Otojen İyileşme | Beton, dünya çapında en sık kullanılan yapı malzemelerinden biridir. Mukavemeti, dayanıklılığı, enerji tasarruflu olması, sürdürülebilirlik gibi ayırt edici özellikleri ile inşaat mühendisliği alanında çok geniş alanlarda kullanılır. Bu nedenlerle beton kullanımı her geçen gün artıyor.
Ancak bu sağlam maddenin de bir zayıflığı var:
Beton: her yıl çok büyük maliyetlere yol açan yıkıcı çatlamalara eğilimlidir.
Peki ya bu sorunu önlemek için, kendini iyileştiren bir beton üretirsek?
Başlığı okuduğumuzda bize inanılmaz gelebilir lâkin bu fikir göründüğü kadar inanılmaz değildir. Betonun nasıl oluştuğuna ve bu süreçten nasıl yararlanacağımıza dair bir anlayışı özetler.
Beton, agrega olarak adlandırılan kaba taş ve kum parçacıklarının, toz hâline getirilmiş kil ve kireç taşı karışımının birleşimi olan çimento ile karıştırılmasıdır. Bu karışıma su eklendiğinde, çimento bir macun oluşturur ve agregaları kaplar, hidrasyon olarak adlandırılan kimyasal reaksiyonla hızla sertleşir.
Sonuç olarak, ortaya çıkan malzeme yüzlerce metreye tırmanan yapıları gökyüzüne taşıyacak kadar güçlü bir şekilde büyür.
İnsanlar 4.000 yıldan fazla bir süredir çimento üretmek için çeşitli tarifler kullanıyor olsalar da, betonun kendisi şaşırtıcı derecede kısa bir ömre sahiptir. 20 ila 30 yıl sonra, beton büzülmesi, aşırı donma ve çözülme gibi doğal işlemler ve ağır yükler çatlamayı tetikleyebilir. Ve bu sadece önemli kırılmalar değil:
Küçük çatlaklar da tehlikeli olabilir. Beton, çelik takviyelerin etrafında sıklıkla bir destek olarak kullanılır. Bu betonda, küçük çatlaklar bile çeliği aşındıran ve yıkıcı çöküşe neden olan su, oksijen ve karbondioksiti kanalize edebilir. Sürekli kullanımda olan köprüler ve otoyollar gibi yapılarda, bu sorunları felakete yol açmadan tespit etmek büyük ve masraflı bir olay hâline gelir.
Ama bunu yapmamak da binlerce hayatı tehlikeye atar. Neyse ki, bu materyalin kendini düzeltmeye başlayabileceği yollarla denemeler yapıyoruz. Ve bu çözümlerin bazıları, betonun kendini iyileştirme mekanizmasından ilham alıyor. Su bu küçük çatlaklara girdiğinde, betonun kalsiyum oksitini nemlendirir.
Otojen İyileşme Nedir?
Çimentolu kompozitlerde çatlak oluşumunu takiben, hasarın oluştuğu bölgede yeni bir süreç başlar. Bu süreç içerisinde meydana gelen kimyasal, fiziksel ve mekanik reaksiyonlar çatlağın belli ölçülerde kapanmasını sağlayabilir. Bu şekilde gerçekleşen çatlak kapanmalarına betonun otojen iyileşmesi denir. Otojen iyileşme her tür betonda gerçekleşebilir. Fakat, iyileşmenin kalitesi ve otojen olarak iyileşebilecek çatlağın genişliği birçok çevresel ve yapısal faktöre bağlı olduğundan dolayı hiçbir zaman tam olarak öngörülememektedir.
Ortaya çıkan kalsiyum hidroksit, havadaki karbondioksit ile reaksiyona girerek, mikroskobik kalsiyum karbonat kristallerinin oluştuğu ve aşamalı olarak boşluğu doldurduğu otojen iyileşme denilen bir işlem başlatır. Ne yazık ki, bu kristaller 0,3 mm genişliğinden küçük çatlakları iyileştiremez. Malzeme bilimcileri, beton karışımına gizli yapıştırıcı ekleyerek bundan iki kat büyüklükteki çatlakları nasıl iyileştirebileceklerini buldular. Yapışkan dolgulu lifleri ve tüpleri karışıma koyarsak, bir çatlak oluştuğunda yapışır, yapışkan içeriğini serbest bırakır ve boşluğu kapatır.
Ancak yapışkan kimyasallar genellikle betondan çok farklı davranır ve zamanla bu yapıştırıcılar daha da kötü çatlaklara yol açabilir. Bu yüzden büyük çatlakları iyileştirmenin en iyi yolu, betonun kendisine yardım araçları vermektir.
Bilim insanları, bazı bakteri ve mantarların, otojen iyileşmede bulunan kalsiyum karbonat dâhil, mineraller üretebildiğini keşfettiler. Betonun deneysel karışımları, bu bakteriyel veya mantar sporlarını, yüzlerce yıldır uykuda durabilecekleri beton karışımlarındaki besin maddelerini içerir.
Çatlaklar ortaya çıktığında ve su betona damlatıldığında, sporlar çimlenmekte, büyümekte
ve onları çevreleyen besin çorbasını tüketmekte, kalsiyum karbonatın büyümesi için mükemmel koşulları yaratmak için yerel ortamlarını değiştirmektedir.
Bu kristaller yavaşça boşlukları doldurur ve kabaca üç hafta sonra, çalışkan mikroplar neredeyse 1 mm genişliğe kadar çatlakları tamamen tamir edebilir. Çatlaklar kapandığında bakteri veya mantarlar bir kez daha spor yapar ve hareketsizleşir.
Çatlaklar tekrar oluştuğunda yeni bir iyileşme döngüsüne başlamaya hazırdır. Bu teknik ile ilgili kapsamlı bir şekilde çalışılsa da, küresel beton üretimine dâhil edilmeden önce gitmemiz gereken bir yolumuz var. Ancak, bu sporlar betonu daha esnek ve uzun ömürlü yapmak için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu da beton üretiminin mali ve çevresel maliyetlerini büyük ölçüde azaltabilir.
Sonuç olarak, bu mikroorganizmalar, şehirlerimiz hakkında düşündüklerimizi yeniden düşünmemize ve cansız beton ormanlarımızı hayata geçirmeye zorlayabilir.
Kaynak
- https://kendiniiyilestirenbeton.blogspot.com/p/otojen-iyilesme.html
