Gri duvarların arkasında – püskürtme sanatı

Günümüz tünellerinin ve madenlerinin duvarlarını ve tavanlarını kaplayan tanıdık gri madde özel olarak dikkatinizi çekmeyebilir ancak bu gri rengin arkasında, yüz yıldan uzun süren bilimsel araştırma ve ürün geliştirme çalışmaları bulunmaktadır.

İlk olarak 1907'de tünellerde ve madenlerde kullanılan ve Gunit olarak patenti alınan orijinal kum, agrega ve su karışımı, çeşitli yapıları stabilize etmede tercih edilen yöntem haline gelmiştir.

Buna karşılık, günümüz püskürtme betonu basit bir karışımdan çok daha fazlasıdır. Yıllar içinde, karışım çok sayıda farklı kompozisyona dönüşmüş ve sürekli artan uygulama sayısına uygun olarak dikkatli bir şekilde tasarlanmıştır. Aynı zamanda, çeşitli bileşenleri uygulamak için gereken ekipman da yüksek teknolojili araçlara dönüşerek her zamankinden daha ileri ve teknik olarak sofistike hale gelmiştir.

Tüm bunlar madenciler ve inşaat mühendisleri için iyi haberdir. Bunun iyi haber olmasının nedeni püskürtme betonun sadece kazıdan sonra kaya duvarlarını yerinde ve yapıları planlanan konumlarında tutmaya yardımcı olma konusunda oynadığı kilit rol değil, aynı zamanda artık özel çözümlere yönelik talepleri karşılayabilmesidir. Bu özellikle püskürtülen betonun yüksek kalite, sağlamlık, su girişine karşı dayanıklılık, çevre üzerinde olumsuz etkilerinin az olmasının yanı sıra sağlık için de az risk teşkil etmesi gibi sıkı gereksinimleri karşılamasının gerektiği uygulamalar için geçerlidir.

Bugün tünellerde ve madenlerde iki temel püskürtme beton tipi kullanılmaktadır: Kuru ve ıslak. Uzun yıllar boyunca, püskürtme betonu uygulamanın tek yolu kuru bir karışım kullanmaktı. Bu yöntemde, önceden karıştırılmış kum ve çimento bir hazneye besleniyordu. Daha sonra, karışımı bir hortum üzerinden, suyun eklendiği bir nozula aktarmak için basınçlı hava kullanılıyordu.

Kum, agrega, çimento, su ve bir katkı maddesinin çimento fabrikasında önceden karıştırıldığı ıslak karışım yöntemi, 1970'lerde kullanılmaya başlandı. Bu karışım, daha sonra piston pompaları aracılığıyla hortum sisteminden nozula aktarılır. Nozulda, beton basınçlı hava kullanılarak hızlandırılır ve nozulun kaya yüzeyinden 1,5 m mesafeye getirilmesi için uygun bir hıza getirilir. Püskürtülen betonun sertleşme sürecini hızlandırmak için hızlandırıcı olarak bilinen özel kimyasallar sık sık karışıma eklenir.

Kuru karışım sisteminde daha küçük kamyonlar ve daha kompakt ekipman kullanıldığından madencilikte bu yöntem daha yaygın şekilde kullanılır. Buna karşılık, ıslak yöntemde daha geniş ekipman kullanılır ve genellikle daha avantajlı görülen bu yöntem, yeraltı inşaatlarında tercih edilen seçenektir.

Bir başka fark da bir parti ıslak karışımın hemen kullanılması gerekirken kuru karışım bileşenlerinin kullanılmadan önce saatlerce saklanabilmesidir. Lojistik açıdan kuru karışımın kullanımı daha kolaydır ancak ıslak karışımın başka bir önemli avantajı vardır.

Püskürtme beton gelişiminde iki önemli iyileştirme, kuru karışım yönteminde silikon metallerinin bir yan ürünü olan silis dumanı ile çelik veya polipropilen fiber takviyesinin kullanılmaya başlanmasıdır.

Mikro silis olarak da bilinen silis dumanı, çimentonun su ile birleşmesi sırasında ortaya çıkan kalsiyum hidroksit ile tepkimeye girer. Bu katkı, püskürtme betonun normal püskürtme beton karışımlarından iki veya üç kat daha fazla sıkıştırıcı güç uygulamasına olanak tanıyarak son derece güçlü, su geçirmez ve dayanıklı bir püskürtme beton sağlar.

Benzer şekilde, püskürtme betona takviye aracısı görevi de gören çelik fiber eklenmesi, püskürtme betonun gerilme direncini önemli ölçüde artırır ve madencilerin ve tünel açıcıların çelik hasır kurma çalışmalarını azaltıp paradan ve zamandan önemli miktarda tasarruf etmelerini sağlar.

Püskürtme beton katmanlarının kalınlığı, karışım tipine ve proje gereksinimlerine bağlı olarak değişir ancak bu, normalde bir yolda ıslak karışım için 50 mm'ye, kuru karışım için 30 mm'ye ulaşabilir. Bununla birlikte, birçok durumda, daha kalın bir uygulama; diğer bir deyişle, birden çok katmanın uygulanması gerekir.

Farklı uygulamalarda kullanılacak püskürtme beton belirlenirken çok sayıda parametre dikkate alınır. Bunlar arasında kum/agrega derecesi, çimento tipi ve miktarı, karışımın su ile birleşme kontrolü, akışkanlaştırıcı/süper akışkanlaştırıcı tipi, uygulanabilirlik, hızlandırıcı tipi, sıcaklık, püskürtme, nozul sistemleri bulunmaktadır.

Güvenlik, tünel açma çalışmalarında önemli bir konudur ancak hız ve maliyet de aynı derecede önemlidir. Tüneldeki her işlemin mümkün olduğunca hızlı ve verimli bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir. Yüklenici püskürtme betonu ne kadar hızlı uygulayabilirse projenin toplam ekonomisi açısından o kadar iyi olur ve yüklenicinin taahhüt edilen tamamlanma tarihine uyma olasılığı da o kadar artar. Benzer şekilde, beton püskürtme süresi ne kadar kısaltılabilirse ilerleme de o kadar hızlı olur ve bunun sonucunda, tünel açma maliyetleri de azalır.

2016 itibarıyla, Atlas Copco ıslak püskürtülen betonu müşteri taleplerine göre ayarlama konusuna odaklanmaya karar vermiştir.

Hikayenin geri kalanını okuyun