TS 11747’e göre püskürtme beton nedir?
“Püskürtme beton, onarım veya yapım amacıyla önceden hazırlanmış olan betonun basınçlı hava yardımı ile yüksek hızla uygulama yüzeyi veya uygulama alanına püskürtülerek elde edilen betondur” olarak tanımlanan tekniktir.
Püskürtme betonun tarihçesi
- İlk püskürtme beton makinesi 1907’de Carl Ethan Akeley tarafından dinazor modeli yapmak amacıyla üretildi.
- Carl Ethan Akeley’in dizaynı 1915’te Cement Gun Company tarafından geliştirildi.
- Kuru karışım harçlarının püskürtülmesi işlemine “Gunite” adı verildi. 1930’larda Amerikan Demiryolu Mühendisleri Birliği “Shotcrete” sözcüğünü “Gunite” işlemini tanımlamak amacıyla kullanmaya başladı.
- Kuru karışımın basınçlı hava ile iletimi ve sürekli akışı 1950’de sağlandı. Agregaların kuru karışımda kullanılmasına başlandı. Meynadier ve Aliva daha sonra bu yöntemi geliştirdiler.
- Yaş püskürtme yöntemi 1960’ta kullanıldı.
- ACI, 1960’ta “Shotcrete” sözcüğünü kuru ve yaş yöntem ile püskürtülen harçlar ve betonlara uyarladı.
Püskürtme Beton Tekniği Uygulama Alanları
Püskürtme beton tekniği uygulama alanları ve örnekleri
• Tünel (su tünelleri, atık su – kanal tünelleri, karayolu tünelleri) ve sıvı depoları
• Sığınak, otopark gibi yeraltı genel kullanım yapıları,
• Mevcut kagir, tuğla, çelik ve beton yapıların yüzeylerinin güçlendirilmesi, onarımı ve yenilenmesi
• Kabuk veya katlanmış plak çatılar
• Konut, ofis binaları
• Havuz yapımı
• İstinat duvarı yapımı
• Çelik yapıların sıcaktan korunması ve kuvvetlendirilmesi,
• Kalıp yapımının zor olduğu ve ekonomik olmadığı durumlarda, betonun yerleştirilmesi ve sıkıştırılmasının güç olduğu veya betonun ince bir tabaka olarak uygulanması gereken yerlerde kullanımıdır.
Püskürtme Beton Bileşimi
Agrega
Püskürtme beton hazırlanmasında kullanılan agrega TS 706’da belirtilen koşulları sağlamalıdır. Tane çapı 0 – 7 mm olan kum ince agrega, tane çapı 7 mm – 30 mm olan çakıl iri agregadır. Püskürtme beton tekniği uygulamalarında iletim hattı çapı ve geri sıçrama vb. limitlerinden dolayı çapı 16 mm’den iri agrega kullanılmamalıdır. En iri tane büyüklüğü dağıtım hortumu çapının 1/3’ünden büyük olmamalıdır. Püskürtme beton ekipmanlarında aşınmanın en aza indirilmesi ve betonun iyi pompalanabilmesi için yuvarlak biçimli agregalar yeğlenmelidir. Kuru karışımlı püskürtme beton tekniğinde beton karışımında kullanılacak kum kütlece % 3 – % 6 neme sahip olmalıdır. Agrega, ayrışma ve aşınmaya karşı dayanıklı olmalıdır. İçinde kil, silt, mika alkaliler, organik malzemeler bulunmamalı ve 0,075 mm2’den daha ince agrega miktarı % 2’yi geçmemelidir.
Çimento
Püskürtme beton tekniği uygulamalarında portland, katkılı veya erken dayanımı yüksek çimentolar kullanılmalıdır. Portland çimentosu ile katkılı çimento normal işlerde, erken dayanımı yüksek çimento ise hızlı priz gerektiren onarımlarda, ısıya dayanıklı yapı ve asitli ortamlardaki uygulamalarda kullanılmalıdır. Püskürtme beton bileşiminde istenilen aderansı elde etmek için kullanılan çimento miktarı 350 – 400 kg/m3 olup bu değer normal betona göre daha fazladır.
Su
Püskürtme beton tekniği uygulamalarında kullanılacak su, TS 1247’de belirtilen beton karma suyu özelliğinde olmalı ve doğal su kullanılmamalıdır. Bu özelliklere sahip su sağlanamaz ise karışım suyunun uygunluğu TS 11747’deki gibi olmalıdır.
Su / çimento oranı kuru veya yaş karışıma göre farklıdır. Genel olarak kuru karışımda bu oran % 50 – % 55 değişirken, yaş karışımda % 50’nin altındadır. Kuru karışımda su miktarına, karışıma püskürtme sırasında (tabancada) katıldığı için ayrıca dikkat edilmelidir. Püskürtülen plastik karışımın sıkı olması, az zayiat vermesi ve gerekli sertlikte olup akmaması uygun su ayarı ile sağlanır.
Katkı Maddeleri
Püskürtme beton katkı maddeleri, yerine yerleştirilmemiş taze betonun fiziksel özellikleri (pompalanabilirlik, işlenebilirlik, kıvam, yapışkanlık, priz süresi vb.) ile yerine yerleştirilmiş sertleşme sürecindeki betonun fiziksel ve dayanım özelliklerini kontrol etmek için betona katılır. Ancak, bu maddeler betonun belirli bazı özelliklerini iyileştirirken, bazı özelliklerini olumsuz etkileyebilir. Bu nedenle denenmiş, iyi sonuç alınmış katkı maddeleri kullanılmalıdır.
Priz hızlandırıcı katkı maddeleri, düşük hava sıcaklıklarında ya da erken dayanım ve ani prizin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Ani priz hızlandırıcılar, priz başlangıcının 75 ± 15 saniye, priz bitişinin ise 150 ± 30 saniye olmasını sağlar.
Hava sürükleyici katkı maddeleri, donma ve çözülme etkisinde kalacak olan yaş karışımlı püskürtme beton tekniğinde kullanılır. Bu katkı maddeleri, püskürtme betonu işlenebilirlik yönünden iyileştirir ve geri sıçrayıp dökülen beton miktarını azaltır.
Su azaltıcı katkı maddeleri, su / çimento oranını düşürmek ve betona işlenebilirlik sağlamak üzere yaş karışımlı püskürtme beton tekniğinde kullanılır.
Priz geciktirici katkı maddeleri, prizin geç olmasını gerektiren durumlarda katılmalıdır.
Püskürtme Beton Ekipmanları
Kuru karışımlı ve yaş karışımlı püskürtme beton ekipmanları ön karışım ekipmanları, karışım ve dağıtım elemanlarından oluşmaktadır.
Ön karışım ekipmanları, dağıtım elemanına gelmeden önce beton bileşenlerini kütle esasına göre alıp karıştıran betonyer, beton santrali, transmikser (döner kazanlı kamyon) ve bunker taşıyıcı bantlardır. Bu ekipmanlarda karışmış olarak gelen malzeme, dağıtım elemanlarında toplanıp basınçlı hava ile sıkıştırılır ve püskürtülmek üzere dağıtım hortumu aracılığı ile püskürtme başlığına gönderilir.
Karışım ve dağıtım elemanları hava, su ve püskürtme ucuna malzeme taşıyan hortumlardır. Hava hortumu, kompresörden elde edilen basınçlı havayı dağıtım elemanlarına aktarır. Su hortumu, kuru karışımlı püskürtme uygulamasında püskürtme esnasında su vanasından ayarlanan suyu püskürtür. Püskürtme ucuna malzeme taşıyan hortum ise dağıtım elemanlarından gelen kuru veya yaş karışımı kompresörden gelen basınçlı havanın yardımı ile uygulama yüzeyine püskürtür.
Dağıtım elemanlarından gelen kuru veya yaş karışım, kompresörden gelen basınçlı hava yardımı ile uygulama yüzeyine püskürtme başlıkları ile püskürtülür.
Kuru karışım püskürtme beton makinesi Şekil 3.16’da, yaş karışım püskürtme beton makinesi Şekil 3.17’de ve yaş karışımın hazırlandığı beton hazırlama santrali Şekil 3.18’de gösterilmektedir.
Uygulama Öncesi Yapılacak İşlemler
Ön İşlemler
Püskürtme beton tekniği uygulamasından önce yapılacak ön işlemler, yüzey ve kalıp hazırlığıdır.
Püskürtme uygulanacak olan yüzeyler toprak, kaya, beton ve metal yüzeylerdir. Tüm yüzeyler temiz ve tozsuz olmalıdır. Toprak ve kaya yüzeyler püskürtme uygulamasından önce sıkıştırılıp toz, yabancı madde ve gevşek malzemelerden arındırılarak tesviye edilir. Toprak, kaya ve beton yüzeyler nemli olmalı, yüzeyde donmuş veya serbest halde su bulunmamalıdır. Herhangi bir su akışı varsa, Şekilde görüldüğü gibi su uygun bir drenaj ile yüzeyden uzaklaştırılmalar.
Püskürtme beton kalıpları çelik, ahşap vb. malzemelerden yapılır. Kullanılacak kalıplar herhangi bir deformasyona uğramayacak şekilde dayanıklı olmalıdır. Kalıplar, uygulama sırasında geri sıçrayıp düşecek malzemenin düşmesine engel olmayacak ve betona sıkışmış havanın boşaltılmasına olanak sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır. Çelik kalıplar kalıp yağı ile yağlanmalıdır.
Püskürtme betona yük binen kısımlarda kullanılacak olan çelik kafes, hasır çelik kafes veya çubukların kaynaklanması ile bulunduğu yerde hazırlanabilir. Donatı uygulamadan önce klama, kama, kanca, dübel gibi yardımcı parçalar, uygulama sırasında donatı formu ve pas payının bozulmaması için yüzeye sağlam bir şekilde tespit edilmelidir. Çok katlı donatı kullanılacak ise her kat için önce donatının konulacağı yere dek beton püskürtülmeli, sonra donatı yerleştirilmelidir.
Karışım Oranlarının Belirlenmesi
Püskürtme beton karışım oranları, beton basınç dayanımı esas alınarak belirlenir. İnce kaplamalarda dayanıklılık, geçirgenlik, rötre gibi özellikler göz önünde bulundurulmalıdır.
Kuru karışımlı püskürtme betonun çimento miktarı 300 – 500 kg/m3, agrega içindeki çakıl % 20 – % 40, su / çimento % 35 – % 50 olmalıdır.
Yaş karışımlı püskürtme betonun çimento miktarı 300 – 500 kg/m3, agrega içindeki çakıl % 20 – % 40, su / çimento % 35 – % 55, çökme 4 cm – 10 cm ve hava % 5 – % 8 olmalıdır.
Püskürtme beton karışım oranlarının uygulamadan önce hangi oranda gerçekleştiğini belirlemek için, yapım öncesi hazırlanan karışım oranları denenmelidir. Karışım oranlarının denenmesi, gerçek çalışma koşullarında çelik veya ahşap deney panelleri ile yapılmalıdır. Her değişik karışım için ayrı paneller kullanılmalı ve bu panellere değişik pozisyonlarda (konumlarda) püskürtme yapılmalıdır. Deney panellerine püskürtülen beton kalınlığı 100 mm’den küçük olmamalıdır. Deneyler için kenarları 450 mm olan kare biçimindeki deney panelleri kullanılmalıdır.
Hazırlanan panellerden kare veya karot (silindir) biçiminde numuneler alınmalıdır. Gerekli dayanım elde edilene dek deney çalışmaları sürdürülmeli ve bulunan sonuçlar uygulamanın ilk aşamasında alınmış olan numunelerle kıyaslanarak doğrulanmalıdır.
Kuru ve yaş karışımlı püskürtme beton tekniği uygulaması sırasında yapının konumu ve biçimine göre yüzeye yapışmayıp yere düşerek zayi olan beton miktarı Tablo 3.1’de belirtilen değerlerde olmalıdır.
Püskürtme Beton Karışımı Hazırlanması
Püskürtme beton karışımı malzemesi kütle esasına göre tartılmalıdır. Tartımda püskürtme beton bileşenleri kütle toleransı (hata payı), Bkz. Tablo 3.2’de verilen sınırlarda olmalıdır .
Kuru karışımlı püskürtme betonda kullanılan agrega kütlece % 3 – % 6 nemlendirilmiş olmalıdır. Yaş karışımlı püskürtme betonda kullanılan toz veya sıvı katkılar (priz hızlandırıcılar hariç) dağıtım elamanlarında, priz hızlandırıcılar ise püskürtme başlığında betona katılmalıdır. Bu durum, koşullara ve ekipmanlara göre ayarlanmalıdır. Kuru karışımlı püskürtme betonda kullanılan toz katkılar karışıma ön karışım ekipmanlarında katılmalıdır. Sıvı katkılar ise karışım suyuna püskürtme başlığına girmeden önce katılarak kullanılmalıdır.
Kuru Karışımlı Püskürtme Beton
Agrega ve çimentonun uygun ölçülerde bir araya getirilip püskürtme beton makinesinin karışım odasında karıştırıldıktan sonra beton karma suyunun betona püskürtme başlığında katılarak karışımın basınçlı hava ile yüzeye püskürtülmesi ile elde edilen betondur.
Ön karışım ekipmanlarında agrega, çimento ve katkı maddesi (toz) homojen olarak karıştırılır. Karıştırmanın ve nemin yeterliliği ince bileşenlerin agrega yüzeyini kaplaması ile anlaşılır. Karışım sırasında oluşacak kum topaklanmaları uygun bir titreşim sağlanarak önlenmelidir. Karıştırmanın yeterliliğine karar verildikten sonra karışım, karışım elemanlarına gönderilir. Karışıma giren su miktarı, püskürtme operatörü tarafından betonun püskürtülmesi sırasında ayarlanmalıdır.
Yaş Karışımlı Püskürtme Beton
Priz hızlandırıcı katkı maddeleri hariç çimento, agrega ve suyun püskürtme başlığına gelmeden önce püskürtme beton makinesi karışım odasında karıştırılarak karışımın basınçlı hava ile yüzeye püskürtülmesi ile elde edilen betondur.
Ön karışım ekipmanlarında agrega, çimento, katkı maddesi (priz hızlandırıcılar hariç) ve su homojen olarak karıştırılır. Elde edilen karışım, beton dağıtım elemanına gönderilir ve hazırlanmasından itibaren 45 dk içinde püskürtülür. Betonun slup konisi ile TS 2871’e göre ölçülen çökme 4 cm – 10 cm olmalıdır.
Kuru Karışım İle Yaş Karışımlı Püskürtme Beton Tekniğinin Karşılaştırılması
Kuru karışımlı püskürtme beton tekniği ile yaş karışımlı püskürtme beton tekniğinin uygulama öncesi ve uygulama sırasında karşılaştırılması Tablo 3.3’te verilmektedir.
Tablo 3.3 Kuru karışım ile yaş karışımlı püskürtme beton tekniğinin karşılaştırılması
Püskürtme Beton Tekniği Uygulamasında Dikkat Edilecek Hususlar
- Kuru karışım ve yaş karışımlı shotcrete ön karışım ekipmanları, karışım ve dağıtım elemanları, püskürtme başlıkları yardımıyla hazırlanır ve TS 11747’de belirtilen hususlara göre uygulama yüzeyine püskürtülür.
- Uygulamadan önce dağıtım elemanları ve püskürtme başlıklarının temiz ve çalışır durumda olması gereklidir.
- Hava kompresörü, verilen çalışma basıncını sürekli olarak sağlayabilecek durumda olmalıdır.
- Püskürtme sırasında su basıncı, püskürtme başlığı ucundaki hava basıncından 10-20 kPa fazla olacak şekilde ayarlanmalıdır.
- Shotcrete işleminden önce uygulama yüzeyine ince bir harç tabakası püskürtülmelidir.
- Püskürtme başlığı uygulama sırasında yüzeye dik olarak tutulmalıdır.
- Püskürtme sırasında püskürtme başlığının uygulama yüzeyine olan uzaklığı 0,5 m – 1,5 m olmalıdır.
- Püskürtme, tek bir nokta yerine belli bir alana püskürtme başlığına dairesel hareketler yaptırılıp uygulama yüzeyinden bir kaç kez geçilerek uygulanmalıdır.
- Düşey uygulamalarda (duvar, kolon, perde vb.) püskürtme beton kalınlığı 15 cm’den fazla ise beton, kalıba aşağıdan yukarıya doğru püskürtülmelidir.
- Betonun kalıplara püskürtülmesine kenar ve köşelerden başlanmalıdır.
- Püskürtme başlığı ile püskürtme yüzeyi arasındaki açı zorunlu haller dışında 45°C’den küçük olmamalıdır.
- Donatılı uygulamalarda donatının arka kısmı beton ile doldurulduktan sonra yan ve üst kısımları tümüyle betonla kaplanmalıdır.
- İkinci tabaka uygulaması yapılacak ise birinci tabaka, prizini aldıktan sonra yüzeyi hava veya kum püskürtme yöntemi ile gevşek malzemelerden temizlenmeli ve yüzeyi pürüzlendirilmelidir.
- İş derzlerinden kaçınılmalıdır. İki tabaka yerleştirilmesi arasındaki süre uzun ise püskürtme yüzeyi uygulama başlayana dek nemli tutulmalıdır.
- Uygulama sırasında yüzeye yapışmayıp geri sıçrayarak dökülen malzeme tekrar kullanılmamalıdır.
- Kuru karışım, uygulamasında karışımın hazırlanmasından püskürtülmesine dek geçen süre 15 dk’yı geçmemelidir. Aksi takdirde agregadaki nemden dolayı karışımda topaklanma ve ön hidratasyon başlar.
- Soğuk hava koşullarında uygulama yapılacak yüzey, hava ve karışım sıcaklıkları +5°C’nin üzerinde olmalıdır. Bu koşullardan biri sağlanamıyor ise karışım bileşenleri en az +10°C’ye kadar ısıtılmalıdır. Elde edilen betonun dayanımı 50 kgf / cm2’yi geçinceye dek en az dört gün donmaya karşı önlem alınmalıdır. Sıcak ortamlarda ise beton püskürtüldükten sonra yüzeyin kuruması önlenmelidir. Yüzey, ilk hafta nemli tutulmalı veya kür malzemesi ile kaplanmalıdır.
- Kuvvetli rüzgar, don ve yağmurlu havalarda püskürtme uygulamasına ara verilmelidir. Günlük ara vermelerde püskürtülen betonda keskin kenarlar yerine, kalınlığı yavaş yavaş değişecek şekilde kenarlar bırakılmalıdır. Dik birleşim yerlerinden kaçınılmalı, yeniden başlarken birleşim yerleri temizlenip ıslatılmalıdır.
- Özellikle dinamik yüklü yapılar püskürtme betonun sertleşmesi için gereken sürede sarsıntı ve titreşimlerden korunmalıdır.
- Püskürtme sonucu ortaya çıkan yüzey pürüzlülüğünün düzeltilmesi durumunda yüzey betonu, kesildiğinde ufalanır duruma gelmiş ise sert ve keskin kenarlı bir lata (dar ve kalınca tahta) ile kalıp dışına taşan kısmı alınarak düzeltme yapılır. Bu işlemden sonra yüzey istenirse süpürülerek daha düzgün duruma getirilebilir. Yüzeyi daha fazla düzeltmek için yukarıda yapılan işlemlerden sonra ince kum kullanılarak uzaktan püskürtme yapılabilir. Mala ile düzeltilerek düzgün bir görünüş elde edilir.
Yüzey Tamamlama İşlemleri
Shotcrete tekniği uygulaması yapıldıktan sonra, estetik açıdan bir zorunluluk yoksa yüzeyde herhangi bir işlem yapılmaz. Yüzeyin perdahlanması (pürüzsüz hale getirilmesi / parlatılması) gerekiyor ise son tabakanın uygulamasından sonra sadece kum ile hazırlanmış püskürtme beton ile yüzey 10 mm kalınlığında kaplanmalıdır
Kür
Kür, betonun prizini uygun olarak yapılabilmesini sağlamak amacıyla su ile çimento arasındaki tepkime için gerekli sıcaklık ve nem koşullarını yerine getirmek için yapılan işlemdir.
Sıcak ve kuru hava özellikle rüzgarla birlikte püskürtme beton yüzeyinin çabuk kurumasına, çatlakların oluşmasına ve dayanımın düşmesine yol açacağından beton yüzeyi nemli tutulmalıdır.
Püskürtme uygulamasından sonra betonun kuruması için beton en az 7 gün kür edilmelidir. Bu süre, çok sıcak ve nemsiz havalarda 14 güne çıkarılmalıdır. Beton prizini aldıktan sonra her 4 saatte bir basınçlı su ile ıslatılarak kür edilmelidir.
Kaynak: http://hdl.handle.net/11527/8621
Mimar Kevser COŞKUN
