Püskürtme Beton

Doç. Dr. Hasan YILDIRIM
Shotcrete

Püskürtme beton yönteminin ilk olarak 20. yüzyılın başlarında kullanıldığı bilinmektedir ve bu zamandan beri kullanılmaktadır. Özellikle son 30 yılda bu konuda birçok araştırmanın yapılmasıyla yeni yöntemler ve yeni malzemeler geliştirilerek yöntem giderek gelişmiştir.
Püskürtme beton, küçük agregalarla yapılan betonun basınçlı hava yardımıyla sert bir yüzeye atılmasıdır. Püskürtme beton normalde bilinen beton karışımını içerir ama bunun yanında fiberler veya değişik katkı maddeleri de kullanılabilir. Yapılan karışımda yüksek dozda çimento kullanılması ve su/çimento oranının düşük tutulmasıyla yüksek dayanımlar elde edilir.
Püskürtmenin etkisiyle yüzeye yapışan karışım düşey yönde hareket göstermemeli, gösterirse de bu belli limitler arasında olmalıdır. Püskürtülen betonun bir kısmı püskürtme yerindeki sert yüzeye, donatıya veya daha önce yapılan betona çarparak geri sıçrar. Bu geri sıçrayarak kullanılmaz hale gelen beton oranı püskürtme basıncı, çimento ve su miktarı, agrega çapı ve püskürtme tabakasının kalınlığına bağlıdır. Bunlardan değişiklik yapılarak azaltılabilirse de püskürtme yüzeyinin eğimi önemlidir. Daha çok iri ve çimento hamuruyla sarılmamış malzeme geri sıçradığı için yüzeyde kalan betonun çimento miktarı yüksektir. Bu betonun dayanımını artırsa da betonu rötre çatlaklarına karşı hassas duruma getirir.
Karışımın hazırlanmasında iki ayrı yöntem mevcuttur.
Islak Karışım

Tanım

Bu teknik, çimento, agrega ve suyun birlikte karıştırılarak basınçlı hava yardımıyla püskürtülmesidir.
Genel

Islak karışımdaki beton hazır karışımlardan veya yerinde hazırlanan betondan elde edilebilir. Bu karışımdaki su/çimento oranı su azaltıcı katkılar kullanılarak kontrol edilebilir ve bu şekilde su oranı 0.45’ten daha az olabilir.
Püskürtme beton çimento bakımından zengin bir karışımdır. Karışımdaki çimento miktarı 350–450 kg/m³ arasındadır ve su miktarının da az olmasıyla 28 günlük basınç dayanımları 30–60 MPa arasında değişen betonlar elde edilebilir. Bu yöntemde meydana gelen sıçrama kuru karışıma nazaran daha azdır.
Malzeme

Islak karışımda istenen verime (verim saate kaç m³ betonun püskürtüleceğinin bir ölçüsüdür) göre pompa kullanılır. Örneğin bir tünel inşaatında yüksek verimli bir pompa kullanılabilir (saate 4–25 m³ e kadar).
Tam bir püskürtme işleminde beton rahat bir şekilde püskürtülmeli ve sıçramalar beton karışım yüzdelerini etkilememesi açısından olabildiğince az olmalıdır.
Püskürtme işleminde bükülebilir hortumlar veya çelik borular kullanılabilir. Bunlar mümkün olduğunca aynı çapta olmalı ve uygulama sırasında düz tutulmalıdır. Çap belirlenirken kullanılan agregaların maksimum çapı ya da fiber kullanıldıysa bunun çapı dikkate alınmalıdır.Uygulama sırasında kullanılan tüm malzemeler temiz olmalıdır.
Kuru Karışım

Tanım

Bu tür püskürtme beton için makinenin karışım bölümünde çimento ve agrega uygun ölçülerde karıştırıldıktan sonra bu kuru karışım seyrek olarak ve basınçlı hava yardımıyla püskürtme ucuna iletilir. Meme veya tabanca olarak adlandırılan bu uca gelen kuru karışıma basınçlı su eklenerek elde edilen beton basınçlı hava yardımıyla betonlanacak yüzeye hızla püskürtülür.
Genel

Hortumdaki betonun işlenebilirlik özelliği (bu özellik iletim için gereklidir) olmadığından dolayı püskürtme gücü yüksektir. Hortum ağzından eklenen su yalnızca çimentonun hidratasyonu için gerekli olan sudur ve bu su karışıma biraz akışkanlık verir. Bu yöntemdeki su/çimento oranı 0.35 veya daha düşüktür ve sonuç olarak sıfır slamp elde edilir. Bu da betonun düşey yönde hareket etmemesini sağlar.
Temel su/çimento karışımı kullanıldığı zaman sıçrama, ıslak karışımdan daha fazla olmaktadır. Sıçrama oranı döşeme gibi yatay yüzeyler için %10-15, duvar gibi düşey yüzeyler için %15-30 ve tavanlarda yapılan uygulamalarda %25-50 olabilir. Sıçrayan kısmın büyük çoğunluğunun büyük agrega parçaları olması sebebiyle, yerleşen betondaki karışımın granülometrisi hazırlanan betondakinden daha farklı olacaktır. Sonuç olarak 28 günlük basınç dayanımları 40–50 MPa arasında değişir.
Malzemeler

Bu yöntemde önceleri küçük odalı makinler kullanılıyordu ama artık bunlar yerini pervaneli makinelere bıraktı. Bu makinelerde kuru malzemeler makinenin açık olan bölümünden aktarılır ve buradaki kazan sayesinde karıştırılarak hortuma gönderilir. Bu makineler saatte 10 m³ e kadar kullanılan yerlerde verimli olabilir.
Bu yöntemde hortum uzunluğu da önemlidir. Kısa hortumlar çarpma etkisini yükseltir. Makine ile hortum arasındaki mesafe nedeniyle basınç düşebilse de horum uzunluğunun 600 m olması mümkündür.
Karışım Malzemeleri

Karışımda bu iş için uygunluğu kanıtlanmış olan standartlara uygun malzeme kullanılmalıdır.
Son ürünün ve karışımdaki malzemenin uygunluklarının kabul edilebilir olması için devamlı deneyler yapılmalıdır. Buradaki “uygunluk” sözcüğü son ürünün fiziksel özellikleri kadar yöntemin niteliğini de kapsamaktadır.

Tablo.1 Kuru ve Islak karışımın karşılaştırılması
Çimento

Her beton işinde olduğu gibi çimentonun da birçok türü kullanılabilir. Kullanılan çimento taze ve topaksız olmalıdır.
Agrega

Çoğu püskürtme betonda kum kullanılır fakat çapı 10 mm’ye kadar olan agregalarda kullanılabilir. Geniş çapta agrega kullanmak elbette mümkündür ama bunu dezavantajları olduğu unutulmamalıdır. Örneğin geniş agregalar sıçramayı çoğaltacaktır.
Kumun sınıflandırılması önemlidir ve tabloda gösterilen limitler içerisinde olabilir.

0.25 mm’den küçük agregaların yüksek yüzdede kullanılması tozlanma problemini de beraberinde getirir. Hortumdaki kum ve çimentonun segregasyonunu ve toz oluşumunu engellemek için agregaların biraz nemli olması gerekir. Bu ne %5–6 civarındadır. Çok fazla nem makinenin tıkanmasına neden olabilir.
Su

Normal beton için kullanılan su ile aynıdır.
Katkılar

Katkılar kullanarak beton dayanımını veya akışkanlığını değiştirmek mümkündür. Yapılan işine göre istenilen türde katkı seçilebilir.
İstenilen değerleri elde edebilmek için uygun katkı kullanım oranının belirlenmesi uygulama sırasında kullanılacak malzemelerle ve ortam şartları dikkate alınarak yapılacak denemelerle belirlenebilir. Katkı karma suyu ile birlikte karıştırılarak püskürtme makinesine verilmelidir. Katkının yararları şu şekilde sıralanabilir;
Betonun çok hızlı priz almasını sağlar

Püskürme betonda geri dökülme oranını düşürür

Hızlı priz sonrası betona erken yüksek mukavemet kazandırır

Toz katkılarda görülen homojen karışmama riski ortadan kaldırılır

Daha etkili s/ç oranı ile sabit stabilitede püskürtme beton elde edilir

Püskürtme betonun su geçirimsizliğini artırır
Fiberler

Performans bakımından iyi bir beton üretmek için çelik veya sentetik fiberler kullanılabilir. Çelik fiberler aşınmaya karşı dayanıklıdır ama tıkanmaya neden olabilirler. Sentetik fiberler ise hortumun içinden kolaylıkla geçerler. Beton içinde iyi bir dağılım gösterdiği ve bükülebildiği içinde onarım gibi çatlakların olabileceği yerlerde kullanılabilirler.
Püskürtme Betonun Uygulaması

Püskürtme işlemine başlamadan önce püskürtme yüzeyinin temizliği kontrol edilmelidir. Eğer yüzey kuru ise basınçlı hava ve su ile temizlenmelidir. Suyun verdiği ıslaklık yüzeyin beton suyunu emmesini engeller.
Püskürtme betonu uygulayan kişi hava basıncını kontrol ederek püskürtmenin düzgün ve uygun hızda olmasını sağlar. Su miktarı kuru karışımda tabancayla kontrol edildiğinden su/çimento oranına ayrıca dikkat edilmeli ve bu oran düşük tutulmalıdır.
Tabanca doğru açıyla tutulmalı ve püskürtülen yerle mesafesi iyi ayarlanmalıdır. Bu mesafe kuru karışımda 60-100 cam arası, ıslak karışımda ise 25-50 cm arasında olabilir.
Islak karışımda, karışım odasında 30–50 dakikadan fazla kalan beton tabancaya sevk edilmelidir. Bu süre kuru karışımda 1 saat kadardır.
Düşey ve düşeye yakın yerlerde püskürtmeye aşağıdan başlanmalıdır. Kalınlık fazla ise püskürtme tabakalar halinde yapılmalıdır. Tavana veya duvara yapılacak uygulamada tabaka kalınlığı 20–30 mm’yi aşmaması tavsiye edilirken döşemelerde bu kalınlık rahatlıkla 70 mm olabilir. Alt tabaka yeterli düzeyde katılaştıktan sonra tamamen sertleşmesini beklemeden yeni tabaka püskürtülür. Bu bekleme betonun türüne uygulama şartlarına bağlı olarak yarım ile bir saat arasında değişir.
Püskürtme Betonda Kalite

Uygulama İçin Ön Hazırlık

Püskürtme betonu uygulayacak herkes işe başlamadan önce bu konudaki ustalığını kanıtlamalıdır. Bunu için genelde boyutları 750x750x100 mm olan deneme panelleri kullanılarak her yönde püskürtme beton uygulanır.
Daha sonra yapılan kontrollerde uygulama betonun uygun niteliklere (gerekli dayanım, yoğunluk gibi) sahip olduğu belirlemelidir.
Kalite Kontrolü

Kalite kontrolü uygulama süresince devam ettirilmeli ve uygulama sonunda da kontroller yapılmalıdır.
İnceleme

Betonun yerleşimi devamlı kontrol edilmeli, onarım veya güçlendirme amaçlı yapılan işlerde kolon, kiriş veya duvarların genişletilmesi kullanıldığı durumlarda kalıbın sıçrayan kısmı tekrar içeri bırakmayacak şekilde olmasına dikkat edilmelidir.
Dayanım ve Yoğunluk

Normal betonda olduğu gibi karotlar alınarak gerekli testler yapılabilir.
Yerinde Yapılan Testler

Yerinde yapılabilecek birkaç test bulunmaktadır. Ultrasonik (ses ötesi) hız testleri, X-ışınları kullanılarak beton hakkında bilgi edinilebilir.
Günlük Deney Panelleri

Yapı veya deney panelleri üzerindeki sertleşmiş betondan uygun numuneler alarak beton kalitesi kontrol edilebilir.
Eğer numunelerin standartlara uygun olmadığı anlaşılırsa, o günkü püskürtülen betondan da numuneler alınarak kontroller tekrarlanmalıdır.
Sonuç olarak, Yukarıda sözü edildiği gibi son ürün niteliklerinin kontrol edilmesi, karışımdaki çimentonun normal karışımınkinden fazla olması ve püskürtmenin ancak iyi bir karışımla yapılabilmesi çeşitli zorluklara işaret etmektedir. Fakat bunların çoğu iyi bir uygulayıcı ile aşılabilir. Bunun için uygulamayı yapan kişinin yetenekli ve bu konuda bilgili olması zorunlu gözükmektedir.