Beton Katkı Maddeleri, Özellikleri ve Kullanım Şekilleri

Konuyu detaylı incelemeden önce, 3 soruya cevap vermek gerekmektedir :

Beton Katkı Maddesi Nedir ?

Betonu oluşturan temel malzemeler olan su, agrega ve çimento dışında düşük miktarda katılan organik veya inorganik maddelerdir.

Beton Katkısı Neden Kullanılır ?

Çimento özelliklerini belirli bir ölçüde iyileştirme amacı ile kullanılır.

Beton Katkısı Ne Zaman Kullanılır ?

Katkı maddesinin türüne göre, beton üretilirken veya üretildikten sonra kullanılarak taze veya sertleşmiş betonun özellikleri iyileştirilir.

Beton katkıları, mineral, kimyasal ve fiber katkılar olmak üzere 3 gruba ayrılırlar.

Kimyasal Katkılar : Daha çok su/çimento oranında düzenleme yapma amacı ile kullanılmaktadırlar.

Mineral Katkılar : Betonun terlemesini azaltmak, akışkanlığını artırmak ve bu sayede sertleşmiş betonun dayanım ve dayanıklılığını artırmak amacı ile kullanılmaktadırlar.

Fiber Katkılar : Fiberin özelliğine göre, rötreyi azaltmak, betonda oluşan mikro veya makro çatlakların oluşmasını ve ilerlemesini engellemek amacı ile kullanılmaktadırlar.

Beton Üretiminde En Çok Kullanılan Katkılar :

Akışkanlaştırıcı Katkılar : Su/çimento oranını azaltarak daha yüksek dayanım elde edebilmek, kütle betonlarda çimento miktarını azaltarak hidratasyon ısısını düşürmek, işlenebilirliği ve kolay yerleşimi sağlamak amacı ile kullanılırlar. Akışkanlaştırıcılar, su içerisinde eriyen boşluklu yapıdadırlar. Su ile birleşerek beton içersindeki suyun yüzey gerilimini düşürürler. Beton içine hava sürükleyerek çimento topaklaşmasının önüne geçerler ve beton içerisindeki tanelerin birbiri üzerinde kaymalarını kolaylaştırarak iç sürtünmeyi azaltmakta ve işlenebilirliği arıtırmaktadırlar.

Akışkanlaştırıcı katkılar, taşıma betonlarında, kütle betonlarda, pompa betonlarında, hazır betonda, düzgün yüzey istenilen her yerde, çelik donatının yoğun olduğu yerlerde çimento ağırlığının  % 0.2- %0.5’ i oranında vb. kullanılır. Svı halde ve kahverengidir.

• Taze beton Üzerindeki Etkileri : İşlenebilirliği ve pompalanabilirliği artırır.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : Su/çimento oranını düşürerek daha yüksek, erken ve nihai mukavemet, daha az boşluklu, daha iyi yüzeyler elde edilmesini sağlar.

Su Geçirimsizlik Sağlayıcı Katkılar : Sınırlı hava sürükleme özelliği ile kapiler boşlukları tıkayarak betonu su geçirimsiz hale getirir.  Bu tür katkılar daha çok su yapılarında  ( havuz, depo, arıtma, baraj, tünel, kanal vb.), bina temellerinde, çatı betonlarında, istinat duvarlarında vb. su ile temasta bulunan yapılarda kullanılır. Kahverengi ve sıvı haldeki bu katkılar, çimento ağırlığının % 0.5 i oranında kullanılırlar.

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Betonu jöle kıvamına getirir.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : Betonu geçirimsiz hale getirir bu sayede beton dayanıklılığı artar. 7 ve 28 günlük basınç dayanımlarında yükselme olur.

Su Azaltıcı Katkılar: Betonun işlenebilirliğini azaltmadan, daha az su kullanılması amacı ile kullanılan katkı maddelidir. Bu katkı maddelerinin kullanılması ile  su miktarı %5-%15 arasında azalır ve beton mukavemeti de artar. Nihai mukavemette %40 artış görülür. Özellikle kış aylarında, betona erken mukavemet kazandırır. Çimentonun beton içerisinde daha iyi dağılmasını sağlar. Daha düzgün yüzeyli beton elde edilmesini sağlar. Ayrıca su azaltıcı katkılar dona karşı dayanıklılığı artırır ve su geçirimsizliği sağlarlar.

Su azaltıcı katkı maddeleri kahverengi ve sıvı haldedir.  Yoğunluğu 20 ⁰C’ de yaklaşık 1.21 kg/lt’ dir.

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Taze betonun geçirimsizliği artar. Rötre azalır, donmaya karşı dayanıklılık artar. Betonun akıcılığı 2 kaar tına çıkar, işlenebilme artar.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : Su miktarı büyük ölçüde azaldığından(%25-%35)  dolayı beton mukavemeti artar(28 günlük mukavemet 1000 kgf/cm²) .

Priz Geciktirici Katkılar: Sıcak, rüzgarlı havalarda kullanılan katkı malzemeleridir. Su ile çimento arasında oluşan hidratasyona etki yapar, prizi geciktirir. Priz geciktirici katkılar, betonun 1 ve 2 günlük dayanımlarında büyük oranda azalmaya neden olur, ancak 28 ve 90 günlük dayanımlarında katkısız betonların mukavemetlerine kıyasla daha yükske değerlere ulaşılır. Ayrıca bu katkılar, priz öncesi rötrenin artmasına neden olurlar.

Priz geciktirici katkı maddeleri, genellikle hava sıcaklığının yüksek olduğu, rutubetin az olduğu, rüzgarın fazla olduğu hava şartlarında, betonun uzun mesafeye taşınması durumunda,  geniş hacimli betonun ( kütle betonu) dökülmesi durumunda ve soğuk derzlerin önlenmesi durumunda kullanılır.

Priz geciktirici katkılar, çimento ağırlığının % 0.2 – % 2’ si arasında uygulanıp, bu oran sıcaklık, nem ve rüzgara göre değişir. Renkleri, genellikle sarı, yeşilimsi veya renksizdir. Yoğunluğu 20 ⁰C’ de 1.20 kg/lt’dir

-Priz geciktirici belli başlı maddeler şunlardır:

1.       Lignosülfonat (kalsiyum, sodyum, amonyum). Bu madde aynı zamanda betonun içine bir miktar hava da sürükler.
2.       Asitler ve hidroksikarbosilik asit tuzları. Bu maddeler içinde COOH asit fonksiyonları vardır.
3.       Genel formülü C_n(H₂O)_m olan karbonhidratlar. Şeker, glikoz, amidon ve selüloz bu gruba girer.
4.       Oksitler, çinko ve kurşun oksit.
5.       Fosforik, fluorhidrik ve hümik asit.
6.       Gliserin
7.       Boraks

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Priz süresini uzatır.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : İlk günlerdeki basınç dayanımları düşüktür ancak 7 ve 28 günlük dayanımları, katkısız betona oranla daha yüksektir.

 Priz Hızlandırıcı Katkılar: Priz süresini azaltmak, erken muavemet elde etmek için kullanılır. Çimento ve su arasındaki reaksiyonu hızlandırırlar. Ayrıca soğuk habvalarda betonu don etkisinden korurlar.

Priz hızlandırıcılar, erken mukavemet istenilen yapı betonlarında, prefabrik beton üretiminde, soğuk havalarda beton dökümünde, tünellerin püskürtme kaplamalarında, şevlerde, yüzme havuzlarında, ıslak ve nemli yüzeylerin kaplamalarında, su geçirmezlik istenilen yerlerde kullanılırlar.

-Priz geciktirici belli başlı maddeler şunlardır:

1.       Bütün klorürler, özelikle CaCl₂, NaCl, NH₄Cl
2.       Alkali bazlar, NaOH, KOH, NH₃
3.       Alkali tuzlar, Na₂CO₃ gibi
4.       Sodyum fluosilikat Na₂SiF₆
5.       Kalsiyum nitrat CaNO₃ ve kalsiyum nitrit.

Bu maddeler arasında en çok kullanılan  CaCl2 dir. Çimento ağırlığının %2 si oranında, karma suyuna katılarak kullanılır.Prizi hızlandırır ve erken mukavemeti artırır.Nihai mukavemette bir etkisi yoktur. Ancak %2 oranından fazla kullanıldığı takdirde rötre artışı, donatılarda korozyon, rutubet gibi olumsuzluklara neden olur. Bu olmsuzluklar, daha az miktarda olmakla beraber diğer klorür ve priz hızlandırıclar için de geçerlidir.

Priz hızlandırıcı katkılar  genellikle beyazdır. Yoğunluğu 20 ⁰C’ de yaklaşık 0.8 kg/lt’dir. İstenen etki, ortam şartları ve çimento tipine bağlı olarak % 0,5-3 orannda kullanılır.

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Betonun sertleşme süresi kısalır.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : Erken mukavemet artar, nihai mukavemette bir değişiklik olmaz.

Hava Sürükleyici Katkılar: Betonda hava miktarını artırmak, hava boşluklarını birbirinden ayrı ünifrom bir şekilde dağıtmak ve bu durumu beton prizi tamamlanıncaya kadar sürdürmek için  kullanılan katkı maddeleridir. Hava sürükleyici katkılar, betonun işlenebilirliğini ve dayanımını artırırlar. Milyonlarca hava kabarcığı  homojen bir şekilde dağılarak betonun donma-çözünme olaylarından korunmasını sağlar.

Bu katkı maddeleri genel olarak beton yollar, pist betonları, hava alanlar ıve su yapıları gibi yerlerde çimento ağırlığının % 0,03-0,15’i oranında kullanılır.kullanılır.

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Beton içerisindeki hava miktarı artar( % 1,5-2’den % 3-6’ya çıkar), beton daha işlenebilir hale gelir.
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : Betonun donma-çözünme etkisine karşı dayanımı artar.

Not:  Basınç dayanımı olumsuz yönde etkilediğinden  n betonun havası sık sık kontrol edilmeli, hava % 6’ yı geçmemelidir.

Püskürtme Beton Katkıları:

• Püskürtme Betonu Nedir?

Püskürtme beton, yüksek hava basıncı  ile bir yüzeye püskürtülen ve kendi kendine sıkışan betondur.Püskürtme betonun uygulanabilmesi için erken priz alabilmesi ve mukavemet kazanabilmesi gerekmektedir. Bu amaçla pskürtme betonlarda priz hızlandırıcı kullanılır.

Püskürtme betonu, kuru karışım ve yaş karışım sistemleri olmak üzere iki şekilde uygulanır. Kuru karışım sisteminde çimento, agrega ve toz priz hızlandırıcıların kuru karışımı bir makineye doldurulur. Basınçlı hava yardımı ile hortumlardan nozula iletilir. Hidratasyon için gerekli su nozulda katılır. Yaş karışım sisteminde ise çimento, agrega makineye doldurulur. Su ve sıvı priz hızlandırıcı nozulda ilave edilir. Yaş sistemde ise normal beton uygulamalarında olduğu gibi su / çimento oranı kontrol altına alınmış kimyasal katkılı beton karışımı hazırlanır ve uygun makineler ile hortumdan nozula pompalanır. Püskürtmek için gerekli basınçlı hava ve sıvı priz hızlandırıcı katkılar nozulda betona ilave edilir

-Püskürtme Betonlar Nerelerde Kullanılır?

Tünellerde, madenlerde, hidrogüç projelerinde, şev stabilizasyonlarında  kaya ve zemin desteği için kuru karışım ve yaş karışım püskürtme betonu kullanılır.

Püskürtme betonun priz hızlandırıcılarını sodyum silikatlar, alüminatlar ve alkali içermeyen priz hızlandırıcılar olmak üzere üç gruba ayırabiliriz. Püskürtme beton katkıları, çimento tipine, istenilen priz ve mukavemet değerlerine göre çimento ağırlığının % 3- %10 oranında kullanılırlar. Priz hızlandırıcıları olumlu etkilerinin  yanısıra nihai mukavemetlerde belirli düşüşlere (özelikle sodyum silikatlar ve alüminatlar) neden olurlar. Bu sebepten dolayı priz hızlandırıcının dozajı çok önemlidir ve mümkün olduğunca az olmalıdır.

Püskürtme betonun katkıları genellikle beyaz ve krem renkli olup toz ve sıvı haldedir. Yoğunluğu 20 ^oC’ de 1.1 kg/lt dir.

• Taze Beton Üzerindeki Etkileri : Hızlı priz alma, geri sekme oranının azaltılması ile kalın tabakalar halinde düşeyde ve yatayda tutunabilme, kohezyon artışı
• Sertleşmiş Beton Üzerindeki Etkileri : nihai neton dayanımında %20-%25 düşüş, yetersiz durabilite, donma çözülme direncinde azalma, yüksek hidrolik rötre

Diğer Katkılar :

Silis Dumanı Katkı Maddesi: Havameydanları, yollar, genel amaçlı döşeme kaplamaları vb. yerlerde, beton çarpma etkisine maruz kalabilir. Betonun çarpma dayanımının yeterli olmadığı durumlarda, bu yapıların faydalı ömürleri kısalabilir ya da yapı kullanılmaz hale gelebilir. Silis dumanı katkı maddesi, beton çarpma dayanımını artırır.

Bitümlü Şist Katkısı : Yol, hava alanı pisti, döşeme, köprü, baraj gibi dış etkenlere, çarpma veya sürtünme etkilerine maruz kalan yapı yüzeylerinde aşınmalar meydana gelir. Bitümlü şist katkısı bu gibi yapılarda betonun aşınmaya karşı dayanımını artırmak için kullanılır.

Epoksi: Beton yapılardaki çatlakların onarımında kullanılmaktadır. 0,005 mm’ye kadar olan kılcal çatlaklar epoksi enjeksiyon yöntemi ile onarılabilirler. Ancak çatlak yüzeylerinin nemli, ıslak olmamasına dikkat edilmelidir. Bu gibi durumlarda neme uyumlu epoksi kullanılmalıdır.

Beton Katkı Maddeleri Kullanırken Dikkat!

Beton karkı malzemeleri kullanılırken, bazı özelliklerde istediğimiz yönde değişimler görülürken, diğer özellikler üzerinde olumsuz etki oluşabilir. Bu gibi durumların oluşup oluşmadığını anlamak için bazı deneyler yapmak gerekmektedir:

Kıvam deneyi,

Priz deneyi,

Hacim sabitliği deneyi,

Rötre deneyi,

Hidratasyon ısısı deneyi,

Mukavemet deneyi,

Katkılı ve katkısız numunelerde yapılan bu deneylerde elde edilen sonuçlar birbiriyle karşılaştırılarak kullanılan katkı maddesinin diğer özelikler üzerinde olumsuz bir etki yapıp yapmadığı anlaşılabilir. Bu şekilde bir incelemede olumlu sonuç elde edildikten sonra o katkı maddesinin kullanılma yoluna gidilmelidir. Küçük bir hata, çok büyük olumsuzluklara neden olabileceği için, katkı maddesi kullanımında çok titiz davranılmalıdır.

Kaynak : Aykut Özdemir

Editörün Diğer Yazıları :

• Soğuk Havada Beton Dökümü
• Sıcak Havada Beton Dökümü
• Fiber Donatı Nedir?
• Betonun Bakımı (Kürü) Nasıl Olmalıdır?
• Beton Dökerken Nelere Dikkat Edilmelidir ?