Ağır Betonlardaki Güncel Gelişmelere Genel Bir Bakış

Yıl 2023, Cilt: 14 Sayı: 2, 385 - 399, 20.06.2023

İlker Bekir Topçu , İsmail Hocaoğlu , Fatımah Mohammed Adıl Adıl

https://doi.org/10.24012/dumf.1279171

Öz

Beton, bulunduğumuz yüzyılın en yaygın kullanılan yapı malzemesidir. Ağır beton ise özel üretilmiş bir beton çeşididir ve birim hacim ağırlığı yüksek olan betonları tanımlamaktadır. Ağır beton üretimi için ağır agregaların kullanılması gerekmektedir. Teknolojinin ilerlemesi ve artan insan nüfusu ile insanlar, radyoaktif ışın ve dalgalara daha çok maruz kalmaktadır. Üretilecek özel yapı malzemeleri ile bu etkiden kaçınmak mümkündür. Ağır betonlar bu tür ışınlara karşı oluşturdukları zırh etkisi ile canlıları korur. Hali hazırda birçok hastane ve askeri birimlerde kullanılan ağır betonlar üretimi kolay ve kesin çözüm sunan bir yöntemdir. Özellikle nükleer çalışmaların hız kazandığı bu dönemde, ağır betonlar yüksek birim ağırlıkları nedeniyle olası patlama, ışın yayınımı, ayrıca yüksek sıcaklık ve ses etkisinden yüksek korunma sağlar. Bu çalışmanın amacı son yıllarda ağır beton ve ultra yüksek dayanımlı ağır beton ile ilgili yapılan çalışmalardaki gelişmeleri takip etmektir. Arama indekslerinde yakın tarihli yapılan literatür araştırması sonucunda ağır betonlar ile ilgili genel bir bakış açısı sunan çalışmaya rastlanmamıştır. Literatürdeki bu eksiğin kapatılması adına bu çalışmanın yapılmasına ihtiyaç duyulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Ultra yüksek performanslı beton, ağır beton, ağır agregalar, radyasyon, zırhlama

Kaynakça

• Z. Topçuoğlu, “Barit Agregası Kullanılarak Kendiliğinden Yerleşen Ağır Beton Üretebilirliğinin Araştırılması,” YL Tezi, Fırat Üniv., FBE, 78s, 2021.
• [2] M. H. Lai, K. J. Wu, X. Cheng, J. C. M. Ho, J. P. Wu, J. H. Chen, A. J. Zhang, “Effect of fillers on the behaviour of heavy-weight concrete made by iron sand,” Progress in Nuclear Energy, 332, 127357, May. 2022.
• [3] M.U. Khan, S. Ahmad, A. A. Naqvi, H. J. Al-Gahtani, “Shielding performance of heavy-weight ultra-high-performance concrete against nuclear radiation,” Progress in Nuclear Energy, 130, 103550, Dec. 2020. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2020.103550
• [4] R. Farokhzad, A. Dadashi, A. Sohrab, “The effect of ferrophosphorus aggregate on physical and mechanical properties of heavy-weight concrete,” Progress in Nuclear Energy, 299, 123915, Sep. 2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123915
• [5] M. O. Azeez, A. Shamsad, U. Salah, M. M. Al-Dulaijan, A. N. Akhtar, “Radiation shielding performance of heavy-weight concrete mixtures,” 284-291, 224, Nov. 2019.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.077
• [6] O. Lotfi-Omran, A. Sadrmomtazi, I..M. Nikbin, “The influences of maximum aggregate size and cement content on the mechanical and radiation shielding characteristics of heavyweight concrete,” Progress in Nuclear Energy, 121, March 2020. 103222. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2019.103222
• [7] B. Aygün, “Neutron and gamma radiation shielding properties of high-temperature-resistant heavy concretes including chromite and wolframite,” Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2019, Vol. 12, No. 1, pp. 352-359, Jan. 2019. https://doi.org/10.1080/16878507.2019.1672312
• [8] A. Ardiansyah, T. Dahlang, H. Heryanto, A. Bidayatul, S. Hassan, S. Abdelmoneim, A. B. David, “Science mapping for concrete composites as radiation shielding: A review,” Radiation Physics & Chemistry, Vol.207, 110835,. 2023, https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.110835
• [9] C. Chen, C. Li, G. Reniers, F. Yang, “Safety and security of oil and gas pipeline transportation: a systematic analysis of research trends and future needs using WoS,” J. Clean. Prod., Vol. 279, 123583, Jan. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123583
• [10] M. Ding, H. Zeng, “A bibliometric analysis of research progress in sulfate-rich wastewater pollution control technology,” Ecotoxicol. Environ. Saf., Vol. 238, 113626, 2022. https://doi.org/10.1016/J.ECOENV.2022.113626
• [11] Z. Pei, S. Chen, L. Ding, J. Liu, X. Cui, F. Li, F. Qiu, “Current perspectives and trend of nanomedicine in cancer: a review and bibliometric analysis,” J. Contr. Release vol. pp. 352, 211-241. Dec. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.10.023
• [12] K. G. Mahmoud, M. S. Alqahtani, O. L. Tashlykov, V. S. Semenishchev, M. Y. Hanfi, “The influence of heavy metallic wastes on the physical properties and gamma-ray shielding performance of ordinary concrete: Experimental evaluations,” Radiation Physics and Chemistry, vol. 206 110793, May. 2023.
• [13] M. F. Gashti, S. H. G. Mousavinejad, S. J. Khaleghi, “Evaluation of gamma and neutron radiation shielding properties of the GGBFS based geopolymer concrete,” Construction and Building Materials, vol. 367, 130308, 2023. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130308
• [14] R. Mehrnejad, “Nötron Radyasyona Karşı Zırhlama Amacıyla Karma Lifli Ağır Beton Üretilmesi,” FBE, Atatürk Üniv., Erzurum, Doktora Tezi, 2015.
• [15] E. Bakırhan, “Kurşun Maden Atığı Katkılı Ağır Betonların Radyasyon Soğurma Katsayılarının 662-1460 Kev Enerji Aralığında İncelenmesi,” YL Tezi, Gümüşhane Üniv., FBE, Gümüşhane, 2017.
• [16] M. Demirci, “Pirit, Krom ve Magnetit Agregalı Ağır Betonların Mekanik ve Radyasyon Soğurma Özelliklerinin Tayini,” YL Tezi, Recep Tayyip Erdoğan Üniv., FBE, Rize, 2018.
• [17] M.H. Kharita, S. Yousef, M. AlNassar, “The effect of carbon powder addition on the properties of hematite radiation shielding concrete,” Progress in Nuclear Energy, Vol. 51, pp. 388-392, March 2009. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2008.10.002
• [18] I.M. Nikbin, R. Mohebbi, S. Dezhampanah, S. Mehdipour, R. Mohammadi, T. Nejat, “Gamma ray shielding properties of heavy-weight concrete containing Nano-TiO2,” Radiat. Phys. Chem., Vol. 162, pp. 157-167, 2019.https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.05.008
• [19] D. Rezaei Ochbelagh, S. Azimkhani, H. Gasemzadeh Mosavinejad, “Effect of gamma and lead as an additive material on the resistance and strength of concrete,” Nuclear Engineering and Design, Vol. 241, No. 6, pp. 2359-2363, Jun. 2011. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2011.03.001
• [20] İ. Akkurt, H. Akyıldırım, B. Mavi, S. Kılıncarslan, C. Başyiğit, “Yüksek fırın curüflu betonların radyasyon soğurma karakteristiklerinin belirlenmesi,” Eng. Sci., Vol. 6, No. 4, 2011.
• [21] T. Korkut, A. Karabulut, G. Budak, B. Aygun, O. Gencel, A. Hancerliogullari, “Investigation of neutron shielding properties depending on number of boron toms for colemanite, ulexite and tinal ores by experiments and FLUKA Monte Carlo simulations,” Applied Radiation and Isotopes, Vol. 70, no.1, pp. 341-345, 2012. https://dx.doi.org/10.1016/j.apradiso.2011.09.006
• [22] D. Revuelta, A. Barona, D. Navarro, “Measurement of Properties and of The Resistance to Segregation in Heavyweight, Self-Compacting Barite Concrete,” Materiales de Construcción, Vol. 59, pp. 31-44, July 2009.
• [23] S.İ. Çakı, “Ağır Betonların Elastisite Modülünün Modellenmesi,” S. Demirel Üniv., FBE, Isparta, 2013.
• [24] B. Güreş, “Kahramanmaraş (Şekeroba) Baritinin Ağır Beton Tasarımında Paketleme Modeliyle Değerlendirilmesi,” İTÜ, FBE, İstanbul, 2018.
• [25] M. U. Khan, S. Ahmad, A. A. Naqvi, H. J. Al-Gahtani, “Shielding performance of heavy-weight ultra-high-performance concrete against nuclear radiation,” Progress in Nuclear Energy, Vol.103, 103550, Dec. 2020. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2020.103550
• [26] T.A. El-Sayed, “Performance of heavy weight concrete incorporating recycled rice straw ash as radiation shielding material,” Progress in Nuclear Energy, Vol.135, 103693, May. 2021. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103693
• [27] B. Aygün, E. Şakar, O. Agar, M. I. Sayyed, A. Karabulut, V. P. Singh, “Development of new heavy concretes containing chrome-ore for nuclear radiation shielding applications,” Progress in Nuclear Energy, vol. 133, 103645, March 2021. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2021.103645
• [28] H. S. Gökçe, “Yüksek Kıvama Sahip Barit Agregalı Ağır Betonların Segregasyon Özellikleri ve Γ Işını Soğurma Katsayılarının Belirlenmesi,” Doktora Tezi, Ege Üniv., FBE, İzmir, 2018.
• [29] M. Gümüş, “Yüksek Sıcaklığa Maruz Bırakılan Polipropilen Lifli Ağır Betonların Γ Işını ve Nötron Soğurma Performansları,” YL tezi, Kırıkkale Üniv., FBE, Kırıkkale, 2019.
• [30]D. Erdek “Yüksek kıvamlı barit agregalı ağır betonların radon salınım hızlarının ölçülmesi,” YL tezi, Ege Üniv., Nükleer Fizik Yüksek Bölümü, İzmir, 2021.
• [31] H. E. Johns, J. R. Cunningham, “The Physicis of Radiology,” 4th ed., C. Thomas, 1983. http://moreauhupet.hopto.org
• [32] B. T. Price, C. C. Horton, K. T. Spinney, “Radiation Shielding, Pergamon Press,” London-NewYork, 1957.
• [33] İ. Akkurt, H. Akyıldırım, A. Calık, O. B. Aytar, N. Uçar, “Gamma Ray Attenuation Coefficient of Microalloyed Stainless Steel,” Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 36, pp. 145-149, Jan. 2011. https://doi.org/10.1007/s13369-010-0013-9
• [34] D. Kaya, “Normal Beton ve Özel Amaçlı Betonların Γ Radyasyonunu Zırhlama Özelliklerinin İncelenmesi,” YL Tezi, İTÜ, Enerji Enst., İstanbyl, 2019.
• [35] J. E. Martin, “Physics for Radiation Protection,” 2nd Ed., in Wiley-VCH Verlag Gmbh & Co., Weinheim, USA, 2006, pp. 84.
• [36] R. G. Jaeger, E. P. Blizard, A. B. Chilton, A.B., M. Grotenhuis, A. Hönig, T. A. Jaeger, H. Eisenlohr, “Engineering Compendium on Radiation Shielding,” Springer-Verlag, pp. 537, New York, 1968.
• [37] I.I. Bashter, “Calculation of radiation attenuation for shielding concrete,” Annals of Nuclear Energy, Vol. 24, No. 17, pp. 1389-1401, 1997.
• [38] J. Shapiro, “Radiation Protection,” A Guide for Scientists, Regulators, and Physicians, Fourth Edition, Harward University Pres. Cambridge, pp. 688, 1972.
• [39] J. H. Hubbell, “Photon Mass Attenuation and Energy Absorption Coefficients from 1 keV to 20 MeV,” Int. J. Appl. Radiat. Isot., Vol. 33, pp. 1269, 1982.
• [40] H. Akyıldırım, “Ağır Betonların Nükleer Radyasyon Zırhlama Özelliklerinin Araştırılması,” Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniv., FBE, Isparta, 2011.
• [41] K. Arshak, O. Korostynska, “Advanced Materials and Techniques for Radiation Dosimetry,” Artech House, pp. 220, London, 2006.
• [42] İ.B. Topçu, T. Uygunoğlu, Yapı Malzemesi, Nobel Akademik Yayıncılık, 396s, 2021.
• [43] B. Yılmazer, “Muş Yöresinden Temin Edilen Baritin Kullanımı İle Elde Edilen Ağır Betonun Fiziksel ve Mekaniksel Özeliklerinin Araştırılması,” FBE, Fırat Üniversitesi, Elazığ, YL Tezi, 2009.
• [44] İ.B. Topçu, “Properties of heavyweight concrete produced with barite,” Cement and Concrete Research, vol. 33, no. 6, pp. 815-822, 2003. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(02)01063-3
• [45] İ.B. Topçu, A. Uğurlu “Barit ile üretilen ağır betonlar üzerine bir çalışma,” Beton Prefabrikasyon, vol. 67, pp. 51-57, Tem. 2003.
• [46] Y. Esen, A. Kurt, E. Orhan, “Öğütülmüş Barit İle Üretilen Betonun Basınç Dayanımı ve Fiziksel Özelliklerinin Deneysel Olarak Araştırılması,” Eng. Sci., Vol. 6, No. 4, pp. 1281-1290, 2011.
• [47] TS 3440, Betona zararlı etkileri olan su, zemin ve gazların değerlendirilmesi - Prensipler, sınır değerler, su ile zemin numunelerinin alınması ve analizleri, TSE, Ankara, 2019.
• [48] A. Sayyadi, Y. Mohammadi, M. R. Adlparvar, "Mechanical, Durability, and Gamma Ray Shielding Characteristics of Heavyweight Concrete Containing Serpentine Aggregates and Lead Waste Slag," Advances in Civil Engineering, pp. 1-11, 7873637, 11. 2023. https://doi.org/10.1155/2023/7873637
• [49] A. Ajorloo, A. Yadolahi, A. Zolfaghari, “Protection against gamma rays with heavy concrete application of lead slag-containing,” Journal of Engineering Geology, Vol. 9, No. 4, pp. 3193-3206, 2016. https://doi.org/10.18869/acadpub.jeg.9.4.3193
• [50] A. M. Zayed, M. A. Masoud, A. M. Rashad, A. M. El-khayatt, K. Sakr, W. A. Kansouh, M. G. Shahien, “Influence of heavyweight aggregates on the physico-mechanical and radiation attenuation properties of serpentine-based concrete,” Construction and Building Materials, Vol. 260, 120473, Nov. 2020. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120473
• [51] F. Demir, G. Budak, R. Sahin, A. Karabulut, M. Oltulu, A. Un, “Determination of radiation attenuation coefficients of heavyweight and normal-weight concretes containing colemanite and barite for 0.663 MeV c-rays,” Annals of Nuclear Energy, Vol. 38, No. 6, pp. 1274-1278, 2011.
• [52] TS 802 “Beton Karışım Tasarımı Hesap Esasları” TSE, Ankara, Mart 2016.
• [53] İ. Akkurt, C. Başyiğit, S. Kılınçarslan, B. Mavi, “The shielding of γ-rays by concretes produced with barite,” Progress in Nuclear Energy, vol. 46, no. 1, pp. 1-11, 2005. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2004.09.015