Betonda Kullanılan Süperakışkanlaştırıcı Kimyasallar
BETONDA KULLANILAN SUPERAKIŞKANLAŞTIRICI KİMYASALLAR
Beton, katı parçacıkların (kaba agregalar) bir harç matrisinde süspanse edildiği çok fazlı bir materyal olarak kabul edilebilir. Harç matrisi, çimento macunu içindeki kum parçacıklarının süspansiyonu olarak daha ince bir matris şeklinde nitelendirilebilir ve çimento pastası olarak isimlendirilir. Beton, ayrıca, sert kum ve agrega parçacıklarının, bir çimento macunu matrisinde süspanse edildiği iki fazlı bir malzeme olarak da görülebilir. Günümüze dek beton kalitesinde sağlanan artışın önemli sebeplerinden biri kimyasal katkıların beton özellikleri üstüne yaptıkları iyileştirmelerden kaynaklanmaktadır. Kimyasal katkı maddesinin tanımı; betonun üretim aşamasında veya öncesinde betonun ana bileşenlerini oluşturan su, agrega, çimentonun yanı sıra betona katılan malzemeler olarak yapılmaktadır [ASTM C125-12, 2012]. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan kimyasal beton katkıları ‘‘normal su azaltıcı-akışkanlaştırıcı’’ veya ‘‘yüksek oranda su azaltıcı-süperakışkanlaştırıcı’’ olarak sınıflandırılan organik dispersantların oluşturduğu gruptur. Uzun bir süre, betonun daha kolay veya daha zor yerleştirilebilmesini ifade etmek üzere ‘işlenebilirlik’ terimi kullanılmıştır. Bununla birlikte, daha ayrıntılı bir şekilde incelendiğinde üç farklı işlenebilirlik değerlendirmesi önerilmiştir. Betonda elde edilmesi beklenen işlenebilirlik değeri, betonun kullanıldığı uygulamaya bağlıdır. Süperakışkanlaştırıcılar, betonun işlenebilirliğini geliştirmek için yaygın olarak kullanılır ve taze betonun su ihtiyacını azaltmak ve işlenebilirlik özelliklerinin geliştirmek için betonun vazgeçilmez unsuru haline gelmiştir. İşlenebilirlik süresi; betonun transmikserle taşınması, pompalanması, yerleştirilmesi ve dökümü gibi birçok proses aşamasında oldukça önemlidir. Süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkılar genel olarak 3 sınıfa ayrılır; 1. nesil olarak değerlendirilen lignosülfonatlar (yüksek oranda kullanım), 2. nesil olarak değerlendirilen melamin sülfonat formaldehit (MSF) ve naftalin sülfonat formaldehit (NSF) kondensatları ve 3. nesil olarak değerlendirilen polikarboksilatlar (PCE). Lignosülfonatlar doğal polimerlerdir ve 1990’larda kullanılmaya başlanmıştır. Betonda su azaltma yetenekleri yaklaşık %10 civarıdır ve özellikle hazır beton uygulamalarında işlenebilirlik süresini arttırmak için kullanılır. Performansları sentetik polimerlere göre daha limitli olmasına rağmen fiyatları daha düşük olduğu için kullanımları devam etmektedir. Sentetik polimerler olan polinaftalin sülfonat, polimelamin sülfonat ve vinil kopolimerleri, lignosülfonatlara göre daha yüksek dispersiyon etkileri olduğundan daha yüksek oranda su kesen süperakışkanlaştırıcılar olarak 1960’lardan itibaren kullanımı devam eden elektrostatik dipersantlardır [Gelardi and Flatt, 2016]. Betonda %30’a ulaşan oranda su azaltma yetenekleri vardır. Polikarboksilat ve akrilik kopolimerler, çok yönlü bir kimyasal yapıya sahiptir ve %40’a kadar su azaltma yetenekleri vardır. İyi tasarlanmış olan bir polikarboksilat, eşdeğer çimento yüzeyini kaplamakta polinaftalin sülfonata göre daha etkilidir. Bunun sebebi polikarboksilat ile daha kalın bir polimerik tabaka oluşturulması ve daha etkili bir sterik etki sağlanmasıdır.