektrik ark ocaklarının yan ürünü olan silis dumanı örnek verilebilir.

Portland çimento betonu kullanan yapılar genellikle çelik takviye içerir, çünkü bu tip beton yüksek basınç mukavemeti ile formüle edilebilir, ancak her zaman daha düşük gerilme mukavemetine sahiptir. Bu nedenle, genellikle gerginlikte güçlü malzemelerle, tipik olarak çelik donatı ile takviye edilir.

Diğer malzemeler de beton bağlayıcı olarak kullanılabilir, en yaygın alternatif asfalt betonunda bağlayıcı olarak kullanılan asfalttır.

Karışım tasarımı, inşa edilen yapının tipine, betonun nasıl karıştırıldığı ve teslim edildiğine ve yapıyı oluşturmak için nasıl yerleştirildiğine bağlıdır.

Beton İçerisinde Neler Var

Çimento

Portland çimentosu genel kullanımda en yaygın çimento türüdür. Beton, harç ve sıva temel bileşenidir. İngiliz duvar işçisi Joseph Aspdin, 1824 yılında Portland çimentosunu patentledi. Rengin portland kireçtaşına benzerliği nedeniyle, İngiliz Portland Adası’ndan taşınır ve Londra mimarisinde yaygın olarak kullanılır. Su ile reaksiyona girecek formlarda kalsiyum, silikon, alüminyum ve demiri birleştiren bileşikler olan kalsiyum silikatlar (alit, belit), alüminatlar ve ferritlerin bir karışımından oluşur. Portland çimentosu ve benzeri malzemeler kireçtaşı (kalsiyum kaynağı) kil veya şeylle (silikon, alüminyum ve demir kaynağı) ısıtılarak ve bu ürünün (klinker olarak adlandırılır) sülfat kaynağıyla (en yaygın olarak alçıtaşı) öğütülmesi ile yapılır.

Modern çimento fırınlarında, üretilen klinker tonu başına yakıt tüketimini azaltmak için birçok gelişmiş özellik kullanılmaktadır. Çimento fırınları son derece büyük, karmaşık ve doğal olarak tozlu endüstriyel tesislerdir ve kontrol edilmesi gereken emisyonlara sahiptir. Belirli miktarda beton üretmek için kullanılan çeşitli bileşenlerden çimento enerjik olarak pahalıdır. Karmaşık ve verimli fırınlar bile bir ton klinker üretmek ve daha sonra çimentoya öğütmek için 3.3 ila 3.6 gigajoule enerji gerektirir. Birçok fırın, en yaygın kullanılan lastikler olmak üzere, imha edilmesi zor atıklarla yakıtlandırılabilir. Son derece yüksek sıcaklıklar ve uzun süreler çimento fırınlarının kullanımı zor yakıtları bile verimli ve tamamen yakmalarını sağlar.

Su

Suyu çimentolu malzeme ile birleştirmek, hidrasyon işlemi ile çimento harcı oluşturur. Çimento hamuru agregayı birbirine yapıştırır, içindeki boşlukları doldurur ve daha serbestçe akmasını sağlar.

Abrams yasasında belirtildiği gibi, daha düşük su-çimento oranı daha güçlü, daha dayanıklı beton verirken, daha fazla su daha yüksek çöküşle daha serbest akışlı beton verir. Beton yapmak için kullanılan saf olmayan su, yapının ilk aşamasında veya zamanından önce yenilmesine neden olabilir. Hidrasyon, çoğu zaman aynı anda meydana gelen çok sayıda reaksiyon içerir. Reaksiyonlar ilerledikçe, çimento hidrasyon işleminin ürünleri, katı kütle oluşturmak için tek tek kum ve çakıl parçacıkları ile betonun diğer bileşenlerini yavaş yavaş birbirine bağlar.

Agregalar

İnce ve kaba agregalar beton karışımının büyük kısmını oluşturur. Kum, doğal çakıl ve kırma taş esas olarak bu amaç için kullanılır. Geri dönüşümlü agregalar (inşaat, yıkım ve kazı atıklarından) doğal agregalar için kısmi ikame olarak giderek daha fazla kullanılırken, hava soğutmalı yüksek fırın cürufu ve dip külü de dahil olmak üzere bir dizi imal edilmiş agregaya da izin verilmektedir.

Agreganın boyut dağılımı, ne kadar bağlayıcı gerektiğini belirler. Çok eşit bir boyut dağılımına sahip agrega en büyük boşluklara sahipken, daha küçük parçacıklar içeren agrega eklemek bu boşlukları doldurma eğilimindedir. Bağlayıcı, agrega arasındaki boşlukları doldurmalı ve agreganın yüzeylerini birbirine yapıştırmalıdır ve tipik olarak en pahalı bileşendir. Böylece, agrega boyutlarındaki değişim beton maliyetini düşürür. Agrega neredeyse her zaman bağlayıcıdan daha güçlüdür, bu nedenle kullanımı betonun mukavemetini olumsuz etkilemez.

Sıkıştırmadan sonra agregaların yeniden dağıtılması, titreşimin etkisi nedeniyle genellikle homojensizlik yaratır. Bu güç gradyanlarına yol açabilir.

Tasarımcılar kuvars, küçük nehir taşları veya kırılmış cam gibi dekoratif taşlar bazen peyzaj tasarımcıları arasında popüler olan dekoratif “açık agrega” kaplaması için beton yüzeyine eklenmektedir.

Betonun İçerisinde Neler Var

  • Çimento
  • Su
  • Agrega
  • Beton katkıları

Beton içerisine eklenen diğer bir hammadde de beton katkılarıdır. Beton katkılarını başka bir konu başlığında değineceğiz. İleri teknoloji prekast beton hakkında detaylı bilgiyi Prekast Sistem Performansları sayfamızda bulabilirsiniz. Umarız Betonun İçerisinde Neler Var yazımızı beğenmişsinizdir. Blog yazılarımızla ilgili görüşlerinizi bize iletişim sayfamızda yazan e-posta adresimiz aracılığı ile bildirebilirsiniz.