İnşaat Uygulamalarında İşlenebilirlik, Mukavemet ve Dayanıklılığın Optimize Edilmesi

1. Giriş

Naftalin bazlı süper akışkanlaştırıcılar (NBS), modern beton teknolojisinde kritik bir rol oynamaktadır. Daha güçlü ve daha dayanıklı karışımların anahtarı olan su içeriğini azaltırken betonun işlenebilirliğini artırırlar. İnşaat ekipleri genellikle doğru NBS dozajını belirlemede zorluklarla karşı karşıya kalır çünkü çok az veya çok fazla performansa zarar verir. Bu makale kanıta dayalı dozaj kılavuzlarını, kullanımı etkileyen faktörleri ve uygulamaya yönelik pratik ipuçlarını özetlemektedir. Mühendisler bu önerileri izleyerek betonun işlevsel ihtiyaçlarını maliyet etkinliğiyle dengeleyebilirler.

2. Naftalin Bazlı Süperakışkanlaştırıcılar Betonda Nasıl Çalışır?

NBS'nin mekanizmasını anlamak, dozaj seçimlerini haklı çıkarmaya yardımcı olur. NBS molekülleri, ilave edildikten hemen sonra çimento parçacıklarının yüzeylerine adsorbe edilir. Bu adsorpsiyon her çimento parçacığında negatif bir yük oluşturur. Yüklü parçacıklar arasındaki itme, topaklanmaları parçalayarak sıkışan suyu serbest bırakır. Serbest kalan su, toplam su içeriğini artırmadan betonun akışkanlığını artırır. NBS ayrıca çimentonun erken hidratasyonunu bir miktar yavaşlatarak yerleştirme için işlenebilirlik süresini uzatır. Bu mekanizma, dozajın parçacıkların ne kadar iyi dağıldığını ve dolayısıyla beton performansını doğrudan etkilediği anlamına gelir.

3. NBS Dozajını Etkileyen Temel Faktörler

Çeşitli değişkenler bir karışım için optimum NBS miktarını değiştirir. Mühendisler dozajları ayarlamadan önce bu faktörleri değerlendirmelidir.

• Çimento tipi: Farklı çimentolar farklı mineral bileşimlerine sahiptir. Yüksek C3A çimentoları (örneğin Portland çimentosu Tip III) suyla daha hızlı reaksiyona girer. İşlenebilirliği korumak için çimento ağırlığına göre %0,1-0,2 daha fazla NBS gerektirirler. Düşük C3A çimentoları (örn. Tip I/II) daha az NBS'ye ihtiyaç duyar.
• Toplu Özellikler: İri ve ince agregalar NBS talebini etkiler. Yüksek emilimli agregalar (örneğin gözenekli kireçtaşı) suyu emer. Telafi etmek için %0,1 ekstra NBS'ye ihtiyaç duyabilirler. Pürüzsüz, gözeneksiz agregalar (örn. granit) NBS gereksinimlerini azaltır.
• Su-Çimento (w/c) Oranı: Düşük w/c karışımları (≤0,45, yüksek dayanımlı betonlarda yaygındır) daha fazla NBS gerektirir. Parçacıkları sınırlı su içinde dağıtmak için NBS'ye güveniyorlar. Yüksek w/c karışımları (≥0,55), ekstra su zaten akışı artırdığından daha az NBS gerektirir.
• Ortam Sıcaklığı: Sıcak hava (25°C'nin üzerinde) çimentonun hidratasyonunu hızlandırır. Çalışılabilirlik süresini kısaltır, dolayısıyla ekipler genellikle %0,1-0,3 daha fazla NBS ekler. Soğuk hava (10°C'nin altında) hidrasyonu yavaşlatır ve daha düşük NBS dozajlarına olanak tanır.
• İnşaat Gereksinimleri: Pompalanan beton daha yüksek işlenebilirlik gerektirir ve %0,2–0,4 daha fazla NBS gerektirir. Kolay erişime sahip yerinde dökme betonda daha düşük dozlar kullanılabilir.

4. Yaygın Beton Karışımları için Önerilen NBS Dozajları

Dozajlar tipik olarak çimento ağırlığının (kütlece) yüzdesi olarak ölçülür. Aşağıda en çok kullanılan beton türlerine ilişkin yönergeler verilmiştir.

4.1 Normal Mukavemetli Beton (20–35 MPa)

Bu karışım temellerde, döşemelerde ve yük taşımayan duvarlarda yaygındır. Mühendisler çimento ağırlığına göre %0,5-1,0 NBS önermektedir. %0,5'lik bir doz, w/c oranları ≥0,55 olan karışımlar için işe yarar. %1,0'lık bir doz, daha kuru karışımlara (w/c 0,45-0,55) veya gözenekli agregalara uygundur. Bu aralık, taşma (sızma) olmadan iyi işlenebilirlik (100–150 mm çökme) sağlar.

4.2 Yüksek Dayanımlı Beton (≥40 MPa)

Köprülerde, kolonlarda ve yüksek yapılarda kullanılan bu karışımın w/c'si düşüktür (0,3–0,45). Optimum NBS dozajı çimento ağırlığına göre %1,0-1,5'tir. 40-50 MPa karışımlar için %1,0'lık bir doz işe yarar. 50-60 MPa'lık karışımlar için %1,5'lik bir doz daha iyidir. Bu dozaj, mukavemet kazanımını desteklerken çökmeyi (150-200 mm) korur. %1,5'un üzerindeki dozlardan kaçının; bunlar agregat ayrışması riskini taşır.

4.3 Kendiliğinden Yerleşen Beton (SCC)

SCC titreşim olmadan akar ve bu da onu karmaşık formlar için ideal kılar. Yüksek işlenebilirlik gerektirir, bu nedenle NBS dozajı çimento ağırlığına göre %1,2-2,0 arasında değişir. Daha düşük dozlar (%1,2–1,5) kireçtaşı dolgulu SCC'ye uygundur. Daha yüksek dozlar (%1,5-2,0) uçucu kül veya silis dumanı içeren SCC için işe yarar. Dozları ayarlamak için daima çökme akışını (hedef: 550–700 mm) test edin.

4.4 Pompalanan Beton

Pompalama, boru tıkanmalarını önlemek için tutarlı bir akış gerektirir. Çimento ağırlığına göre %0,7-1,2 NBS önerilir. Kısa pompalama mesafeleri için (<50 m), %0,7–0,9 yeterlidir. Uzun mesafeler için (>100 m) veya dikey kaldırmalarda %1,0–1,2 kullanın. İnce ayar yapmak için pompa çıkışındaki çökmeyi kontrol edin (hedef: 120–180 mm).

5. NBS Başvurusu için Pratik Kılavuzlar

Doğru dozajlar bile uygun kullanım olmadan başarısız olur. NBS etkinliğini en üst düzeye çıkarmak için bu adımları izleyin.

1. Önce Uyumluluk Testlerini Gerçekleştirin: Küçük partileri (5–10 kg) önerilen NBS dozlarıyla karıştırın. Çökmeyi, sertleşme süresini ve 7 günlük gücü test edin. Bu, çimento-NBS uyumsuzluğu gibi sorunları erkenden tespit eder.
2. Kontrol Ekleme Sırası: Çimento, agrega ve suyu karıştırdıktan sonra NBS ekleyin. Bu, kuru malzemelerle NBS eklemekten daha iyi bir dağılım sağlar. Homojenliği sağlamak için NBS ilavesinden sonra 1-2 dakika karıştırın.
3. Çöküşün Yerinde İzlenmesi: Üretim sırasında her 30 dakikada bir çökmeyi test edin. Çökme hedefin altına düşerse, kademeli olarak %0,1 NBS ekleyin. Asla %0,3'ten fazla ekstra NBS eklemeyin; bu, ayrışmaya neden olur.
4. Katkılar için Ayarlama: Başka katkı maddeleri (örn. hava sürükleyiciler) kullanılıyorsa, NBS'yi %0,1–0,2 oranında azaltın. Bazı katkılar NBS ile etkileşime girerek etkilerini artırır.
5. NBS'yi Doğru Şekilde Saklayın: NBS'yi kapalı, serin kaplarda saklayın. Güneş ışığına veya yüksek sıcaklıklara maruz kalması performansını düşürür. Eski NBS (6 aydan fazla) %0,1 daha yüksek doza ihtiyaç duyabilir.

6. Yanlış NBS Dozajının ve Azaltılmasının Riskleri

Yanlış dozajlar maliyetli beton arızalarına yol açar. Bu risklerin ve bunların nasıl düzeltileceğinin farkına varın.

6.1 Düşük Dozaj (Önerilen Aralığın Altında)

Az dozajlanmış betonun işlenebilirliği düşüktür; çökme 50 mm'nin altına düşer. Yerleştirilmesi ve titreşmesi zordur, bu da petek oluşumuna ve boşluklara yol açar. Bu, gücü -20 oranında azaltır.
Azaltma: Çökme hedefe ulaşana kadar %0,1 NBS artışları ekleyin. Karıştırma tamamlandıysa ek olarak yüksek aralıklı su azaltıcı (HRWR) kullanın.

6.2 Doz Aşımı (Tavsiye Edilen Aralığın Üstünde)

Aşırı dozda beton ayrışır, agregalar çöker ve su yüzeye çıkar. Zayıf yüzey katmanlarına ve zayıf bağ mukavemetine sahiptir. Kanama kılcal gözenekler oluşturduğundan dayanıklılık düşer.
Azaltma: Kıvamı yeniden sağlamak için az miktarda kuru çimento (karışım ağırlığına göre %1-2) ekleyin. Su eklemekten kaçının; bu, ayrışmayı kötüleştirir.

7. Sonuç

Naftalin bazlı süper akışkanlaştırıcılar beton performansı için güçlü araçlardır ancak değerleri doza bağlıdır. Mühendisler, dozları ayarlamadan önce ilk olarak karışım değişkenlerini (çimento türü, su/çimento oranı, sıcaklık) değerlendirmelidir. Normal, yüksek dayanımlı, SCC ve pompalanan beton için önerilen aralıkları izleyin. Her zaman küçük partileri test edin ve gerektiğinde ayarlamak için çökmeyi yerinde izleyin. Doğru NBS dozajı, betonun yapısal talepleri karşılamasını, daha uzun ömürlü olmasını ve inşaat atıklarının en aza indirilmesini sağlar. İnşaat ekipleri bu yönergelere öncelik vererek daha güvenli, daha verimli projeler inşa edebilir.