Otoklav (Autoclave) Nedir? Otoklavlama tekniğiyle beton kürleme
Otoklav, genel kullanım amacıyla basınçlı su, buharla 100 °C’nin üzerinde sıcaklıkta çalışan bir sterilizasyon cihazıdır. Genel olarak yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerin sterilizasyonu için kullanılmaktadır. Pipetler, boş şişeler, cam eşyalar sterilizasyonu otoklav ile yapılır. Otoklav iki ana bölümden, kazan ve ceketten oluşmaktadır. Ceket üzerinde; basınç ve sıcaklık manometresi, su vanası, buhar tahliye vanası ve su seviyesi göstergesi vardır. Kazan genellikle silindir şeklinde olup paslanmaz çelikten yapılmıştır. Kapak buhar sızdırmamak için vidalar vasıtasıyla gövdeye bağlanmıştır.
Izgaraların altında, su depolanacak bir rezervuar vardır. Standın alt kısmında su tahliye valfi ve elektrikle çalışan bir ısıtma sistemi bulunmaktadır. Buna ek olarak, aleti patlamaya karşı koruyabilen bir güvenlik valfı da bulunmaktadır. Otoklavın içindeki hava bulunması gerekmez. Bu nedenle havanın varlığı çeşitli dezavantajlara sahiptir.
Bu dezavantajlar; 1. Hava, buharın küçük mahallere girmesini önler, 2. Hava buhardan daha ağır olduğundan, otoklavın tabanında toplar ve daha serin bir tabaka oluşturur ve 3. Hava ile karışan su buharı sıcaklığı düşüktür. Bu alandaki malzemeler istenen sıcaklığa kadar ısınmaz.
Örneğin, tepedeki sıcaklık 115°C ve alttaki sıcaklık 80°C’dir. Otoklavdaki suyun sıcaklığı artıkça buharlaşmaya başlar. Su kaynar ile paralel olarak üretilen buhar miktarı da artar. Bir süre havayla karışan musluktan buhar çıkar. Otoklavdan hava tamamen boşaldığında, buhar musluğu kapanır. Otoklavda oluşan buhar dışarı çıkacak bir yer bulamadığı için cihazın içindeki basınç yükselir. Basınç yükseldiğinde, ibre 1 atm gösterirken, otoklavdaki sıcaklık 120°C olmaktadır. Bu basınca ve sıcaklığa ulaştıktan sonra istenen sterilizasyon işlemi 18-48 dakika bekletilerek tamamlanır. Isıtıcı kapatılır ve aletin soğuması beklenilir. Basınç sıfıra düştüğünde, buhar musluğu açılıyor. Buhar çıkışı durduğunda, otoklavın iç basıncı dış basıncına eşit olup ve valf derhal açılır. Basınç yüksekken buharlı musluk açılırsa basınç düşer ve otoklavda sterilize edilen sıvılar kaynar.
Otoklav cihazı beton kür işleminde kullanımı
Yüksek basınç altında buhar kürü (otoklav) tekniğinde, atmosfer basıncının üzerinde basınçlar söz konusu olduğundan kürleme işlemi sertleştirme odası, ıslak buhar beslemeli basınçlı kap içerisinde uygulanmalıdır. Uygulamada kızgın buharın beton yüzeyine temas etmesine izin verilmemelidir. Çünkü yüksek sıcaklıktaki buhar betonun kurumasına neden olur. Bu nedenle bu kür uygulama yöntemi otoklav kürü olarak bilinir ve yüksek basınçlı buhar kürü uygulamasına Otoklavlama da denir.
Yüksek basınçlı buhar kürü ilk başlarda kum-kireçli tuğla, bims ve hafif hücresel beton üretiminde kullanılırdı ve bu amaçla hala kullanılmaya devam etmektedir. Ancak günümüzde modern yapı teknolojisinde prekast beton elemanların üretiminde ekonomik ve teknik açıdan kazandırdığı avantajlardan dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Beton alanında, yüksek basınçlı buhar kürü genellikle aşağıdaki özelliklerden biri veya birkaçı istendiğinde prekast yapı elemanları üretiminde kullanılmaktadır:
Yüksek erken dayanım: yüksek basınçlı buharda kürleme ile normal kürlemede 28 günlük dayanıma yaklaşık 24 saatte ulaşılabilmektedir.
Yüksek dayanıklılık: yüksek basınçlı buhar kürü, betonun sülfatlara ve diğer kimyasal saldırılara, ayrıca donma ve çözülmeye karşı direncini arttırır ve çiçeklenmeyi azaltır. Daha az kurutma büzülmesine sebep olur.
Yüksek basınç altında buhar kürü (otoklav) tekniğinde, düşük bir sıcaklıkta daha uzun bir kürlenme süresinin, yüksek sıcaklığın daha kısa bir süre için uygulanmasından daha yüksek bir dayanıma yol açtığını vurgulamakta fayda vardır. Yüksek basınç altında buhar kürü (otoklav) uygulamada, buharlama döngüsünün detayları, kullanılan tesise ve ayrıca kür edilen beton elemanların boyutuna bağlıdır. Otoklava yerleştirilmeden önceki normal kürleme süresinin uzunluğu, buharla işlemden geçirilmiş betonun kalitesini etkilemez ve uygun bir süre seçimi karışımın tutmaya dayanacak kadar güçlü olması gereken sertliği tarafından yönetilir. Hafif betonlarda buharlama döngüsünün detayları deneysel olarak belirlenmeli, bu nedenle kullanılan malzemeler deneysel çalışmalar için uygun olmalıdır.
Yüksek basınçlı buharla kürlenmeye maruz kalan çimentonun hidratasyon ürünleri ve ikincil kireç – silis reaksiyonlarının kimyasal reaksiyonları istikrarlı olarak gelişir ve kazanılan dayanımın gerilemesi yoktur. Bir yıllıkken, normal olarak sertleşmiş betonun dayanımı, benzer karışım oranları ile hazırlanmış yüksek basınçlı buharla sertleştirilmiş betonunkiyle yaklaşık olarak aynıdır. Su / çimento oranı yüksek basınçlı buharla kürlenmiş betonun dayanımını etkiler. Ancak erken dayanımın gerçek değerleri elbette normal kürlenme için olanlardan farklıdır. Isıl genleşme katsayısı ve betonun elastikiyet modülü, yüksek basınçlı buhar kürlenmesinden pek etkilenmemektedir.
Yüksek basınçlı buhar kürü, betonun sülfat saldırısına karşı direncini arttırır. Bu, birkaç nedenden dolayı gelişir. Birincisi ve asıl nedeni, sülfat varlığında alüminatların oluşumu, düşük sıcaklıklarda oluşanlardan daha stabil olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, sülfat saldırılarına karşı dirençteki nispi gelişme, C3A içeriği yüksek olan çimentolarda, sülfata dirençli çimentolardan daha fazladır. Bir diğer önemli faktör ise kireç-silika reaksiyonunun bir sonucu olarak çimento hamurundaki kireç miktarının azalmasıdır. Sülfat direncindeki daha fazla gelişme, buharla işlemden geçirilmiş betonun artan mukavemeti ve düşük geçirgenliğine ve ayrıca iyi kristalleşmiş bir formda hidratların varlığına bağlıdır. Bu durum aynı zamanda yüksek basınçlı buhar kürünün, dışarı atılacak kireç kalmadığından, çiçeklenmeyi azaltmasına sebep olmaktadır.
Yüksek basınçlı buharla kürlenmiş beton kırılgan olma eğilimindedir. Yüksek basınçlı buharla kürlenmiş betonun ilk dayanımı normal kürle hazırlanmış betona göre daha iyidir ancak nihai dayanımında önemli bir fark görülememektedir. Genel olarak, yüksek basınçlı buhar kürü, yüksek kaliteli, yoğun ve dayanıklı beton üretir. Yüksek basınçlı buhar kürü ile kürlenmiş beton, Portland çimentosunun karakteristik renginden ayrı beyazımsı bir görünüme sahiptir.
