Beton yapıların bakımında devrim yaratmayı ve çatlaklar doldurup onarım faturalarını düşürmeye vaat eden ‘kendi kendini iyileştiren beton’ şimdilik genişliği 1 mm’ye kadar olan çatlakları kapatabiliyor.
Kendi kendini iyileştiren betonu ticari olarak ilk kez sunan Hollanda’da faaliyet gösteren Basilisk gibi birkaç şirket bulunuyor. Bath Üniversitesi’nde altyapı malzemeleri profesörü olan Kevin Paine, yaklaşık on yıldır kendi kendini iyileştiren betonla ilgileniyor ve farklı bakteri türlerini kapsülleme konusunda uzman. Bu, Birleşik Krallık tarafından finanse edilen Materials for Life ve Resilient Materials for Life adlı iki proje aracılığıyla gerçekleşti. Programlar Cardiff, Cambridge ve Bradford Üniversitelerini de içeriyor.
Kendi kendini onaran beton uygulamaları
Tekniklerden bağımsız olarak kendi kendini iyileştiren beton, yalnızca genişliği 1 mm’ye kadar olan çatlakları kapatabiliyor. Prof. Paine: “Kendi kendini iyileştiren betonun iyi yanı, normalde çok küçük oldukları için tamir edemeyeceğiniz çatlakları onarması. Normal betonda, herhangi bir şey yapmadan önce onarım için büyümesini beklemek gerekiyor. Beton öyle tasarlanmalı ki daha büyük çatlaklara dönüşmeden müdahale edilebilmeli. Kendi kendini onaran beton, malzeme tasarrufunda bulunmanız anlamına geliyor. Bu beton teknolojisi çok miktarda neme maruz kalan köprü ve benzeri yapılarında onarımlarında önemli görevler üstlenebilecek” dedi.
Güney Avustralya Üniversitesi 1.4 milyar dolar tasarruf sağlanabileceğini duyurdu
Konu hakkında açıklamalarda bulunan Güney Avustralya Üniversitesi’nden (UNISA) Sürdürülebilir Mühendislik Uzmanı Prof. Yan Zhuge, kanalizasyon boruları için kendi kendini onaran beton çözümünü geliştirdiklerinden bahsetti. Zhuge, “Kanallardaki aşırı yük ve sıcaklık dalgalanmaları ve atık sudaki kükürt oksitleyici bakterilerden gelen asit, kullanılan boruları çatlatır. Buradaki zarar göre borularında onarımında bu beton teknolojisi kullanılabiliyor. Beton veya kullanılan malzemenin içeriğinde yer alan bakteriler bu malzemelerin yenilenmesinde katkı sağlıyor. Genelde bu tip yerlerde yaşanılan sorunlar ile başa çıkmak için geliştirilen onarım yöntemi oldukça işlevsel. Kendi kendini onaran beton teknolojisi kalsiyum hidroksit tozu ile doldurulan mikrokapsüller üzerinde çalışarak etki gösteriyor. Üniversitemizce yapılan araştırmaya göre yıllık bakım maliyetlerinde 1,4 milyar dolar tasarruf sağlayabileceği tahmin ediliyor” ifadelerini kullandı.
Kendi kendini onaran beton yaygınlaşacak mı?
Prof. Zhuge, kendi kendini iyileştiren betonun ticari uygulamalarda yaygın olarak kullanılmasının 10 yıldan fazla zaman alabileceğini belirtti ve kendi çalıştığı projenin tamamlanmasına üç yıl kaldığını söyledi. Fakat aynı araştırmayı farklı bir yerde yapan Prof. Paine, Birleşik Krallıkta biyoteknoloji firmaları ve katkı maddeleri üreten şirketlerle ortak çalışmalar sürdürüyor. Prof. Paine “Başka yerlerdeki araştırmalarda yer alan bakterilerden daha iyi olduğunu düşündüğümüz bakterilerimiz mevcut. Fakat daha fazla onarım yapılabilmesi için gram yerine kilogram sporu üretebilen firmalara ulaşmamız gerekiyor. Araştırmalarımız sonucu ürettiğimiz kendi kendini onaran beton teknolojisini hayata geçirmek isteyen inşaat şirketleri bulunuyor. Bu konudaki araştırmalarımız devam ediyor. Gelecekte, hiç kimse betona kendi kendini iyileştiren bir unsur eklenmesini düşünmeyecek. Bir standart haline gelecek” ifadelerini kullandı.
Kendi kendini onaran beton teknikleri
Betonda kendi kendini iyileştirmeyi desteklemek için dört farklı teknik uygulanıyor. Bunlar:
Kapsüller: Çeşitli iyileştirici maddeler içeren kapsüller beton karışımlara ekleniyor. Betonda çatlaklar oluştukça, kapsüller yırtılarak iyileştirici maddeleri serbest bırakıyor ve çatlaklar tekrar onarılıyor. Kullanılan kapsüller, sodyum silikat gibi malzemeleri serbest bırakmak için çözünen jelatin türü malzemelerden yapılabiliyor. Sodyum silikat ile sudaki kalsiyum hidroksit reaksiyona giriyor ve ardından çimento hidrasyonunun ana ürünü olan kalsiyum silikat hidrat jeli oluşturuyorlar. Tekniğin dezavantajı, kapsüller bir kez patladığında betonun daha fazla kendi kendini iyileştirememesidir.
Bakteriler: Beton, besin maddelerinin yanı sıra agrega parçacıklarına aşılanmış uykuda olan bakteri türleri ile karıştırılabilir. Çatlaklar oluştukça ve su betona nüfuz ettikçe, besinler çözülür. Bakteriler için besin kaynağı sağlayarak çatlakları doldurmak için kalsiyum karbonat üretmelerine neden olurlar.
Şekil hafızalı polimerler: Şekil hafızalı polimerler, betona küçük kanallar halinde yerleştirilebilir veya içindeki takviyelere bağlanabilir. Beton çatladıkça ve polimerler esnedikçe, bir ısıtma teli sistemi polimerlerin tekrar büzülmesine ve yapıyı yeniden şekle sokmasına neden olur.
Damar: Betonda yapay olarak oluşturulan kanallar, pompaların iyileştirici maddeleri, beton hasar gördüğünde pompalamasına ve çatlakları tekrar kapatmasına olanak tanır. Daha önceki yinelemelerde bu iyileştirici etkenleri içeriye aktarmak için yapının dışına pompalanır. Yerleştirmeyi içerirken, araştırmacılar daha gelişmiş mini vasküler ağlara geçerler. Bunlar, içi boş bağlara sahip 3D baskılı tetrahedral birimler şeklini alır. Betondaki mekanik gerilmeler belirli bir eşiği geçtiğinde bakteriyel iyileştirici maddeleri depolar, korur ve serbest bırakır.
