Alkalilerle aktive edilmiş bağlayıcılar keşfedildikten sonra (1958), eski Sovyetler birliği, Çin ve bazı diğer ülkelerde ticari olarak üretilmiş ve çeşitli inşaat projelerinde kullanılmıştır. 1999-2000 yıllarında bir grup Ukraynalı bilim adamı, alkalilerle aktive edilmiş YFC betonu ile inşa edilmiş birçok beton yapıyı incelemiştir. Bunlar arasında, drenaj kollektörü (1966, Odessa, Ukrayna), yem deposu, demiryolu şev betonu ve yerinde dökme beton inşaat alanları (1982), biri 2 katlı diğeri 15 katlı konut inşaatı (1960), 1999-2000 yılları arasında yapılmış inşaatlar ve betonlar, ağır yüklü (50-60 ton) kamyon trafiğine açık döşemeler (1984), 24 katlı konut binası (1994) ve ön gerilmeli donatılı beton demiryolu traversleri (1988) de mevcuttur. Tüm AAC betonlarının hala iyi performansa sahip olduğu ve aynı bölgede PÇ ile yapılan betonların performansını aştığı görülmüştür. Bu yapılardan alınan örnekler üzerinde yapılan mikroyapı incelemeleri ve performans deneyleri, bu betonların
performanslarının kullanılan hammaddeye, servis koşullarına ve yaşa bağlı olduğunu göstermiştir. Shi, Krivenko ve Roy (2006) “Alkali-Activated Cements and Concretes” adlı kitabında AA-YFC betonlarından üretilen önemli yapılar hakkında aşağıdaki bilgiler verilmiştir.
1986-1994 yılları arasında “Tsentrmetallurgremont” sanayi şirketi AA-YFC betonlarından çeşitli çok katlı konut inşaatları yapmıştır. Rusya’nın Lipetsk şehrindeki 16, 20 ve 24 katlı (Şekil 3.9) üç çok katlı bina 2000 yılında incelenmiştir. Bu üç binanın dış duvarları yerinde dökme AA-YFC betonudur. Kat döşemeleri, merdivenler ve diğer kısımları ise prefabrike AA-YFC betonudur. YFC dozajı 450 kg/m3 olup, aktivatör olarak soda çözeltisi kullanılmıştır. Betonların proje dayanımı 25 MPa’dır. 2000 yılında yapılan incelemeler, dayanım açısından proje dayanımının aşıldığını, beton yüzeyinde çatlama ve bozulmanın oluşmadığını göstermiştir.
Şekil 3.9 AA-YFC betonu ile inşa edilmiş 24 katlı bina, Berezinsa caddesi 2, Lipetsk, Rusya, 1994 (Shi, Krivenko ve Roy, 2006).
1974 yılında Polonya’nın Krakow şehrinde, duvar panelleri ve kat döşemeleri AA-YFC betonundan imal edilmiş betonarme bir depo yapısı imal edilmiştir. Aktivatör olarak Na2CO3 kullanılmıştır. YFC dozajı ise 300 kg/m3’tür. Prefabrik olarak üretilen elemanlar 70 ºC sıcaklıkta 6 saat süreyle kür edilmiştir. Binanın dış kısmındaki panel elemanlardan alınan karotlar üzerinde yapılan deneyler basınç dayanımının 28. günde 23 MPa, 27 yılda ise 43 MPa olduğunu göstermiştir. Karbonatlaşma derinliği ise 27 yılda 11 mm olarak bulunmuştur. Ana hidratasyon ürünü olarak yoğun C-S-H fazı tespit edilmiştir. Ayrıca, CaCO3 ve thomsonite tespit edilmiştir. Mikro çatlak görülmemiş, hamur-agrega ara yüzeyinin çok yoğun olduğu ve donatılarda korozyon oluşmadığı gözlemlenmiştir.
1988 yılında, Rusya’nın St Petersburg ve Moskova şehirleri arasındaki bir kısımda AA-YFC betonundan imal edilmiş demiryolu traversleri kullanılmıştır. Aktivatör olarak sodyum metasilikat kullanılmıştır. YFC dozajı 500 kg/m3’tür. Dizayn dayanımı 45 MPa’dır. On üç yıl sonra yerinde yapılan incelemeler, bu elemanların iyi durumda olduğunu, çatlak, soyulma vb. kusurlar içermediğini, dayanımının ise 82 MPa olduğunu göstermiştir.
Duvarcılık işlerinde kullanılan blok veya yarı blok elemanlar gibi AA-YFC’den imal edilmiş ticari ürünlerin üretimi 1960 yılında Ukrayna’da “Azovshelozobeton” şirketine bağlı “Stroydetal” imalathanesinde başlamıştır. Bu blok elemanlar konutlarda, depolarda, bahçe duvarlarında vb. kullanılmıştır.
Rusya’nın Magnitogorsk şehrinde 1984 yılında AA-YFC betonundan iki yol yapılmıştır. Bir kısım yol 60-80 ton dingil yükü olan araç trafiğine maruz olup, 45-50 cm kalınlıkta imal edilmiştir. YFC dozajı 500 kg/m3’tür. Aktivatör olarak soda-alkali çözeltisi kullanılmıştır. Betonlar kamyonlarla taşınarak döküm yerine getirilmiş, vibrasyonla sıkıştırılmış ve doğal iklim koşullarında priz almış ve sertleşmiştir. Dizayn dayanımı 30 MPa olup, 16 yıl sonra yapılan incelemede 86 MPa basınç dayanımı elde edilmiştir. Donatıda korozyon, çatlama, pullanma ve diğer etkiler gözlenmemiştir. Ternopol şehrinde endüstriyel bir bölgede 1984-1990 yılları arasında AA-YFC betonu ile yollar yapılmıştır. 1999 yılında aynı bölgede ve aynı yıllarda yapılan PÇ betonu ile AA-YFC betonları karşılaştırılmıştır. AA-YFC
betonları gayet iyi durumdayken, PÇ betonlarının ciddi şekilde hasar gördüğü görülmüştür (Şekil 3.10).
Ukrayna’nın Odessa şehrinde 1965 yılında AA-YFC betonundan deniz sahili şeridinde 33 km uzunluğunda drenaj kolektörü imal edilmiştir. Bu yapıların dizaynı ve inşası metro tünellerine benzer olup, karmaşık, pahalı ve teknik olarak imali zor yapılardır. Yaklaşık olarak 40 adet AA-YFC boru prefabrike olarak üretilmiş ve kullanılmıştır. Otuz dört yıl sonra yapılan incelemeler, beton boruların görünümünün iyi durumda olduğunu, görsel olarak korozyon oluşmadığını göstermiştir. Dizayn dayanımı 40 MPa olan betonun, inceleme anında dayanımının 62 MPa olduğu görülmüştür.
Şekil 3.10 Endüstriyel bir bölgede AA-YFC ve PÇ betonu ile üretilmiş yollar, Ternopol, 1984 (Shi, Krivenko ve Roy, 2006).
Ukrayna’da çiftçilerin kullandıkları yem depolarının inşasında, 1982 yılında AA-YFC betonları kullanılmıştır. Betonarme panel elemanlardan oluşan bir yapıda 2000 ton AA-YFC betonu kullanılmıştır. Aktivatör olarak, soda - potasyum çözeltisi kullanılmıştır. Dizayn dayanımı 30 MPa olan yapıdan 18 yıl sonra alınan numuneler üzerinde yapılan deneyler dayanım değerinin 39 MPa olduğunu göstermiştir. Yemlerin fermantasyonu kuvvetli organik asitlerin oluşumuna neden olarak betonun bozulmasına yol açmaktadır. Aynı zamanda, araç trafiği panel elemanlar üzerinde dinamik yüklere neden olmaktadır. AA-YFC betonlarından üretilen panellerde 18 yıl sonra herhangi bir bozulma oluşmazken, PÇ betonlarıyla üretilen panellerde betonda bozulma ve donatıda paslanma oluşmuştur (Şekil 3.11).
PÇ betonu AA-YFC
Şekil 3.11 Yem deposu yapımında kullanılan donatılı AA-YFC ve PÇ betonu ile üretilmiş paneller, Oblast, Ukrayna, 1982 (Shi, Krivenko ve Roy, 2006).
1978 yılında Rusya’nın Berezovo şehrinde otoklavla üretilmiş gözenekli AA-YFC betonlarından yapı malzemeleri üretilerek satışa sunulmuştur. Aktivatör olarak soda üretim atıkları kullanılmıştır. Yoğunluğu 300 ile 1200 kg/m3 arasında değişen ve dayanımı 36 MPa değerine ulaşan betonlar üretilmiştir.
1981-1983 yılları arasında AA-YFC bağlayıcıları ve kaolin lifleri kullanılarak
refrakter özellikte AA-YFC betonları üretilmiştir. YFC, öğütülmüş serpantin kayası
ve kaolin lifleri birlikte öğütülmüş ve %10 sodyum metasilikat çözeltisi ile aktive edilmiştir. Sıcaklığın 867-950 ºC arasında olduğu servis koşullarında, AA-YFC betonları 9 ay, alüminli çimento ile üretilen betonlar ise 1 ay servis ömrü sunabilmiştir.
AA bağlayıcılar petrol kuyusu çimentosu olarak, Kırgızistan ve Tacikistan’da kullanılmıştır. AAH’lar YFC, soda külü ve kumdan oluşmuştur. Bir günlük basınç dayanımı 11-18,5 MPa arasında değişmektedir.
Bu betonların üretim prosesi geleneksel Portland çimentosu betonlarıyla oldukça benzerdir. Kullanılan aktivatör karışım suyu ile birlikte ilave edilebilir. Üretiminde geleneksel Portland çimentoları ile üretilen betonların üretiminde kullanılan araç ve gereçlerin kullanılabileceği bu betonların ülkemizde henüz üretimi yapılmamıştır.
48
BÖLÜM DÖRT
ALKALĐ AKTĐVASYON YÖNTEMĐYLE ÜRETĐLEN BAĞLAYICILARIN DIŞ ETKĐLERE DAYANIKLILIĞI
Portland çimentoları ile dünyanın kabuğunu oluşturan ana kayanın mineral bileşimi farklıdır. Portland çimentosunun ana hidratasyon ürünü C-S-H ve Ca(OH)2 iken, ana kaya alkaliler içeren zeolitik malzemelerdir. Alkalilerle aktive edilmiş harç ve betonların dayanıklılığının nedeni zeolitik malzemelerin oluşumu olabilir (Roy, 1999).
Langton ve Roy (1984) tarafından eski bağlayıcılar üzerinde yapılan çalışmalarda, puzolanik Roma çimentosu harç ve betonlarında analsim tespit edilmiştir. Çeşitli antik çimentolarda zeolitin varlığı, ana fazların zeolit benzeri malzemelere uzun dönemli dönüşümünün son kalıcı ürününün zeolit olduğunu göstermiştir.
Đtalya, Yunanistan, Kıbrıs ve Mısır’daki tarihi yapıların durabilitesi üzerine yapılan incelemeler, modern betonla tamir edildiğinde antik harç ve betonların aşırı korozif koşullardan etkilenmediğini, ancak tamiratta kullanılan tamir harç ve betonlarının ise sadece 10 yıl civarında harap olduğu görülmüştür (Roy, 1999).
Çeşitli olumsuz dış etkilere karşı AA-YFC harç ve betonlarının dayanıklılığı aşağıda özetlenmiştir: