UHPC Nasıl Ortaya Çıktı

UHPC Nasıl Ortaya Çıktı – Dünya’da Yüksek Dayanımlı Beton İhtiyacı

Dünyanın en popüler insan yapımı malzeme olan beton, gelecekte çok talep görmeye devam edecek temel yapı malzemesidir. Dünya beton üretiminin yılda yaklaşık 6 milyar metreküp olduğu tahmin edilmektedir. Çin şu anda dünya beton üretiminin yaklaşık %40’ını tüketmektedir. Mukavemet ve dayanıklılığı, birçok formda yerleştirilebilmesi ve düşük fiyatı gibi üstün beton özellikleri, betonun inşaat endüstrisindeki en ünlü ve önemli malzeme olarak kabul edilmesini sağlamıştır. Beton esas olarak kuvvetli basınç dayanımı için kullanılır. Son on yılda, somut gelişme alanında büyük ilerleme kaydedilmiştir. Beton basınç dayanımını artırmak için 1930’larda yoğun araştırma çalışmaları başladı.

Laboratuvarda UHPC

Grafikten, beton teknolojisinin 1960’larda maksimum 15 MPa ila 20 MPa basınç dayanımı ile yavaş ilerlediği görülebilir. Beton basınç dayanımı yaklaşık 10 yıllık süre içinde 45 MPa ila 60 MPa’ya üç kat artmıştır. Beton gücü, mevcut su azaltıcısının teknolojik bariyeri nedeniyle 1970’lerin başında yaklaşık 60 MPa’ya ulaşmaktadır. Belirli bir zamanda mevcut su azaltıcı, su-bağlayıcı oranını (W/B) daha fazla azaltılamadı. 1980’lerde süperplastikleştiriciler (SP) adı verilen yüksek aralıklı su azaltıcıların W/B’yi aşamalı olarak 0.30’a düşürmek için kullanılabileceği anlaşıldı.

Bache, yüksek dozda SP ve silis dumanı (SF) ile W/B’yi 0.16’ya düşürmenin mümkün olduğunu bildirene kadar W/B’nin azaltılması bir tabu olarak kabul edildi. Granüler iskeletin tane boyutu dağılımını optimize ederek sıkıştırılmış granül malzemelerle 280 MPa’ya kadar beton basınç dayanımı elde edilmiştir. Bunlar, nihai mukavemet ve dayanıklılık artışı sağlamak için mikro çatlaklar ve birbirine bağlı gözenek boşlukları gibi minimum sayıda kusura sahip malzemenin üretilmesine neden oldu.

Bu teknolojik atılımlar, düşük gözenekli malzemeler hakkında bazı temel bilgilerle birlikte, dikkate değer mekanik özellikler sunan ultra yüksek performanslı portland çimentosu bazlı malzemelerin geliştirilmesine yol açmıştır. Genel olarak, UHPC nasıl ortaya çıktığı ile ilgili gelişmeleri en iyi 1980 öncesi, 1980’ler, 1990’lar ve 2000 sonrası dört aşamada açıklanmaktadır.

1980 Öncesi

1980’lerden önce; İleri teknoloji eksikliği nedeniyle, UHPC üretmek sadece laboratuvarda sınırlıdır. Vakum karıştırma ve ısı kürleme gibi özel yöntemler gerektirmiştir. Araştırmacılar gücünü artırmak, daha yoğun ve daha kompakt beton elde etmek için farklı yöntemler denedi. Vakum karıştırma ile birlikte sıcaklık kürü ile betonun basınç dayanımının 510 MPa’ya kadar çıkabileceği bildirmişlerdir. Betonda yüksek basınç dayanımı elde edilebilse de, preparasyon çok zordu ve fazla enerji tüketiyordu.

1980’ler

1980’lerin başında; Mikro hatasız çimento (MDF) icat edilmiştir. MDF yaklaşımı, gözenekleri doldurmak ve çimento hamurundaki tüm kusurları gidermek için polimerler kullanır. Bu işlem, malzemenin silindirlerden geçirilerek lamine edilmesi de dahil olmak üzere spesifik üretim koşulları gerektirir. MDF beton 200 MPa basınç dayanımına sahip olabilir. Bununla birlikte, pahalı hammadde, karmaşık hazırlık süreci, büyük yayılma ve kırılganlık olması, uygulamalarını sınırlandırmıştır. MDF’nin icat edilmesinden sonra Danimarka’da Bache tarafından yoğun silika parçacık çimentosu (DSP) hazırlanmıştır.

MDF’den farklı olarak, DSP’nin hazırlanması aşırı üretim koşulları gerektirmez. Partikül paketleme yoğunluğunun arttırılması, DSP’deki kusurları ortadan kaldırmıştır. DSP betonu yüksek miktarda SP ve SF içerir, ayrıca ısı ve basınçla kürleme kullanır. DSP’nin maksimum basınç dayanımı 345 MPa’ya kadar çıkabilir. Bununla birlikte, ultra yüksek mukavemet artışına rağmen, bu malzemeler daha kırılgan hale gelir. DSP betonlarının kırılganlık sorununu iyileştirmek için 1980’lerde çelik fiberler piyasaya sürüldü. Bu tip çelik elyaf takviyeli beton nispeten yeni bir malzeme olarak kabul edilebilir. Son derece yoğun mikro yapı, çok yüksek mukavemet, üstün dayanıklılık ve yüksek süneklik ile karakterize edilebilir. İki iyi örnek, DSP’den hemen sonra meydana gelen CRC ve Çimento Hamuru Enjekte Edilmiş Lif Donatılı Beton (SIFCON). Hem CRC hem de SIFCON mükemmel mekanik özellikler ve dayanıklılık gösterir. Bununla birlikte, etkili SP’nin olmaması nedeniyle, hem CRC hem de SIFCON’un yerinde uygulamaları engelleyen işlenebilirlik sorunları vardır.

1990’lar

1990’larda; Termal muamele yoluyla RPC geliştirmek için inceliği ve reaktivitesi arttırılmış bileşenler kullandılar. RPC, UHPC’nin gelişiminde önemli kilometre taşıdır. Konsepti, farklı parçacıkların çok yoğun bir düzenlemeye yerleştirilmesine dayanıyordu. RPC, laboratuvar ve saha deneylerinde kullanılan en yaygın UHPC türüdür ve yüksek bağlayıcı içeriği, çok yüksek çimento içeriği, çok düşük W/C, silis dumanı (SF) kullanımı, ince kuvars tozu, kuvars kumu, çelik lifler ile karakterizedir. Bu çelik lifler genellikle 12.5 mm uzunluğunda ve 180 μm çapındadır. Kaba agregalar, matrisin homojenliği arttırmak için elimine edilir. RPC’nin basınç dayanımı 200 MPa ila 800 MPa arasında değişir.

Richard & Cheyrezy tarafından önerildiği gibi RPC’nin tipik kompozisyonu ve mekanik özellikleri aşağıdaki tabloda sunulmuştur. Bu işlenebilirlik özelliği, çimento esaslı malzemelerin büyük ölçekli uygulamaları için avantaj ve en temel gereksinimdir. 1990’ların sonunda, RPC teknolojisi ile geliştirilen ilk UHPC, Ductal® adı altında ticarileştirildi. 1997 yılında, dünyanın ilk RPC yapısı Kanada’nın Sherbrooke kentindeki yaya köprüsü için inşa edilmiştir. RPC ilk kez tüm yapıyı oluşturmak için kullanıldı. RPC yapılarının başarılı olmasına rağmen, pahalı malzeme ve üretim maliyeti nedeniyle uygulamalar hala sınırlıdır.

2000’ler

2000 yılından bu yana, UHPC’nin geliştirilmesi konusunda çok ilerleme kaydedilmiştir. Beton teknolojisindeki diğer gelişmelerle birlikte, mühendisler, gelişmiş betonun, yüksek mukavemetin yanı sıra, UHPC ve UHPFRC terimine yol açan başka mükemmel özelliklere de sahip olması gerektiğini fark ettiler. Artan sayıda uygulamayı kapsamak için çok çeşitli yeni beton formülasyonları geliştirilmiştir. Şu anda, sürdürülebilir UHPC formülasyonları, hem malzemesini hem de başlangıç ​​maliyetini düşürmeyi amaçlayan çeşitli araştırmacılar tarafından önerilmektedir. UHPC nasıl üretilmesi gerektiği ile ilgili standartlar oluşturulmaya başlanmıştır.

Sürdürülebilir UHPC üretmek ve mevcut çimento kullanımını azaltmak amacıyla çimentonun bir kısmını değiştirmek için uçucu kül (FA), öğütülmüş yüksek fırın cürufu (GGBS), pirinç kabuğu külü (RHA) ve SF gibi ek çimentolu malzemeler kullanılır. Ayrıca, UHPC’nin özelliklerinden ödün vermeden normal sıcaklıkta kürleme ile hazırlanabileceği de bildirilmektedir. Çevre dostu UHPC’nin nispeten düşük maliyetle ortaya çıkması nedeniyle, UHPC uygulamaları ilgi kazanmaktadır.

2000’li yıllardan itibaren, birçok ülke UHPC’nin çeşitli uygulamalarına katılmıştır. Fransa’da UHPC ile köprüler, cepheler ve levhalar gibi birçok yapı inşa edilmiştir. UHPC ayrıca ABD karayolu altyapılarının bakım ve geliştirilmesinde giderek artan uygulamalara sahiptir. Avustralya’da köprü yapıları için UHPC geliştirme konusunda önemli faaliyetler yürütülmüştür. İsviçre’de UHPC daha çok yapıların yerinde güçlendirilmesine uygulanmıştır. Hollanda ve İspanya’da UHPC köprüleri yapılmıştır. Malezya’da UHPC, köprü yapıları için sürdürülebilir köprü inşaatı girişimi için kullanılmıştır. Bugüne kadar, 2010’dan bu yana Malezya’da toplam 113 UHPC köprüsü inşa edilmiş veya yapım aşamasındadır.

UHPC Nasıl yazımızdan sonra, daha detaylı bilgi için UHPC Nedir yazımızı okumanızı tavsiye ederiz.