TR2023005586A2 - Beton sahada hizli onarim sağlayan kalsi̇yum alümi̇nat çi̇mentosu esasli harç kompozi̇syonu - Google Patents

Abstract

Buluş, havaalanı gibi büyük beton trafik alanlarının çok kısa sürede yenilenmesi için pist, araç yolu ve uçak park sahaları gibi gereken her yerde kullanıma uygun, ağırlıkça %10-50 kalsiyum alüminat çimentosu, %2-10 lityum tuzu, %5-25 priz hızlandırıcı katkı, %30-75 agrega içeren beton harç kompozisyonu ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME BETON SAHADA HIZLI ONARIM SAGLAYAN KALSIYUM ALÜMINAT ÇIMENTOSU ESASLI HARÇ KOMPOZISYONU Teknik Alan Bulus beton sahada hizli onarim saglayan kalsiyum alüminat çimentosu esasli harç kompozisyonu ile ilgilidir. Bulus özellikle, havaalani gibi büyük beton trafik alanlarinin çok kisa sürede yenilenmesi için pist, araç yolu ve uçak park sahalari gibi gereken her yerde kullanima uygun, kalsiyum alüminat çimentosu esasli harç kompozisyonu ile Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde havaalani gibi yogun trafik altindaki büyük beton alanlari çalisma saatleri boyunca her zaman çalisir durumda kalmalidir. Havaalani pisti, araç yolu ya uçak park sahalari gibi beton alanlarda meydana gelecek bir bozulmanin onarimi sadece geceleri mümkün olmakta devaminda ilgili alanin devre disi kalmasina sebep olmaktadir. Portland çimentosu, köprü dösemeleri, kaldirim yol yüzeyleri ve beton yapilarin dis duvarlari gibi çok fazla korozyon veya erozyonun meydana geldigi alanlarin onarimi veya güçlendirilmesi için onarim islerinde yaygin olarak kullanilmaktadir. Bununla birlikte, dayanimli Portland çimentosu, genel çimentoya kiyasla üstün islenebilirlik avantajina sahiptir, ancak priz süresinin yüksek olmasi ve yüksek su geçirgenligi nedeniyle açik beton sahalarin onarimlarinda yetersiz kalmaktadir. Kalsiyum Alüminat Çimentosu eklenmesi ile Portland Çimentolsunun priz hizlanma mekanizmasi degisir. Yalniz Portland Çimentosu ile hazirlanan karisimlar; yüksek sicaklik, erken mukavemet, hizli priz ve çatlaksiz yapi gibi farkli ihtiyaçlara farkli çözümler sunma konusunda yetersiz kalabilir. Bu sebeple; Portland Çimento Kalsiyum Alüminat Çimentosu ve kimyasal katkilarin farkli oranlarda birlesmesiyle baglayici sistemler olusturulmustur. Kalsiyum alüminat çimento (CAC), uygun oranlarda, alüminli ve kalkerli malzemelerin bir karisiminin sinterlenmesi ve elde edilen ürünün ince bir toz halinde ögütülmesi ile elde edilir. Portland çimentolari (OPC) ile karsilastirildiklarinda, yillik kalsiyum alüminat çimento üretimi çok azdir. Ancak Portland çimento performansi ile kiyaslandiklarinda özel uygulamalarda tercih edilen benzersiz özelliklere sahiptirler. Geleneksel harçlarda kullanildiklarinda düsük sicakliklarda bile hizli mukavemet gelisimi, yüksek sicaklik direnci, yüksek refrakter performansi, agresif kosullara direnç saglamaktadir. Kalsiyum alüminat çimentosu ayrica Portland çimentosu ve kalsiyum sülfat dahil olmak üzere diger mineral ve katkilar ile farkli kombinasyonlar halinde yaygin olarak kullanilir. Bu tür kullanimlarda CAC'lar ile hizli sertlesme, erken yüksek mukavemet, kontrollü genlesme ve büzülmeye karsi direnç saglanmaya çalisilmaktadir. sertlesen çimento beton bilesimi ve bunu kullanan bir yol kaplamasi bakim yapim yöntemi açiklanmaktadir. Ilgili patentte bahsedilen hizli sertlesen baglayici kompozisyonu; agirlikça %10-60 normal granüler Portland çimentosu; agirlikça %5-50 kalsiyum sülfoalüminat; agirlikça %1-40 kalsiyum alüminat çimentosu; agirlikça %1-40 serisit; agirlikça %1-40 yüksek firin cürufu tozu; sodyum karbonat içermektedir. Ilgili patentte Portland çimentosu kullanildigi için çok sayida mineral ve katkiya ihtiyaç duyulmustur. Ayrica açik alanlarda kullanimda reçeteye ek bir genlesme ajani ve bir büzülme azaltici ajan kullaniminin gerekliligi açiklanmaktadir. Portland ve kalsiyum alüminat çimentosu karisimlarin açik alan onariminda priz süresinin yüksek kalmasi sadece kalsiyum alüminat çimento esasli kompozisyonlarin gelistirilmesini gerekliligini dogurmustur. Temel olarak çimento ve suyun bir araya gelmesi ile elde edilen çimento hamuru önce plastik bir kivam alir ve aralarinda hidratasyon reaksiyonlari baslar. Bu reaksiyonlar çimento hamuruna baglayicilik yani dayanim kazanma özelligi verirler. Hidratasyonun hizi ve ne kadar mükemmel olacagi çimento inceligine, çimento miktarina, çimentonun kompozisyonuna baglidir. Ancak ortamin isi ve nem oranindan da etkilenir. Yüksek nem oranina maruz kalan bütün hidrolik baglayicilar prehidretasyona (yaslanma) ugrarlar. Kalsiyum alüminat çimentolari Portland çimentolar ile kiyaslandiginda daha reaktif olduklarindan ve performanslari erken beklendiginden nem etkisi daha hizli fark edilir. Kalsiyum Alüminat çimentolarinin yaslanmaya olan etkileri; dogru mineraloji ve reçete tasarimlari ile azaltilabilir. Açik beton sahalarda hizli onarimi saglamak için kalsiyum alüminat çimentosu esasli, yüksek erken dayanim, hizli kuruma, büzülme önleme özellikleri saglayan harç reçetelerinin gelistirilmesine ihtiyaç bulunmaktadir. Sonuç olarak, yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Amaci Bulus, mevcut durumlardan esinlenerek olusturulup yukarida belirtilen olumsuzluklari çözmeyi amaçlamaktadir. Bulusun amaci havaalani gibi büyük beton trafik alanlarinin çok kisa sürede yenilenmesi için pist, araç yolu ve uçak park sahalari gibi gereken her yerde kullanima uygun, kalsiyum alüminat çimentosu esasli harç kompozisyonu saglamaktir. Kalsiyum alüminat çimentosu ile geleneksel betonun aksine çok daha hizli sertlesir ve istenen açik kalma süresine bagli olarak 1-2 saat sonra tamamen doldurulabilir. Diger hizli priz alan beton türleri ile karsilastirildiginda betonun yerlestirilmesi ve hazirlanmasi için yeterli zaman saglar. Bu nedenle hizli priz alan bulus konusu kompozisyon büyük beton trafik alanlarinin çok kisa sürede yenilenmesi gereken her yerde uygundur. Içerigindeki bilesenler sayesinde geleneksel betonun kullanim ömrünü de uzatir. Yukarida anlatilan amaçlari yerine getirmek üzere bulus, beton sahada hizli onarim saglayan kalsiyum alüminat çimentosu esasli beton harç kompozisyonu priz hizlandirici katki, %30-75 agrega içermektedir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusa konu olan harç kompozisyonu tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak açiklanmaktadir. Bulus, yol ile havaalani sahalarinda beton onarim projelerinde yüksek erken dayanim talebine cevap verebilen kalsiyum alimünat çimentosu esasli harç kompozisyonu ile ilgilidir. Tablo 1. Bulus konusu harç kompozisyonu Içerik Agirlikça (%) Kalsiyum alüminat çimentosu 10-50 Lityum tuzu 2-10 Priz hizlandirici katki 5-25 Bulus konusu harç kompozisyonunda kullanilan kalsiyum alüminat çimentolari (CAC); Portland çimentolari (OPC) ile kiyaslandiklarinda kimyasal, fiziksel ve mineralojik olarak farklilasirlar. Portland çimentosunun ana hammaddeleri kil ve kalkerdir. Hammaddelerden kaynakli ana oksitleri ise CaO ve Si02ldir. Kalsiyum alüminat çimentosu üretiminde ise bir alümina kaynagi olan boksit, hammadde olarak kullanilir. Ana oksit ise Al203ltür. Üretiminde kullanilan hammaddelerin farkli olmasi nedeni ile kalsiyum alüminat çimento ve Portland çimentolarin mineralojik özellikleri de farklidir. Tüm kalsiyum alüminat çimentolari agirlikli olarak mono kalsiyum alüminat yani CA fazi içerir. Portland çimentolari (OPC) ise hammaddeden gelen bilesenlere bagli olarak CBS ve C2S fazlarini içerirler. Portland çimentolari kalsiyum ve silisyum oksitleri ile C2S ve CSS fazlarini olusturarak, su ile tepkimeye girdiginde C-S-H ve C-H hidratlarinin elde edilmesini saglar. Kalsiyum alüminat çimentosu temel olarak kalsiyum ve alüminyum oksitleri ile monokalsiyum alüminat (CA) olusturarak, su ile birlestirildiginde kalsiyum alüminat hidratlari olusturur. Kalsiyum alüminat çimentosunun tüm tipleri için ana faz monokalsiyum alüminat (CA) fazidir ve çimentonun temel özelliklerinden sorumludur. Bir diger faz olan mayenit fazi (C12A7) genellikle su ile hizli reaksiyona girer ve ayrica kalsiyum alüminat hidratlarin çekirdeklenmesinde önemli rol oynar. Kalsiyum alüminat çimentosunun bilinen en önemli özelligi dayanim gelisimini 24 saatte tamamlamasidir. Öyle ki; Portland çimentosunun 28 günde kazandigi dayanimin çok daha fazlasi kalsiyum alüminat çimento ile 24 saatte elde edilebilir. Bu sebeple soguk hava ve erken yas yüksek mukavemet gerektiren tünellerde, yol uygulamalarinda ve saha betonlarinda kullanima uygundur. Bulus konusu harç kompozisyonunda tercih edilen Kalsiyum alüminat çimentosu ayarlanabilir priz süresi, 1300Cye kada r termal dayaniklilik, yüksek erken ve nihai dayanim, yüksek asinma direnci saglamaktadir. Kullanilan kalsiyum alüminat çimentosu 6 saat içerisinde çok yüksek mukavemet degerlerine ulasir. Mukavemetin %95lini ilk 24 saatte kazanmaktadir. Sifirin altinda hava sicakliklarina (-5(C,ye kadar) sahip kis kosullarinda bile kolay uygulama gibi çesitli avantajlar saglar. Tercih edilen kalsiyum alüminat çimentosunun teknik spesifikasyonlari asagidaki gibidir: Faz Kompozisyonu: Ana Mineral Faz : CA Yardimci Mineral Faz : C12A7,C4AF Kimyasal Kompozisyon: s 3.El s "1.El 5 DE 5 ELS Fiziksel ve Mekanik Özellikler: EIIJ mikiian alakta kalinti [%1 s 4.El EN lEiE-E Blaina [izmîx'g] a EEÜÜ EN 1515-5 Bulus konusu harç kompozisyonunda kullanilan agrega; kalsiyum alüminat klinkeri ile elde edilen agrega ürünüdür. Temel özelligi reçetelerin mükemmel tane boyut dagilimini elde edebilmeleri için optimize edilebilmesidir. Yüksek performansi ile 1250 C sicakliga kadar bütünlügünü koruma özelligine sahiptir. Kalsiyum Alüminat çimentosu ile toplam kompozisyonda agirlikça %30-75 oraninda birlikte kullanildiginda yüksek erken dayanim, yüksek sicakliga direnç ve sistemin toplam asinma direncini artiirilmasini saglamaktadir. Tercih edilen agreganin teknik spesifikasyonlari asagidaki gibidir: Faz Kompozisyonu: Ana Mineral Faz : CA Yardimci Mineral Faz : C12A7, C2AS, C4AF Kimyasal Kompozisyon: 3.El S 1.El SÜE 5 DE Fiziksel ve Mekanik Özellikler: | Eer'Llik [M uhs] | 5 15 Bulus konusu harç kompozisyonunda kullanilan Priz hizlandirici katki taze betonun priz süresini kisaltarak çimentolu sistem içerisinde hidratlarin olusma hizini arttirirlar. Kürlenme süresini kisaltirlar. Özellikle kis aylarinda kullanimi avantaj saglamaktadir. Bulus konusu kompozisyon kapsaminda kullanilan priz hizlandiricilar kalsiyum klorit, sodyum nitrat ve kalsiyum nitrat içeren gruptan seçilen birey veya kombinasyonlardir. Tercih edilen priz hizlandirici katkinin içerigi ve teknik spesifikasyonlari asagidaki gibidir: Priz hizlandirici katkinin bulus konusu harç toplam kompozisyonda agirlikça % -25 oraninda kullanimi priz süresini kisaltip, nihai dayanimini artirarak bulus konusu kompozisyonunun erken dayanim performansini artirmaktadir. Bu oranin altinda priz gecikmesi yasanirken, bu oranin üzerinde kullanildiginda ise ani sertlesme yasanmaktadir. Bulus konusu harç kompozisyonunda kullanilan lityum tuzu, lityum karbonat, lityum hidroksit, lityum klorür içeren gruptan seçilen birey veya kombinasyonlardir. Bulus konusu harç kompozisyonunda priz hizlandirici katki ile sinerjik etki yaratan kuru toz halinde üretilen ekonomik Lityum karbonat (Li2003) tercih edilmektedir. Lityum Karbonat ilave edilmesi sistem içindeki hidrasyon sürecini hizlandirmaktadir. Erken priz almasi istenen zemin uygulamalarindaki harçlarda, soguk havalardaki uygulamalarda harcin erken priz almasi saglanarak don tehlikesinden dogabilecek olumsuz etkileri en aza indirebilmek için üretilen özel harçlarda, yüksek mukavemet istenen harçlarda, betonun çok hizli priz almasini saglayabilir. Lityum karbonatin bulus konusu harç toplam kompozisyonda agirlikça %2-10 oraninda kullanimi priz süresini kisaltip, nihai dayanimini artirarak bulus konusu kompozisyonunun erken dayanim performansini artirmaktadir. Bu oranin altinda erken dayanim gecikmesi yasanirken, bu oranin üzerinde kullanildiginda ise islenebilirlik bozulmaktadir. Bulus konusu harçkompozisyonu ile hazirlanan örneklerde kompozisyondaki kuru maddeler (çimento, agrega, lityum karbonat) homojen sekilde karistirilmaktadir. Priz hizlandirici katki ise su içerisinde çözündürülerek ya da su ile ayni anda kuru karisima karistirilarak eklenmekte ve beton harci hazirlanmaktadir. Örneklerin olusturuldugu beton reçetesi içerigi asagidaki tabloda verilmistir. Beton 45 dakikaya kadar islenebilir kalmaktadir ve vibrasyon ile yerlesebilir durumdadir. Lityum karbonatin karisimin içinde homojen dagilabilmesi gerekmektedir. Kalsiyum alüminat çimentosunun hidratasyon isisi yüksek oldugu için kürlemenin iyi yapilmasi gerekmektedir. Özellikle beton dökümü tamamlandiktan sonra beton yüzeyi sulanip branda ile kapatilmalidir. Basinç dayanimlari örnekler su ile birlestikten 2 saat sonra ve 6 saat sonra bakilmistir. Tablo 2. Bulus kapsaminda hazirlanan örnekler Çimento Kaynagi Kalsiyum Alüminat Çimentosu Çimento Dozaji %10-50 Priz hizlandirici %5-25 Lityum tuzu %2-10 Teorik Birim Agirlik Kivam 10-20cm Su miktari 150-200 kg/m3 Oda Sicakligi 23°C Beton Sicakligi 25,6°C Hava orani %2,3 Beton reçetesi dayanim degerleri 1 Saat 215 MPa 2. Saat 2 20 MPa 3. Saat 2 25 MPa 6. Saat 2 34 MPa Bulusun bir örneginde beton harç kompozisyonu agirlikça %30 kalsiyum alüminat çimentosu, %5 Iityum karbonat, %15 priz geciktirici ve %50 agregadan olusmaktadir. 150-200 kg/m3 su içerecek sekilde hazirlanan beton karisimi 1 saatte 17.5 MPa, 3 saatte 26,3 MPa mukavemet degerine ulasmistir. Elde edilen bu beton 30 dk islenebilir niteliktedir. Bulusun diger bir örneginde beton harç kompozisyonu agirlikça %.30kalsiyum alüminat çimentosu, %5 Iityum karbonat, %20priz hizlandirici ve %45 agregadan olusmaktadir 150-200 kg/m3 su içerecek sekilde hazirlanan beton karisimi 1 saatte 15 MPa, 3 saatte 25 MPa mukavemet degerine ulasmistir. Elde edilen bu beton 45 dk islenebilir niteliktedir. TR TR TR

Claims (1)

1.STEMLER . Beton sahada hizli onarim saglayan kalsiyum alüminat çimentosu esasli beton harç kompozisyonu olup özelligi; agirlikça %10-50 kalsiyum alüminat çimentosu, %2-10 lityum tuzu, %5-25 priz hizlandirici katki, .Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; bahsedilen kalsiyum alüminat çimentosu Blaine degeri 22600g/cm2 dir. . Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; bahsedilen agrega 57,5 sertlik degerinde kalsiyum alüminat agregasidir. . Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; bahsedilen priz hizlandirici kalsiyum klorit, sodyum nitrat ve kalsiyum nitrat içeren gruptan seçilen birey veya kombinasyonlardir. . Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; lityum tuzu, lityum karbonat, lityum hidroksit, lityum klorür içeren gruptan seçilen birey veya kombinasyonlardir. Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; 150-200 kg/m3 su ile hazirlanan kompozisyonun S 45 dk islenebilir olmasidir. Istem 1le uygun kompozisyon olup, özelligi; 150-200 kg/m3 su ile hazirlanan kompozisyonun 1 saatte 215 MPa, 3 saatte 2 25 MPa dayanim degerleri saglamasidir. TR TR TR