Hafif Köpük Beton

Günümüzde en yaygın yapı malzemelerinin başında şüphesiz ki beton gelmekte. Betonun sahip olduğu avantajlar yüksek olduğu için farklı kullanım şekilleri oldukça yaygındır. Beton teknolojisindeki her gelişme, farklı beton türlerinin sunduğu çözümleri geliştiriyor. Beton türlerinden biri olan hafif köpük beton bu bağlamda ayrı bir öneme sahip. Hafif beton kullanım alanları içinde hafif köpük betonun geniş bir kullanım alanı vardır. Harç ve köpük ajanı karışımından oluşan hafif köpük beton, yüksek porozite kapasitesine sahiptir. Böylelikle mükemmel bir yalıtım malzemesi haline gelir. Her türlü zemin ve çatı yalıtımında bu beton çeşidi pratik çözümler sunar. Zemin ve çatı yalıtımının yanı sıra duvar yalıtımları için de hafif köpük beton iyi bir malzemedir. Ayrıca dekoratif paneller, ara katlar, yangın önleme, fayans boşluklarını doldurma ve arazi ıslahında da hafif köpük betonları görmekteyiz.

Köpük beton kısaca, içinde yüzde 75 dolayında hava kabarcığı bulunan harçtan yapılmış bir hafif beton çeşididir. Fakat köpük betona geçmeden önce “Hafif beton nedir?” sorusuna kısaca cevap vermek gerekir. TS EN 206-1 standartlarına göre hafif beton, yoğunluğu 800 kg/m³ ile 2000 kg/m³ arasındaki beton çeşididir. Hafif betonlarda, yoğunluğu normal agregalara göre daha düşük agrega kullanımı yaygındır. Veya çeşitli yöntemlerle beton içinde özel boşluklar meydana getirilir. Hangi yöntemle olursa olsun, hafif betonlarda yoğunluk 2000 kg/m³’ün altındadır. Üretim yöntemlerine göre hafif betonların farklı çeşitleri mevcuttur. Örneğin hafif agregayla üretilen, ince malzemesi olmayan, kimyasal bileşen içeren hafif betonlar mevcuttur. Bu bağlamda köpük beton, çimento macunu veya harç bazlı karışıma köpük ajanı katılarak üretilen hafif bir malzemedir. Dayanımı ise 1 MPa ile 15 MPa arasındadır.

Köpük betonun yoğunluğu 400 kg/m³ ile 1600 kg/m³ arasında değişir. Yoğunluğu 1000 ile 1400 kg/m³ arasında olan köpük betonlar, çukurlarda çekirdek yüzey sıcaklığını 10 ºC’den 20 ºC’ye kadar çıkarır. Köpük betonun yoğunluğunun azalması, sıcaklıktaki düşüş hızını yavaşlatır. Aslında köpük betonda kaba agrega olmadığı için kıvam genel olarak daha yoğundur. Mineral katkılar ise köpük betonun kullanım ömrünü ve dayanımını arttırır. Mineral katkılar içinde en yaygın olanları uçucu kül ve kaolindir. Köpük betonda uçucu kül kullanımı, sıcaklığı ve sıcaklık artış oranını azaltır. Uçucu kül veya arı kil, termik santrallerin baca gazlarındaki taneciklerin elektrofiltrelerde tutulmasıyla elde edilir. Ayrıca alüminyum oksit ve silisyum dioksit de köpük beton dayanımını arttırır. Fakat mineral katkıları sonucu köpük düzensizlikleri meydana gelir. Karışım içinde sıkışan hava kabarcıkları nedeniyle karışımın yoğunluğu düşer ve plastikleştirici etkisi artar.

Hafif köpük betonun bileşiminde çimento esaslı malzemeler, kum, su ve karışımın içinde hapsolan hava kabarcıkları vardır. Yapısını güçlendirmek için hafif köpük betonlarda uçucu kül, ponza, bazalt gibi maddeleri kullanmak da mümkündür. Fakat bünyesinde yüzde 75-80 dolayında bağımsız kapalı hava boşlukları mevcuttur. Başka bir deyişle hafif köpük betonda büyük ve iri agrega yoktur. Gözenekli bir yapıya sahip olan hücresel hafif beton çeşitlerine bu özelliği köpükleştirici ajan kazandırır. Bu bağlamda “Hafif köpük beton nasıl yapılır?” sorusu da merak konusudur. Köpük betonun yapısındaki gözenekler, karıştırma işlemi sırasında mekanik olarak oluşur. Ardından ana karışımla harmanlanır. Karışımın toplam hacminin en az yüzde 20’sini köpükler oluşturur. Karışımda ana bileşen ise çimentodur. Bu çimentonun dozajı düşük olabileceği gibi, dozajın yoğun olması da mümkündür. Yüksek alüminyum çimento gibi sertleşmiş Portland çimentosu köpük beton dayanımını arttırır. Genel olarak kalsiyum sülfoalüminatlı çimentolar, hafif köpük betonda sertleşme süresini azaltır. Böylelikle dayanım ve yalıtım özellikleri artar.

Hafif beton özellikleri içinde en önemlilerinden biri kendi kendine yayılım özelliğidir. Bu nedenle hafif beton harcı sıkıştırma veya düzeltme gerektirmez. Sınırlı ve düzensiz boşluklara kolayca akar. Harcı pompa yardımıyla uygulama alanına taşımak kolaydır. Hafif beton harcının üretimi sırasında çimento hidratasyonu dışında başka bir işleme gerek yoktur. Hafif köpük betona gözenekli dokuyu kazandıran köpük ajanı ise tümüyle doğal bir malzemedir. Harcı karıştırma süresi arttıkça köpük ajanın sağladığı hava akışı artar. Böylelikle geçirimlilik özelliği azalır. Fakat maksimum hava içeriğine, yani kritik sınıra ulaştığında karıştırma devam ederse içerikte hava kaybı başlar. Köpük ajanının su ve donmaya karşı direnci yüksektir. Bu nedenle hafif köpük beton çeşitleri neme, sıcaklığa, donmaya karşı yüksek direnç gösterir. Köpük ajanı sayesinde ısıl ve akustik yalıtım üst düzeyde gerçekleşir.

Hafif betonların üretimi en temelde, karışıma hafif veya iri agrega katarak ya da kimyasal katkılar ekleyerek gerçekleşir. Bu katkılar çimento karışımında gözenekler meydana getirerek hafif betonu oluşturur. Agregalarla üretimi gerçekleşen hafif betonlarda segregasyon ihtimali yüksektir. Oysa hafif köpük betonlarda böyle bir risk yoktur. Çünkü sadece harç ve köpük ajanı karışımından meydana gelir. Hafif köpük beton üretimi esasen köpük ajanlarının beton harcına karışmasıyla gerçekleşir. Köpük ajanları kısaca, karışımda köpük oluşturan maddelerdir. Bu maddeler sunduğu yüksek porozite sayesinde dayanıklı ve mükemmel bir yalıtım malzemesi oluşturur. Köpük betonlar iri agrega içermediği için boşluk doldurma ve diğer hafif uygulamalarda mükemmel çözümler sunar. Hafif köpük betonun serbest akışlı olması ise üretim yöntemlerinden kaynaklanır.

Kısaca ifade edecek olursak köpük betonun üretimi için iki temel yöntem mevcuttur. Hafif beton üretim tekniklerinden ilki inline yöntemidir. Diğeri ise pre-foam yöntemidir. Inline yönteminde malzemeler doğada ıslanır. Karıştırıcı yardımıyla taban malzemesi ve köpük ajanıyla karıştırılır. Yoğunluk monitörü sayesinde karışımdaki oranlar sabit kalır. Köpük betonun çıkış hacmi yoğunluk çeşidine göre netleşmesi gereken bir konudur. Inline yöntemde kuru malzemeleri kullanmak da mümkündür. Bu malzemeler doğrudan silolardan gelir. Köpük ajanıyla karıştıktan sonra köpük beton üretimi gerçekleşir. Kuru inline üretim yönteminde karışımın su oranı düşüktür. Diğer taraftan, pre-foam yönteminde temel malzemeler sahaya kamyonla gelir. Forkliftle hazır hale gelen temel köpük karışımı mikser dönerken enjeksiyona girer. Pre-foam yöntemi özellikle küçük işler için az miktarda hafif köpük beton üretimi için idealdir. Bu yöntemde yoğunluk 300 ile 1200 kg/m³ arasındadır. Daha yoğun ve büyük miktarda köpük beton üretimi için inline yöntemi daha uygundur.

Hafif köpük betonlarda mineral katkıları konusunda birçok alternatif mevcuttur. Bunlar içinde en yaygın olanları uçucu kül, yüksek fırın cürufu, kalsine kil ve kuvarsittir. Ayrıca perlit, obsidiyen, vermikülit, şist ve arduvaz gibi inorganik maddeleri de kullanmak mümkündür. İnorganik kayaçların fiziksel özellikleri, köpük betonun sahip olacağı gözeneklerin yapısını ve niteliğini doğrudan etkiler. Bu maddelerin her biri köpük betonun farklı bir kullanım amacına uygun nitelikler kazanmasını sağlar. Bunların bir kısmı örneğin ısı yalıtımını arttırır. Bir kısmı da basınç dayanımını yükseltir. Köpük beton üretiminde kullanımı gerçekleşen uçucu külün yoğunluğu 700 kg/m³ dolayındadır. Uçucu külle hazırlanmış köpük betonlarda geçirimlilik oranı düşüktür. Yüksek fırın cürufu kaba bir yüzey dokusuna sahiptir. Kuru yoğunluğu ise uçucu külden daha yüksektir. Genel olarak 800 kg/m³ dolayındadır. Bu maddenin bir diğer özelliği ise oldukça ekonomik olmasıdır. Yanmaya ve donmaya karşı direnci arttırmak, yumuşak zemine dolgu yapmak gibi farklı amaçlarla farklı mineraller köpük beton karışımlarında yer alır.

Köpük betonlardaki mineral katkıları genel olarak anti bakteriyel özelliktedir. Başka bir deyişle küf oluşumuna karşı dirençlidir. Suda kolayca çözünüp karışmaları kullanım kolaylığı sağlar. Köpük beton üretimi sırasında toksisite kokusu yaratmayan mineraller daha sağlıklı bir kullanım deneyimi sunar. Diğer taraftan yüksek düzeyde ve aktif köpük üreten ajanların köpük stabilitesi uzun sürelidir. Köpük ajanlarının üretim prosesleri optimum köpük oluşturma özelliklerini besler. Hangi alanda olursa olsun, köpük stabilizasyonu için üretim prosesleri önemlidir. Protein bazlı hafif hücreli köpük oluşturucular, köpük stabilizasyonu için daha avantajlıdır. Yerleştirme gerektirmemeleri, karıştırma ve pompalamada kolaylık sağlamaları da önemli tercih nedenleridir. İyi bir köpük ajanı, mineral katkılarıyla birleştiğinde kimyasal reaksiyona neden olmaz. Fakat üretim proseslerinde gerçekleşen hatalar sonucu kimyasal reaksiyonların oluşması mümkündür. Bu tür bir durum ilk olarak karıştırma esnasında ortaya çıkan toksisite kokusuyla kendisini belli eder. Bu gibi sonuçlarla karşılaşmamak için köpük ajanı ve mineral katkısı ihtiyaçlarınızı güvenilir kanallardan karşılamanız gerekir.

• Düşük maliyetli, ekonomiktir. Maksimum performans, minimum fiyat avantajı sağlar.
• Tamamen çimento esaslı olduğundan dolayı uzun ömürlüdür. Yapısal çözünmeye uğramaz.
• Akışkanlığı yüksektir, pompalanabilir.
• Hafiftir. Ekstra yük yüklemez. Yapının toplam ağırlığını düşürür.
• Yük dağılımı konusunda başarılı çözümler sunar. Bu nedenle yanal yük baskısından kurtarır.
• Donma çözülme döngüsüne dayanır.
• XPS ve EPS gerektirmez. Yüksek ısı yalıtımı özelliğine sahiptir.
• Taşıma kolaylığı sunar. Böylelikle iş gücünü azaltır.
• Her tip suyla uygulanabilir.
• Sıkıştırma gerekmez.
• Ayrışma, çatlama olmaz. Darbe emme kapasitesi yüksektir.
• Basınç dayanımını arttırmak için çimento kullanımını arttırmaya gerek yoktur. Çünkü boşluk yapısı ve oranıyla optimizasyon yapmak yeterlidir.
• A1 hiç yanmaz sınıfına sahiptir. Yanıcı olmamasından dolayı yapının yangına dayanıklı olmasını sağlar.
• Ses geçirgenliği ve nem emme kapasitesi düşüktür.
• Birbirinden bağımsız hava hücreleri sayesinde suyu bünyesine almaz.
• Hidratasyon ısısını düşürür.
• Rijit ve iyi bağlanmış mikro yapılar için iyi bir seçimdir.
• Yumuşak zemine yapılacak yol ve kaldırımların grobetonu için elverişlidir. Ağırlığı düşük olduğu için zeminde batma yapmaz.
• Enzim bazlı doğal malzeme olduğu için sağlığa zarar vermez.
• Agrega kullanımını azaltır. Böylelikle çevre kirliliğini önler.

Antik dönemden bugüne hafif köpük betonun çok geniş bir kullanım alanına sahip olduğunu görüyoruz. Dolayısıyla bu beton türü aslında yeni ortaya çıkmış bir beton türü değildir. MÖ 3000’lerden bu yana pomza ve tüf gibi doğal agregalar harç üretiminde yer alıyordu. Sümerlerden Romalılara kadar pek çok medeniyette farklı türden hafif beton çeşitleri inşaat işlerinde ilgi gördü. Bizans döneminde de yine hafif betonun inşaat alanında önemli bir bileşen olduğunu görüyoruz. Örneğin Ayasofya’da hafif betondan etkin şekilde yararlanmışlar. Hafif beton kullanım şekillerini uzak coğrafyalarda da görüyoruz. Örneğin Meksika’da Maya piramitlerinde hafif betonun ayrı bir önemi var. Geçmişten günümüze hafif betonu kullanan pek çok medeniyet, arkalarında görkemli eserler bırakmayı başarmış. Yakın ve uzak coğrafyamızdaki hemen tüm görkemli eserlerde hafif beton uygulamaları mevcut.

Günümüzde birçok zemin ve çatı yalıtımında hafif köpük beton çeşitleri yer almakta. Hafif köpük betonun fiziksel özellikleri, ısı ve ses için iyi bir yalıtım malzemesi olmasını sağlar. Örneğin zemin ve çatılarda ısıl ve akustik yalıtım işlerinizde hafif köpük betonun faydalarını mutlaka görürsünüz. Ayrıca duvar yalıtımları için de köpük beton iyi bir seçimdir. Özellikle boşluk doldurmak için pratik çözümler sunar. Hafif beton nerede kullanılır diye merak edenler, hafif betonun tadilatlar için uygun olup olmadığını öğrenmek ister. Hafif beton çeşitleri mekanda tadilat yapmak istediğinizde başarılı çözümler sunar. Örneğin duvar yüzeyinde boşluk doldurmak veya yama yapmak için hafif köpük beton iyi bir seçimdir. Taze köpük beton kendiliğinden yerleşir ve yayılım gösterir. Pompalanması kolay olduğu için her türlü tadilat işlemine uyum sağlar. Bunlara ek olarak dekoratif paneller, ara katlar, yangın önleme, fayans boşluklarını doldurma ve arazi ıslahında da köpük beton kullanımı yaygındır.

Köpük betonun yoğunluğu uygulama alanlarını belirler. Hafif beton birim hacim ağırlığı arttıkça kullanım alanları değişir. Foamcrete, özellikle erişimin zor olduğu yerlerde, tank ve boru hattı geçirimsizlik için doldurulmasında, tünel, maden, petrol kuyusu ve obruk doldurmalarında kullanılmak için idealdir. Ayrıca;

• Isı ve ses yalıtımında (izolasyon),
• Boru, şaft ve kanalizasyon boşluk dolgularında (backfill),
• Şap betonu uygulamalarında,
• Yangın tehlikesinin yüksek olduğu durumlarda,
• Kurşun geçirmez araç zırhı ve personel yeleklerinde,
• Beton ağırlık sorununu ortadan kaldırılması gereken durumlarda,
• Yapıların duvarlarında tuğla yerine,
• Hafif tuğla, briket, blok tuğla, levha ve panel üretiminde,
• Hafif beton masa üretiminde,
• Isı yalıtımlı hava kiremit ve seramik üretiminde,
• Çelik yapı sistemlerinde ısı yalıtımı amacıyla,
• Bodrum katlarında toprak altı dolgu betonlarında,
• Binalarda kat bahçelerinde toprak altı dolgularında,
• Hava alanlarında saha altı dolgu betonlarında,
• Prefabrik bina üretimi amacıyla,
• Yol çökme dolgularında kullanılır.