2.2.1. Polimerler
İnsan hayatının vazgeçilmez temel maddelerinin ana yapı taşları polimerlerdir. İpek, yün ve selüloz gibi doğal polimerlerin yanı sıra poliester, naylon, teflon ve sentetik kauçuk gibi sayısız türde yapay polimer bilinmektedir (Savran, 2001).
Tabii ve sentetik olarak elde edilen polimerler uzun zincirler ve uzun zincirli moleküler yapısından dolayı kuvvetli bağ yapan ve kolayca işlenebilir özelliğe sahiptir. Petrol ürünü olan sentetik polimerler plastik madde üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır (Oymael, 1991).
Organik malzemeler, polimer olarak bilinen plastik, elastomerler ve fiberlerdir. Polimerler molekül ağırlığı yüksek olan kompleks organik molekül zincirleridir. Polimerler doğal ve yapay olarak iki gruba ayrılabilir. Yapay polimerler genellikle, çok sayıda tekrarlanan “monomer” veya kısaca “mer” denen basit ünitelerden oluşur. Bunların adlandırılmasında çok sayıda anlamına gelen “poli” sözcüğü ile “mer” sözcüğü birleştirilir (Akkurt, 2007).
Polimerlerin sınıflandırılmasında en çok kullanılanı esas, işleme yöntemlerine göre yapılan sınıflandırmadır. Buna göre polimerler, termoplastikler ve termosetler olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar.
Termoplastikler; ısı ve basıncın altında yumuşayabilir, şekil değiştirebilir ve soğutulduğunda sertleşebilirler. Ayrıca tekrar ısıtıldığında tekrar yumuşayabilen, şekil alabilen ve soğutulduğunda sertleşebilen malzemelerdir. Bu şekillendirme sırasında hiçbir kimyasal değişikliğe uğramazlar. Uygun çözücülerde çözünebilirler ve bu şekilde “çözücü döküm” gibi yöntemlerle çeşitli şekiller alabilirler. Termoplastik grubunu oluşturan en önemli plastikler, akrilikler, naylon, polistiren, polietilen, karbonflörür, selülozikler ve vinillerdir.
Termosetler; ısı işlemiyle bir defa istenen şekli alabilen plastiklerdir. Tekrar ısıtılmakla şekillendirilemezler. Ayrıca bu malzemeler çözünmezler (Akkurt, 2007). Bazı önemli termoset polimerler üre-formaldehit, melamin formaldehit, fenol formaldehit, doymamış poliesterler, epoksi polimerler, poliüretanlardır (Yaşlak, 2008).
Polimerler kimyasal polimerizasyon sonrası çapraz bağa sahip oldukları için çimento ve beton karışımlarında bir nevi tutkal gibi kullanılır. Kullanılan başlıca tutkallar; epoksi reçineleri, vinil (sentetik) monomerler, furane ve iyi çapraz bağ yapabilen monomerlerden
türemiş fenietilen (stiren) vb. monomerlerin maliyeti çok yüksek olmasına rağmen cadde, koşu yolu ve hava alanlarının onarımı ve muhafazası için elverişlidir. Agrega alanlarında bulunan hücre bağları suya karşı izole edilmezse bozulur ve mukavemeti azalır (Ben-Dor, 1991).
2.2.2. Polimer betonlar
Polimer içeren betonlar üç grupta sınıflandırılabilir. Bunlar; Polimer Beton (PC= Polymer concrete), Lateks Modifiye Beton (LMC= Latex modified concrete) ve Polimer Emdirilmiş Beton (PIC= Polymer imprengate concrete). Lateks modifiye betonlara (LMC) aynı zamanda Polimer Portland Beton (PPCC=Polymer portland cement concrete) da denilmektedir. PC ve LMC betonları 1950’lerden itibaren ticari olarak kullanılmaktayken, PIC betonu geliştirilmiş ve 1970’lerden beri kullanılmaktadır. Kullanılan malzemelere bağlı olarak PC betonları, kısa sürede yüksek basınç dayanımına sahip olabileceğinden (140 MPa) maden ocağı, tünel ve karayollarında kullanılması uygundur (Mehta ve Monteiro, 2006).
2.2.2.1. Polimer beton (PC)
PC (Polymer Concrete) olarak adlandırılan sentetik reçine betonları, polimer reçinesi ile agrega karışımıdır. Polimer agregaları birbirine bağlayan bir tutkal gibi davranırlar. Polimer beton üretilmesinde dikkat edilmesi gereken en önemli hususlardan bir tanesi kütle agregalar arasındaki boşluk hacminin en aza indirilmesidir. Çünkü bir tutkal gibi kullanılan polimer reçinesi agrega arasındaki boşlukları doldurulacağından ihtiyaç duyulan polimer miktarını artırmakta ve maliyet artışına sebep olabilmektedir (Bal, 1997). Kullanılan malzemelere bağlı olarak PC betonları, kısa sürede yüksek basınç dayanımına sahip olabileceğinden (140 MPa) maden ocağı, tünel ve karayollarında kullanılması uygundur (Mehta ve Monteiro, 2006).
2.2.2.2. Lateks modifiye beton (LMC)
Betonun gerilmeye müsait olan özellikleri düzeltilebilen kauçuk değiştirilmiş beton (LMC) bir lateks polimeri ile taze betonun birleştirilmesi ile yapılır. Daha çok Polivinil asetat, Polivinildan klorür-Polivinil ve kopolimeri, Fenietilen-butadien kopolimer, reçineler gibi ticari lateksler ya da kurutulduğunda kendiliğinden ince zarlar meydana getiren sentetik lateks polimerleri kullanılmaktadır (Sidney, 1981).
Eski bir betonla güçlü bir şekilde tutturulabiliyor olması, suyun ve parçalayıcı çözüntülerin betona sızmasını engelleyebilmesi LMC'nin en önemli özelliğidir. Polimer filmin kılcal gözenekleri ve küçük çatlakları astarlayarak, mükemmel bir şekilde LMC de sıvı sızıntısını engellediğine inanılır. Bu özellikler, LMC'yi deforme olmuş zemin, kaldırım ve köprü güverteleri onarımında çok tercih edilen bir materyal yapmaktadır (Mehta ve Monteiro, 2006).
PPCC olarakta adlandırılan LMC’lerde bağlayıcılığı sağlamak için (arcylics, sentetik Butadien kopolimer vb. gibi) polimer esaslı lateks kullanılabilir. Meydana gelen karışımın çeliğe ve eski betona yapışma kabiliyeti fazla olduğu gibi suya, tuza ve donma-çözülmeye karşı da dayanıklılığı fazladır. Su geçirimsizliği azdır. Bu malzemeler köprü güverteleri ve benzeri yerler için kaplama ve tamir (yamalama) amaçlı kullanılırlar (Ben-Dor, 1991).
2.2.2.3. Polimer emdirilmiş beton (PIC)
PIC polimerize edilmiş monomer ile sertleştirilmiş bir portland çimento betonun birleşmesi ve süzülmesi ile üretilir. PIC önceden dökülmüş, kalıcılığı ve gücü yüksek ürünlerin üretiminde ve köprü güvertesi yüzeyinin dayanıklılığının artırılmasında kullanılır (Mehta ve Monteiro, 2006).
Polimer emdirilmiş beton, sert zemin üzerindeki çöküntüler ve çatlaklar betonun gücünü dolayısıyla kalıcılığını azaltırsa bu çöküntülerin ve çatlakların polimer ile doldurulması, materyalin yapısını geliştirir. Sert betonda kılcal gözeneklerin ve çatlakların
oluşturduğu deformasyon sistemi çok eğri-büğrü ve dolambaçlıdır. Betondaki çatlakların içi boş değilse, akışkanlığı ve yapışkanlığı yüksek bir sıvının çatlakları kapatması zordur (Mehta ve Monteiro, 2006).
PIC’da önceden dökülmüş betonlara polimer emdirilmektedir. Betonun kılcal boşluklarına kadar nüfuz eden polimer, polimerize olmakta, geçirimsiz ve çok yüksek dayanımlı betonlar üretilmesine imkân vermektedir. PIC de kullanılan monomerlere; monomerler bir merkezden yayılan gama ışınlarına bırakılarak ve katalizör ve sıcaklık kullanılarak iki yöntemle polimerleştirme yapılabilir (Sidney, 1981). PIC de, in sitü yöntemiyle polimerleştirilen monomerler betona emdirilir; PIC ise daha bağlayıcılık özelliği için agregaya polimer ilave edilir (Ben-Dor, 1991).