
BETONUN TARİHÇESİ
UHPC terimi, Ultra Yüksek Performanslı Elyaf Takviyeli Beton anlamına gelir. Bu terim, her kelimenin gerçek anlamının ötesinde gizlenen ve somut teknolojik altyapıya dayalı olarak daha fazla açıklama gerektiren çeşitli özellikleri ve teknolojileri kapsar. Bu makalede, UHPC’nin doğuşuyla sonuçlanan sürekli sürecin geniş bir perspektifini ve bu terimin gerçekte ne anlama geldiğinin bir tanımını sunmaya çalışıyoruz. Geleneksel betonun UHPC’ye dönüşmesinin yolu ve nedenleri, UHPC’yi anlamaya başlamak için atmamız gereken ilk adımdır.
Betonun tarihi Roma İmparatorluğu’na kadar uzansa da günümüzde kullanılan modern betonun tarihinin, Joseph Aspdin’in Portland çimentosu adlı bir malzemeyi patentlemesi ile 1824 yılında başladığı düşünülebilir. Kalsine edilmiş ve ince parçacıklar halinde öğütülmüş belirli bir oranda kireçtaşı, kil ve diğer minerallerin karışımından oluşuyordu. Bu çimentonun çakıl, tuğla tozu, kum, kırma taş veya diğer agregalarla karıştırılarak şimdi beton dediğimiz şeyi üretmesi uzun sürmedi.
Betonun mühendis uygulamalarında kullanılmasıyla ilgili temel sorunlar, düşük çekme mukavemeti ve malzemenin süneklik eksikliği ile ilgiliydi. 19. yüzyılın ortalarında araştırmacılar, beton karışımına metalik bir takviye ekleyerek bu sorunların kısmen çözülebileceğini fark ettiler. Muhtemelen günümüzde ‘betonarme’ olarak bilinen şey, 1849 yılında büyük saksılara çelik çubukların bir kısmından oluşan demir donatı ekleyen Fransız bahçıvan Joseph Monier ile başlamıştır. 1853, hala ayakta.
Bu uygulamada duvarları tek parça halinde tutmak ve betona mukavemet kazandırmak yerine hacim kazandırmak için çelik kullanılmıştır. Daha sonra çelik çubuklarla betonarme kullanmanın ana avantajları, esas olarak Monier ve Hennebique tarafından kirişler, borular, kazıklar ve döşeme plakaları için çeşitli patentli inşaat yöntemlerinin geliştirilmesiyle gösterildi. Günümüz yapı teknolojisinin temelleri bu gelişmelerle atılmıştır. 19. yüzyılda çeliğin betonla birleşmesi, 20. yüzyılın mükemmel yapı malzemesi olan betonun gelişmesini sağlamıştır.
Bilim adamları ve mühendisler, 20. yüzyıl boyunca beton teknolojisini ve tasarımını geliştirmeye odaklandılar. Bu süre zarfında beton matrisin özellikleri de düzeldi: Ancak beton ve betonarme ile ilgili bazı sorunlar devam etti. Bunlar ağırlık, düşük çekme/basınç dayanımı, yüksek ağırlık/dayanım oranı, zayıf hacimsel kararlılık, zayıf tokluk ve yetersiz tokluktur.
Bilim adamları ve mühendisler betondaki bu eksiklikleri gidermek için çok çalıştılar ve bunu kısmen de olsa başardılar.
Nasıl?
Artan basınç dayanımı
Karışıma lif ekleme
Betondaki partikül yoğunluğunu optimize ederek.
Beton basınç dayanımını artırma yarışı, çekme dayanımı, kesme dayanımı veya bağ dayanımı gibi diğer özellikleri de artırdığı için 20. yüzyılın ortalarında başladı. 1980’lerde, yüksek dayanımlı beton üretmenin yolu, düşük su-bağlayıcı oranları, agrega parçacıklarının özel seçimi ve sınıflandırılması ve su azaltıcı katkı maddeleri ile bilinir hale geldi. O zaman, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, sırasıyla Yüksek Mukavemetli Beton ve Yüksek Performanslı Beton anlamına gelen HSC ve HPC terimlerini ortaya çıkardılar. Yüksek Dayanımlı Beton terimi, karakteristik basınç dayanımı 50 ile 120 MPa arasında olan bir betonu ifade eder; Yüksek Performanslı Beton terimi, geliştirilmiş dayanıklılık özelliklerine sahip HSC’yi içeriyordu.
Bununla birlikte, basınç dayanımı ne kadar yüksek olursa, matris o kadar kırılgan hale gelir. Bu, karışıma lif eklenerek çözülebilen betonda istenmeyen bir etkidir. 1970’lerin başında, Fiber Takviyeli Beton (FRC) terimi ilk olarak fiber şekli, en-boy oranı, miktarı veya kullanılan malzemeden bağımsız olarak herhangi bir fiber donatı tipine sahip bir betona atıfta bulunmak için kullanıldı. O zamandan beri, farklı lif türleri (şekil, en boy oranı, malzeme türü) ve miktarları ile ilgilenen ve lif kullanımının çekme mukavemetini, sünekliği, sertliği, çatlak kontrolünü ve tokluğu iyileştirdiğini gösteren lif takviyeli beton üzerine araştırmalar hiç durmadı.
Yukarıda açıklanan üç teknolojinin kombinasyonu, 1995 yılında çok ince tozlardan (çimento, kum, kuvars tozu ve silis dumanı, iri agrega veya çakıl içermeyen) oluşan yoğun bir parçacık karışımı olan Reaktif Beton Tozu (RPC) haline geldi. Bu yeni karışıma çelik lif ve ardından süper akışkanlaştırıcılar eklenerek son derece düşük su-bağlayıcı oranları ile elde edilmiştir.
21. yüzyıldan itibaren, RPC terimi, dünya çapında beton teknolojisi evriminde kullanılan tarihsel terimleri koruyarak, yavaş yavaş UHPFRC (Ultra Yüksek Performanslı Elyaf Takviyeli Beton) ile değiştirildi. UHPC terimini Ultra Yüksek Performansa atıfta bulunmak için kullanmak daha yaygın (ve daha basittir).