Teknoloji!

Hayatımıza hep yön verdi. Yenilikleri her zaman ilgimizi çekti. İnşaat teknolojisi o kadar gelişti ki artık bütün teknolojiyi bilmek bir kitabı bitirmek gibi. Her alan her saha için farklı aletler gerekebiliyor, inşaatın daha kısa sürede bitmesi daha dayanıklı olmasını sağlıyor. Peki, nanoteknoloji bu sektörde ne durumda? İnşaat şirketlerinde inovasyona dair atılan her adım o şirketi daha ileri bir seviyeye taşır. Böylelikle rekabette öne çıkar verimliliği arttırır, sermayesini büyütür, hatta şirketin isminin geçmesi bile kişide güven duygusu yaratabilir. Nanoteknolojide bu inovasyonların başında gelmektedir. Daha yeni ortaya çıkmasına rağmen Türkiye pazarında hemen yerini almıştır. Bugün ABD, Çin, Rusya gibi öne çıkan gelişmiş ülkelerin bu teknolojiye gösterdikleri ilgi yapılan yatırımlara ve özel planlamalara bakılacak olursa oldukça büyüktür. Peki, nanoteknolojinedir? İnşaat sektöründe bizlere, inşaat firmalarına, tüketiciye ne gibi yararlar sağlayabilir? Bu teknolojiden nasıl yararlanabiliriz?

Nanoteknolojinin doğuşunu ifade edecek olursak Richard Feynman “Aşağıda daha çok yer var.” Sözüyle akıllara atomları ve molekülleri kontrol etmeyi becerebileceğimiz düşüncesini uyandırmıştır ve bunu yapmak için yeni aletlere ihtiyaç duyulduğunu belirtmiştir. Peki, nanoteknoloji tam anlamıyla nedir? İnsan gözünün görmesinin imkânsız olduğu, metrenin neredeyse milyarda biri olan küçük birimlere nano birimler denir. Nano birimleri kontrol etmek ve gözlemlemek için önce Tarama Tünel Mikroskobu keşfedilmiştir ve bu keşfi fullerineler ve karbon nanotüpler izlemiştir. ABD, 2000 yılında nanoteknolojiye yaptığı yatırımlar sayesinde Dünya’nın birçok ülkesine nanoteknoloji araştırmaları başlamıştır. Kullanıldığı alanlar başta aygıt fiziği, elektronik, biyoloji ve kimya olmak üzere çok çeşitlidir. Her alanda olduğu gibi yapı malzemelerinin üretim ve ekolojik maliyetlerinin en aza indirgenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Yapı malzemelerinden biri olan beton, nano boyutta yeniden tasarlanabilir. Nanopartikül veya nanotip gibi nanoteknolojide kullanılan bazı malzemeler eklenerek maddeye yeni özellikler kazandırılabilir ve böylece madde kontrol altına alınabilir. C-S-H jeli ve diğer hidratasyon ürünleri çimento esaslı malzemeler için büyük önem taşır, ayrıca bu malzemeler nano malzeme olarak da nitelendirilebilir ve bu malzemelerin nano ölçekteki fiziksel ve kimyasal özelliklerinin araştırılmasıyla malzemelerin makro boyuttaki performansları ve davranışları kontrol altına alınabilir. Nano boyuttaki nükleer manyetik rezonans, nanoindetasyon, atomik manyetik rezonans gibi gelişmiş karakterizasyon yöntemleri bu araştırmalarda önemli rol oynar.

Nanoteknoloji betonun oluşum sürecinden bahsedecek olursak çimentonun erken yaş hidratasyon reaksiyonları sırasında gerçekleşen çekirdeklenme sürecini hızlandırmak çimento esaslı malzemelere eklenen nanopartiküllerle sağlanabilmektedir. Bu işlemi gerçekleştirmek için uygulanan en uygun yöntemler Nano-SiO2, Nano-Al2O3, Nano-TiO2 veya Nano-Fe2O3 gibi nano partiküllerin kullanımıdır. Bu maddeler geniş aktif yüzey alanları oluşturur ve birçok sayıda çekirdeklenme noktasının oluşmasını sağlar böylece tepkimeler çabuk bir şekilde bu yerlerden başlayabilirler.

Püzolanik tepkimeyle C-S-H jeli oluşumuna katkıda bulunmasıyla olduğu gibi, bu nanopartiküllerin çimento bileşenleriyle tepkime potansiyelleri yüksek olduğu için, Nano-SiO2 gibi partiküllerin bu reaksiyon sonucunda ekstra çekirdek oluşumu da gözlenebilir. Nano-SiO2 içeren betonların, içermeyen betonlara göre28 gün sonunda %26 oranında basınca daha dayanıklı oldukları ve daha önce %15 olan silis kullanımının %10 olduğu gözlenmiştir. Nano-Al2O3 için aynı şeyleri gözleyemeyiz. Nano-Al2O3 içeren betonların basınca dayanıklılıklarından ziyade 28 gün deneme süresi sonunda elastisite modülünde %143 bir artış gözlenmiştir. Çimento harcına sentetik toz Nano-ZrO2 eklendiğinde ise, basınç dayanımında bir artış olmuştur.

Bir başka yöntem ise C-S-H tohumları gibi nanopartiküllerin eklenmesidir. Bu yöntem çimento hidratasyonunun ölü evresinin süresini azaltır. Sonrasında, hidratasyon ürünleri oluşan çekirdekler yardımıyla kristal büyüme mekanizmalarıyla oluşurlar. Aşağıdaki resimde de görüldüğü gibi bu sayede daha boşluksuz, erken zamanlarda yüksek basınç dayanaklığına sahip çimento bazlı malzeme üretilebilir. Bu çimento bazlı ürünlerin üretilmesinde amaç ekonomi, insan sağlığı ve güvenliği ve daha çevreci bir beton üretmektir.

Nanoteknolojiden ne gibi yararlar elde edebiliriz? Nanoteknoloji elindeki malzemeyi olabildiğine geliştirmeye olanak sağlar. O maddeyi geliştirir, yeni özellikler de katabilir. İnşaat mühendisliğinde de kullanılan malzeme çok önemlidir. Toprağına göre farklı zemin maddeleri kullanılırken, havasına göre de farklı çatı tipleri kullanılmaktadır. Yapılan binalarda da insan hayatı söz konusu olduğundan dolayı seçilen malzemenin kalitesine çok dikkat edilmelidir.  Nanoteknoloji, hem yapılacak olan inşaattaki kaliteyi yüksek tutabilir hem de inşaat firmaları için ekonomilerine yardımcı olabilecek yeni yollar açabilir. Mesela, Türkiye’nin çoğu bölgesinde depremler göz ardı edilemeyecek kadar can ve mal kaybına neden olmaktadır. Ama nanoteknolojiyle üretilen malzemeler sayesinde zemini daha sağlam yapılabilir, akıllarda acı hatıralar bırakmaya izin vermemiş oluruz. Mesela seramikte kullanılan maddenin temel yapısıyla çimentonun temel maddesi birleştirildiğinde ortaya çıkan yeni madde daha sağlam ve dayanıklı olmuştur. Böylelikle deprem olduğunda binada oluşacak çatlaklara, yıkılmalara bir engel koymuş oluruz. Ayrıca nanoteknoloji bizlere daha hafif, dayanıklı ve suya dayanıklı nanokompozit çelik maddeler gibi olanaklar da sağlar. Bunlar duvarlarımızda kullandığımız sıvanın kalitesini hem de temellerde kullanılan diğer çelik maddelerin dayanıklılığını arttırmış olur. Bir başka yararı ne diye soracak olursak, yaşadığımız alanlarda bizlere hava kirliliğinin önlenmesinde yardımcı olabilir. Örneğin; Milano’da yapılan 7 bin metrekarelik yolun kaplandığı ve böylelikle hem insanlar hem de hayvanlar için büyük zararı olan azot oksidin etkisi %60’a kadar azalmaktadır. Sonuç olarak nanoteknolojiden yararlanılması hem tüketici için hem de inşaat firması için hem de nanoteknolojinin gelişmesini sağlayan üniversiteler için çok yararlı ve faydalı olacaktır. Nanoteknolojinin yapı malzemeleri alanında bu denli yararlar sağlaması küçümsenemeyecek bir gelişmedir ve beton bilimi bu sayede daha da ileriye gidecektir.

 

 

Hazırlayan: Yiğit Can Küçükkağnıcı

Ayhan Akray

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz
Lütfen adınızı giriniz