Esnek Dostumuz Beton

Roger Jones bizi taş devrine götürmek istiyor, ama düşündüğü ilkel yaşama geri dönmekle ilgili değil. Kafasında canlandırdığı, taşın suni kopyası betondan yapılmış arabalar, bilgisayarlar ve hatta elektrik devre panoları. Neva-da’da Reno’da Materials Technology için çalışan Jones, yeni beton ve çimentolarının, çok yakında diş fırçasından uzay aracı panellerine kadar her yerde ahşap, metal, plastik ve seramiğin yerine geçeceğine inanıyor.

Jones, yapacağı işlemlerle, mevcut beton yapıların, evlerin, kiliselerin, heykellerin ve barajların daha da sağ-lamlaştırılabileceğini ve su geçirmez hale getirilebileceğini söylüyor. Ancak, betondan oluşan bir dünya çevrecilere korkunç gözüktüğü halde, Jones materyali için yeşil kimlik iddia ediyor. Bu yeni materyali tamamen atıklardan bile yapabileceğini söylüyor.

Bildiğimiz beton, inşaat endüstrisi tarafından heryerde kullanılıyor ve her yıl milyonlarca ton dökülüyor. En çok bilinen karışım kum veya ezilmiş taş, su ve Portland çimentosu (kireç taşından üretilmiş çeşidi kalsiyum silikatlar). Ancak bu, hikayenin sonu değil. Beton yapıldıktan sonra çimentodaki kalsiyum bileşikleri yavaş yavaş atmosferdeki karbon dioksitle reaksiyona girerken sertleşmeye devam edıvor. Karbonlaşma denilen bu işlem bu bileşiklen orıjı-nal çimentodan daha sağlam bir materyal olan kireçtaşına çeviriyior. Normalde bu çok yavaş gerçekleşiyor: büyük bir beton kütlesinin tamamen karbonlaşması yaklaşık 30 bin yıl sürüyor.

Karbonlaşma reaksiyonu böyle salyangoz adımlarıyla ilerler, çünkü ürettiği su betonun gözeneklerini tıkayarak daha fazla C02 girmesini engeller. Mühendisler bu sağlamlaşmayı, gazın girmesi umuduyla beton parçalarını C02 içeren kapalı basınçlı odaya koyma gibi metotlarla hızlandırmaya çalışmışlar. Bu yaklaşım kısmen başarılı olmuş, ancak hâlâ reaksiyonu yavaşlatan su üretme problemiyle karşı karşıyalar.

Bununla beraber, 1994’te Jones’un aklına bir fikir gelmiş. Karbonlaşma katılaşması problemini düşünürken süper kritik karbon dioksitin (SCC02) yeni
kullanımları ile ilgili bir makaleyle karşılaşmış. Bu, bileşikleri normal sıvılar kadar etkili bir şekilde çözen, ancak materyaller içine gaz gibi kolaylıkla sı-zabilen, karbon dioksitin özel bir durumu. Normal C02 31°C sıcaklık üstünde atmosfer basıncının 73 katı basınç uygulandığında SCC02’ye dönüşüyor.

“Birden aklıma bir şey geldi ve koltuktan fırladım” diyor Jones. Aklına gelen, betondaki çimentoyu sertleştirmek için SCC02’nin ideal olacağıydı. O kadar saldırgan bir maddeydi ki katı bir plastik bloğa bile nüfuz edebiliyordu. Çimento plastik kadar boşluksuz olmadığı için SCC02 tamamen sertleşmiş bir beton içinde bile kolaylıkla ilerleyebilmeliydi.

Trınaç CPPO 1-vîi* K 1-r> »-< i r> 1 r> rl £» t”>

UV-İVJV/) L/11 UVI.Uİ1 îyilis.l’-.ii

pompalayarak geçirip Dinlerce vıi yen-

. . i. * ..1______1.:.._ ^…… . 4r.

I1C UirKHC UH K ! K ¿JU’d M! CLldM!!d UUUUU”

rebileceğini göstermiş. Bu çok iyi işleyen basit bir teknik. Jones, SCCO:’nin reaksiyonda üretilen suyu bile dışarı attığını farketmiş. “[SCC02] de öyle çok enerji var ki su moleküllerini bir konvoy gibi sarıyor” diyor Jones. “Su damlacıklarını yakalayıp dışarı atıyor”.
işlem görmüş betonun, ne kada: ağırlığı kaldırabileceğinin bir ölçüsü olan basınca dayanıklılığı, korbonatlar gözenekleri doldurup materyali daha yoğun hale getirdiklerinde iki katma çıkıyor. Ayrıca betonun çekme dayanıklılığı yaklaşık % 75 artıyor.

Bu işlemin çevre açısından da faydaları bulunuyor. Çimento kireç taşından imal edilirken, kalsiyum karbonatın : kalsiyum oksite dönüşmesinde atmosfere büyük miktarda C02 bırakılıyor. Çimento fırınlarında genellikle fosil ! petrolle yakılıyor, bu da ayrıca C02 açığa çıkarıyor. Çimento kireç taşma dönüşürken de çimento üretiminde açığa çıkan gazın çoğunu karşılayan, büyük miktarlarda C02 tutuyor.

Yeni betonun bir olası uygulaması nükleer atıkların zararsız hale getirilmesi. Jones konu üzerinde New Mexico’da kimyager Craig Taylor ve malzeme mühendisi James Rubin ile birlikte çalışıyor. “Çimento halen radyoaktif zararlı atıklar için hareketsizleştirme maddesi olarak kullanılıyor” diye açıklıyor Taylor. ABD’nin betona yerleştirilmiş rad- , yoaktif atık içeren 200 litrelik varillerle dolu birçok deposu bulunuyor. Atıklar, plutonyum preslenmesinden kalan kat: atıklar yanında, radyoaktif metal tozlan içeren bez ve paçavralar’ da ıçenyor. _-

Bli varillerin depolanmadan ve nt ta taşınmadan önce, suvenlık tcstlcnr?— —;

den geçmeleri gerekiyor. “Varilin üze=-1

rindeki boşluk, açığa çıkan ısı ve uçucı. ; maddeler bakımından test edildi.” d?- -= yor Taylor. Yüksek düzeyde uçuc„ madde bulunması atıktaki çözücüleri’ buharlaştığı, fazla ısı açığa çıkması ii-çimentodaki suyun atıktan gelen radyasyonla parçalandığım gösterir. Ta-.-lor’a göre bu ciddi bir problem olabil:’ çünkü patlayıcı olan hidrojen gazı mc -dana geliyor.

SCC02 ile işlem mükemmel bir ç -züm gibi görünüyor. Sertleşmiş beı:*-dan suyu çekiyor ve aynı anda sağt” -laştırarak gözeneklerini azaltıyor. Ta” atığın radyoaktif kısmının betonun û – ‘ -de güvenli olarak gömülü kaldığım j lirtiyor ve “Süperkritik karbon diok–” J radyoaktif metaller çözülmez”

Bundan sonraki aşama, radyoaktif t – _j
Esnek Dostumuz Beton

benzoil peroksit içeren SCCO; üe birlikte Kuîıjnıimış. Sır.uçıa s:de edıîer. çimentoya Jones hafızalı bir malzeme adı veriyor: büküldükten sonra orijinal şekline dönebilen bir malzeme. Trafik direkleri, araba tamponları \e benzer:, hem sağlam hem de şeklini tvoruması gereken uygulama yerlerinde bu malzeme ideal olacak.

“Yeni bir uygulama yeri bulamadığımız bir gün geçmiyor” diyor Jones. Kontrollü boyutta boş gözenekler bırakmak için daha sonra SCC02 ile sökü-lebilecek polimerler içeren çimentolar yapıyor. Bu materyaller biyofiltre, tuz giderici veya katalitik yüzeyler olarak kullanılabilir. Alternatif olarak elektriği ileten betonlar üretmek için bu gözeneklere metaller doldurulabilir. Radyo dalgalarını soğuran ferrit eklenerek materyalleri radarda görünmeyen bir hale getirebilirsiniz.

Bununla beraber, Jones’un SCC02 tekniği bununlu ilgili tek uğraş değil . Diğer araştırmacılar, sertleşmeden önce çimento bulamacına polimerler ve metaller ekleyerek, benzer sonuçlar elde etmişler. Kanada Ottawa’dan James Beaudoin eletrik ileten ve içinden bir akım geçtiğinde ısınan beton üretmek için grafit ve çelik lifleri gibi materyal-
idOiğını, diicirv \ u i c

uygulamada SCCO/ıun daha faydalı olduğunu söylüyor.

üzerine yeni bir iletken beton tabakası dökmek yerine, mevcut betonun yüzeyi, içine metal veya başka ayıraçlarla karıştırılmış, “kuru buz” olarak bilinen katı C02 tabakası sürülerek işlenebilir. Üzerinden buharlı silindir ile geçmek SCC02’nin ve içinde ne çözüldüy-se onun yüzeye nüfuz etmesini sağlar.

Jones’a göre, böyle çok yönlü bir işlemle ileride yapılabileceklerin listesi hayli kalabalık. Jones, beton içine plastik ve metaller yerleştirmek yerine, atık maddelerden çimento yapmak için de SCC02 kullanıyor. “Eğer materyallerin birbirine yapışmasını sağlayabilirsek, bunları süperkritik olarak işleme sokabiliriz.” diyor. SCC02 kullanarak, bu materyallerin ıçne polımerlerin ve metallerin girmesini sağlamak suretiyle birçok talep karşılanabilir. Çelik veya alüminyum üreten fabrikalar çok enerji kullanırken, takviye edilmiş betonda bu daha az olacak ve malzemenin üretimi ucuzlayacaktır.

Plan aşamasında olan, daha birçok tuhaf ve şaşırtıcı kullanım alanı var; diş fırçası sapı, vücut zırhı, yarı iletkenler ve diğer elektronik parçalar, hatta helikopterin kuyruk rotor kanatları. Jones. yüz yıl içinde bu materyallerin çelik, kağıt, ahşap ve alışılmış diğer materyallerin yerine geçeceğine inanıyor.

.Vrar Sanlı:!. 1 V.

Çeviri: Se’ıı A~:
‘i’(‘i) için başka bir uygulama da,
;n& v.a sa
H^TT!,T”Iv Tel T T.
:-~n yeni çimento maddesinde nasıl ettiğini gösteren süzülebilme <maları.

Taylor ve Rubin’in yeni beton mal-için başka fikirleri de var. Demir-_ traverslerini alın. Japonya’nın yük-c ‘i hız hadarında kullandığı beton tra-;–^erin ömrü üç yıl kadar. Taylor ken-junlları ile işlenmiş beton travers-
+1H-1m
ıvıı ı cıvct e.
■mm cdivor.
ı e mevcut Deton yapıların geçır-*:ğini önlemek. Beton bir yapının -yüzeyinin birkaç santimetresini 0: ile yıkamak yapıya asit yağmuru ~. semendere dayanıklı sert ve su ge-~zcz bir yüzey sağlayacak. “Tarihi ki-£er ve heykeller gibi değerli eserlere uygulama yapılabilir, işlem ayrıca .’¿jlara, köprülere, ve yollara uygula-■_::iır. Dünyanın büyük şehirlerinin rjnda betondan yapılan binalar, yol rlamaları, kaldırımlar ve köprüler ya-

– iiktan sadece birkaç ay sonra bozul–¿va başlayabiliyor, diyor Jones;

CO2 bu yapıları koruyabilir ve hatta -±z: hasarları onarabilir.

Rubin ayrıca bir çeşit renkli su ge-. -mcz beton öngörüyor. Normalde borina betonu iyi korumuyor, çünkü bo-
i beton gözeneklerinin iç yüzeylerine aşamıyor. Boyanmış betonu SCC02 r işlemek boyayı çözebilir ve gözenek-;-:n içine taşıyarak su geçirmez bir kı-oluşturabilir. Taylor bazı problemler ;r olabileceğini kabul ediyor. Örneğin, : _ yöntem yaygın olarak yapıları sağınlaştırmak için kullanılan çelik takvi-t çubuklarına ne etki yapacak? “An-şunu biliyoruz ki çubukların pas-! .’masını engelleyecektir.” diyor.

SCC02’de çözülebilen sadece boya ;;ğil. Birkaç metal, polimer ve bazı -..myasal maddeler de sıvı içinde çözü-: “iliyorlar. Geçen yıl, Kuzey Carolina _ “iversitesi’nden bir kimyager olan Jo–c?h DeSimone, SCC02’nin büyük -.irokarbonları çözmesine izin veren

– r sabun polimeri geliştirmiş. Bu, ilaç ;ya egzotik plastikler içeren materyal-

yapmak için faydalı olabilir, ancak -_3un hâlâ çok pahalı.

Materials Tecfınnology Stiren gibi

– afif hidrokarbonları SCC02 içinde çöz–eyi başarmış ve bunu çimento da kulanmış. Bu materyal daha sonra, stiren

– jleküllerinin polistiren oluşturmak ;:n bağlandığı reaksiyonu başlatan