Beton yapımında kullanılan atık malzeme Uçucu Kül
Uçucu kül beton yapımında mineral katkı maddesi olarak kullanılmaya dair ilk çalışmalar 1932 yılında başlamıştır. Uçucu küllü betonun kullanıldığı ilk büyük proje, yapımına 1948 yılında başlanılan ABD – Montana’daki Hungry Horse barajıdır. Bu barajın betonlarında kullanılan portland çimentosu miktarı, ağırlıkça, %32.4 kadar uçucu külle değerlendirilmiştir. Beton yapımında kullanılanılacak uçucu küllerin özelliklerine dair ilk standart, ASTM C311 no. İle, 1953 yılında yürürlüğü girmiştir.( Betonda katkı maddesi olarak kullanılacak doğal puzolanların özelliklerine de bu standartta yer verilmiştir.) Elektrik enerjisi üretimi için termik santralların çoğunda yakıt olarak pulverize kömür kullanılmaktadır.
Pulverize kömürün yakılmasıyla büyük miktarda ve çok ince taneli olan kül parçacıkları ortaya çıkmaktadır. Çok ince taneli bu kül parçacıkları yakıt gazlarıyla birlikte bacadan uçarak çıkma eğilimi gösterdikleri için, bu küle uçucu kül denilmiştir. Gazlarla birlikte bacadan dışarı çıkacak külün çevreyi kaplamasını önlemek için, dışarı çıkacak küller bacadan çıkmadan önce bir takım elektrostatik veya elektromekanik yöntemlerle tutularak kül toplayıcı silolara nakledilmektedir. Uçucu küllerin yapısında yüksek miktarlarda silika ve alümina yer almaktadır. Bu oksitlerin yanı sıra küllerin yapısında bir miktar oksit, kalsiyum oksit, magnezyum oksit ve karbonda bulunabilmektedir.
Uçucu kül tane boyutu ve bağlayıcılık özelliği
Uçucu küller amorf yapıya ve küresel şekle sahiptirler, kül taneciklerinin boyutları 1µm – 150 µm arasında değişmektedir. Yüksek miktarda silika ve alümina içermenin yanı sıra amorf yapıya ve çok ince tanelere sahip olmaları, uçucu küllere puzolanik malzeme özelliği kazandırmaktadır; yani uçucu küller sulu ortamda kalsiyum hidroksitle (söndürülmüş kireçle) birleştikleri taktirde, hidrolik bağlayıcılık gösterebilmektedir. Uçucu küller, uçucu küllü çimento üretiminde kullanılabilmektedir. Bu uygulamada portland çimentosu klinkeri bir miktar azaltılarak onun yerine uçucu kül eklenmekte ve ‘klinker + uçucu kül + küçük miktarda alçıtaşı’ birlikte öğütülmektedir. Ancak uçucu küller genellikle beton yapımında mineral katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bu işlem için betonda kullanılacak portland çimentosu miktarının bir bölümünün yerine uçucu kül kullanılarak beton yapılmaktadır.
Portland çimentosu ve uçucu külden oluşan bağlayıcı malzeme, betonun karılması işleminde kullanılan suyla birleştiğinde, önce, portland çimentosu hidratasyon göstererek kalsiyum – silika – hidrat ve kalsiyum hidroksit üretmeye başlamaktadır. Uçucu kül portland çimentosunun hidratasyonu sonucunda ortaya çıkan kalsiyum hidroksitle reaksiyona girerek hidrolik bağlayıcılık kazanmaktadır. Uçucu küllü betonlardaki portland çimentosunun miktarı mineral katkısız betondakine göre daha az olduğu için, bu tür betonlar hem ekonomik olmakta, hem de daha az hidratasyon ısısı göstermektedir. Dolayısıyla bu tür betonlar özellikle baraj betonları için çok uygun olmaktadır.
