bz Ana Sayfa bz kurumsal Kurumsal ustkes iletişim İletisim

bz

Teknik Destek ve

Fiyat Öğrenme
0216 394 45 70 (pbx)
0532 382 75 40
bilgi@isbet.com.tr Mahmut TÜRKER mahmut@isbet.com.tr

 

ANASAYFA » BETON BORULARIN DAYANIMI
Geri

BETON BORULARIN DAYANIMI


BETON BORULARIN DAYANIMI VE DÜRABİLİTESİ

Sevtap HABERVEREN      Mehmet ÇAĞLAYAN
Jeoloji Müh.      Maden Müh.

Prof. Dr. Mehmet Ali TAŞDEMİR
İTÜ İnşaat  Fakültesi

 

Bu bildiri 2. Ulusal Kentsel Altyapı Sempozyumu'nda sunulmuştur
ÖZET

Doğal ve yapay puzonlar donatılı ve donatısız beton boruların üretiminde kullanılmaktadır. Mineral katkılı çimentolar zararlı ortamlarda kimyasal etkilere karşı dayanıklılıkları nedeniyle tavsiye edilirler. Hasarın hızı ve miktarı düşük çimento dozajı ve yüksek su/çimento oranı ile artar. Betonun düşük geçirimliliğe sahip olması C3A içeriğinden daha belirgin bir etkendir. Kürün tam uygulanmaması durumunda mineral katkılar betonun daha düşük bir poroziteye sahip olmasını sağlar ve puzolanik reaksiyon betondaki kalsiyum hidrıksit içeriğini azaltır, fakat yetersiz kür yüksek poroziteye neden olur, du da dürabilite açısından sakıncalıdır. Eğer beton uygun bir şekilde üretilmiş ve kür uygulanmış ise dürabilitede iyileşmeden söz edilebilir.
1. GİRİŞ

Betondan beklenen ana nitelikler; dayanım ve dürabilitenini (kalıcılığın) yeterli, ekonomik ve fonksiyonel olması yanında görünüşünün de iyi olmasıdır. Tasarımı yapan, uygulamayı gerçekleştiren, servisteki betonun bakım ve onarımını yüklenen mühendisler bu ana nitelikleri birleştirmek ve en uygun çözümü bulmak zorundadırlar. Beton serviste bulunduğu süre içinde dış etkilerden etkilenmeden kalıcılığını yani dürabilitesini yitirmektedir. Söz konusu çevresel etkiler; kıyı veya açık deniz yapılarındaki dalga hareketi, akıntı sırasında askı halindeki maddelerin çarpması, donma-çözülme ve ıslanma-kuruma gibi fiziksel nedenlerden ileri gelebileceği gibi asit, klor ve sülfat etkisi ve alkalisilika reaksiyonu gibi kimyasal nedenler de söz konusudur. Alt yapıda ve binalarda kullanılan beton için üretim sırasında ve serviste gerekli önlemlerin alınmaması durumunda dürabilite sorunuyla karşılaşılır.

Bu çalışma sülfat ve asit etkilerinin makro düzey modellemeleri ile korozyon, donma-çözülme, sülfat ve asit etkilerini gösteren geçirimlilik hasar girişiminin bileşik modeli verilmektedir. Ayrıca İston'da üretilen beton ve betonarme boruların dayanım ve dürabilitesi üzerine bir değerlendirme yapılmakta, kalite denetimiyle ilgili süreçler açıklanmaktadır. Sülfata dayanıklı boru üretiminde; zeminde ve yeraltı suyundaki sülfat konsantrasyonuna karşı kullanılması gerekli çimento tipleri için bazı standart kısıtlamalar, minimum çimento içeriği ve maksimum su/çimento oranı ile ilgili olarak bazı standartların öngördüğü sınırlamalar verilmekte ve bazı değerlendirmeler yapılmaktadır.
2.DÜRABİLİTENİN MAKRO DÜZEYDE İNCELENMESİ

Betonun hasar mekanizmasını mikroyapı belirler. Geçirimlilik özellikleri de doğrudan mikroyapıya bağlıdır. Betonun boşluksuz ve geçirimsiz olması dürabilite bakımından yararlıdır. Betonda dürabilite ve geçirimlilik birbiriyle yakından ilgili olan iki olaydır. Betonun akışkan geçirimliliği; 1) Basınçlı su geçirimliği, 2) kılcal su emme ve 3) Buhar geçirimliliğinden oluşur. Geçirimsizlik bakımından gerekli önlemlerin alınmaması durumunda dürabilite sorunlarıyla karşılaşılır.

Betonun çevre etkilerine karşı kalıcılığını sürdürmek için en önemli önlem geçirimsizliği sağlamaktır. Geçirimsizlikte en en büyük etken dışa açık boşluklar ile çatlaklardır. Beton dürabilitesinde olumsuz etki yapan bu boşluklar ve çatlaklar en zayıf halka olarak bilinen agrega-çimento hamuru temas yüzeyinde daha belirgindir. Su/çimento oranının yüksek olması dolayısıyla kılcal boşlukların artması dürabiliteyi olumsuz yönde etkileyen en önemli nedenlerden biridir. İlk 7 gün içinde betonun bakım ve kürüne özen gösterilmemesi durumunda önemli dürabilite sorunlarıyla karşılaşılır. Özellikle puzolanlı çimentoların kullanılması durumunda betonun bakım ve kürüne daha çok özen gösterilmeli ve kür süresi normal çimento ile üretilen betonlara göre daha da uzatılmalıdır (Taşdemir. 1998). Bu durum doğal veya yapay puzolan içeren çimentolar için bir olumsuzluk değildir, aksine betonun dürabilitesi için yararlıdır ve bütün dünyada yaygın biçimde kullanılmaktadır.

Betonun dürabilitesinin değerlendirilmesi ölçülen geçirimlilik özeliklerine göre yapılmalıdır. Betonun içine gömülü donatı çeliği, çıplak çeliğe göre daha iyi korunur. Oksijen konsantrasyonundaki farklılık çelik üzerindeki anot ve katot bölgelerini oluşturur. Betona gömülü çelik donatının korozyonunda klor iyonlarının işlevi büyüktür. Klor iyonları elektrolitliği yükselterek anot ile katot arasındaki iyon alış-verişini kolaylaştırdığından korozyonu arttırır.

Betonu oluşturan agrega ve bağlayıcı faz ve çimento hamuru-ara yüzey özelikleri betonun donma-çözülme dayanıklılığında önem taşır. Çimento hamuru fazında bulunan kılcal boşluklardaki suyun bir kısmı donunca genişler ve boşluk içindeki su çeperlere hidrolik basınç uygular. Ayrıca donma sonucu boşluk suyundaki tuz ve kireç konsantrasyonu farklılaşır ve içte ozmotik basınç doğar. Bu çevirmeler sonucu betonun düşük olan çekme şekil değiştirme kapasitesinin yenilmesiyle betonda çatlama oluşur. Daha çok havaalanı gibi yüzey betonlarında, kış aylarında buz çözücü tuzların kullanılması sırasında yetersiz çimento dozajı, yerleştirilmesinin iyi yapılmaması, ikinci mastarlama ,işleminin uygulanmaması, hava sürükleyici katkı maddesinin kullanılmaması durumunda donma-çözülme hasarları artmaktadır.

Betonda sülfat etkisi en önemli dürabilite sorunlarından biridir. Sülfat ortamı yapının bulunduğu yere göre değişir. Deniz suyu ve endüstriyel bölgelerdeki atıkların etkileri farklılıklar sergiler. Betonun bileşenleri, betonun hazırlanması ve izleyen işlemler sülfat etkisinde önemli rol oynarlar. Sülfat etkisi suda çözünmüş olan kalsiyum sülfat ile alüminatın reaksiyonu sonucu ortaya çıkar. Oluşan yüksek sülfatlı sülfo-alüminat tuzu diğer bir değişle etrenjit büyük hacim artışı yaratır ve betonun çatlamasına neden olur (Akman, 1992). Etrenjitin oluşabilmesi için trikalsiyum alüminatın bir kısmının monosülfata dönüşmesi gerekir. Asitin bütün Portland çimentolara etkisi vardır. Asit etkisinin derecesi başta asitin pH'ı olmak üzere birçok etkene bağlıdır.

Genel olarak korozyon, donma-çözülme, sülfat etkisi, asit etkisi ve alkali-silika reaksiyonu gibi etkilerden oluşan geçirimlilik-hasar girişiminin bileşik modeli de Şekil 3'de verilmektedir. Şekilde ok yönü okun başlangıcındaki parametrelerin ok ucundaki parametreleri etkilediğini göstermektedir.
 
Şekil 1. Geçirimlilik-Hasar Girişim Diyagramı (Basheer ve ar., 1996)

Şekil 1'in incelenmesinden görüldüğü gibi bileşenleri bakımından uygun tasarlanmayan, boşluklu, iyi yerleştirilmemiş ve uygun kür uygulanmamış bir beton zararlı ortamların etkisinde kaldığında çatlaklar daha da büyür. Çatlakların sayısı ve miktarı arttıkça beton daha da geçirimli olur. Böylece yığışımlı olarak çatlakların artması betonun hasarına yol açar ve dürabilite nedeniyle fonksiyonunu yitirmesiyle sonuçlanır.
3.BETONUN KALICILIĞI İÇİN ÖNLEMLER

    Günümüzde betonun arayüzeylerinde ve çimento hamurundaki boşlukları doldurmak için ultra incelikte silis dumanı, uçucu kül ve yüksek fırın cürufu gibi puzolanik ve mikrofiller malzemelerin süperakışkanlaştırıcılarla birlikte kullanılması beton teknolojisinde büyük ilerlemelere neden olmuştur. Bu iki önemli gelişme yani hem ultra incelikteki mineral katkıların hem de süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkıların birlikte kullanılması betondaki su/çimento oranının düşmesini sağlamış ve boşlukların da doldurularak daha yoğun bir malzemenin oluşmasına neden olmuştur. Sonuçta betonun hem dayanımı hem de dürabilitesi artmıştır.

    Hem doğal hem de yapay puzolanların betonun kimyasal dayanıklılığını arttırmada önemli işlevleri vardır. Portland çimentolarına kıyasla puzolan içeren çimentolar daha düşük geçirimliliğe sahip beton elde edilmesine olanak sağlar. Daha yoğun bir kalsiyum silikat hidrate elde edilir. Bu da beton dürabilitesinin artmasını sağlar. Puzolanlı çimentolar zararlı sularda kirecin yıkanmasına karşı koyar. Bazı yapay puzolanların oksit bileşenlerinin çimento ile karşılaştırılması Tablo 1'de verilmektedir. Bu tablodaki puzolanik malzemelerin tümü uygulamada mevcuttur ve betonda kullanılmaktadır. Tablo 2'de ise bu mineral katkıların fiziksel özelikleri verilmektedir.
Tablo 1. Yapay Puzolanların ve Çimentonun Tipik Oksit Bileşimleri (ağırlıkça %) (Illston, 1996)
 

Oksit
    Uçucu Kül     

ÖYFC  
    Silis Dumanı      Portland Çimentosu
F tipi      C tipi
SiO2     48     40     36     97     20
Al2O3     27     18     9     2     5
Fe2O3     9     8     1     0,1     1
MgO     2     4     11     0,1     1
CaO     3     20     40     -     64
Na2O     1     -     -     -     0,2
K2O     4     -     -     -     0,5
Tablo 2. Yapay Puzolanların ve Çimentonun Fiziksel Özelikleri (Illston, 1996)
      Uçucu Kül     SilisDumanı     ÖYFC     PortlandÇimento
Özgül ağırlık (g/cm3)     2,1     2,2     2,9     3,15
Tane boyut ağırlığı (mikron)     10-150     0,01-0,5     3-400     0,5-100
Özgül yüzey alanı (m2/kg)      350     15000     400     350

Tablo 2'nin incelenmesinden görüldüğü gibi uçucu kül Öğütülmüş Yüksek Fırın Cürufu (ÖYFC) ve Portland çimentosunun tane boyut aralıkları ve özgül yüzeyleri birbirine yakındır. ÖYFC'nun tane biçimleri çimentonunkine benzer olup yaklaşık küresel biçimdedir. Uçucu külün tane biçimi küreye daha yakındır. Silis dumanının tane biçimi de yaklaşık küredir, özgül yüzey alanı ise çok yüksektir, böylece bu malzeme ultra incelikte kabul edilebilir. Silis dumanının betonda kullanılması durumunda taze betonda işlenebilme güçleşmekte, su gereksinmesi artmakta ve süperakışkanlaştırıcı kullanılması zorunlu olmaktadır. Süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkılarla silis dumanı kolalıkla homojen dağılmakta, özellikle çimento hamuru-agrega temas yüzeyindeki boşluklar doldurulmakta ve beton daha yoğun ve boşluksuz olmakta dolayısıyla dürabilite açısından yarar sağlamaktadır (Taşdemir ve ar., 1996, 1998a, 1998b, 1999).

Katkılı çimentoların üretiminde ÖYFC'nun kullanımı çok yaygındır. Demir üretimi sırsında yan ürün olarak elde edilen ÖYFC geçmiş yıllarda çimento ile yerdeğiştirilen bir malzeme olarak geniş biçimde kullanıldı. Yüksek fırında ergimiş metalin herbir tonundan 280-340 kg kadar elde edilen ergimiş cüruf, camsı kristal olmayan granüle malzemeyi üretmek üzere hızla soğutulur. Daha sonra Portland çimentosunun inceliğine yakın bir incelikte öğütülür. Çimento üretiminde ÖYFC'nun kullanılması ile önemli ölçüde enerji kazanımı ve çevresel yarar elde edilir. Betonda kullanılan cüruflu çimento genellikle Portland çimentosu ile ÖYFC'nun karışımı şeklindedir. Bu çimentolar da özellikle zaralı ortamlarda kimyasal etkilere dayanıklılıkları nedeniyle tavsiye edilirler.

Katkılı çimento üretiminde kullanılan diğer bir yapay puzolan uçucu küldür. Bunlar termik santralde toz kömürünün yanmasıyla oluşan baca gazlarıyla sürüklenen çok ince kül parçalarıdır. Bu atık malzemeler elektrostatik yöntemlerle elektrofiltrelerde ve siklonlarda yakalanmakta ve baca gazlarıyla atmosfere çıkışları engellenmektedir. Yukarıda belirtildiği gibi genelde küresel biçimli olan uçucu küllerin boyutları 1-150 m arasında değişmektedir. Uçucu kül de betonda puzolanik malzeme olarak kullanılır. Kullanımda iki önemli amaç vardır: 1) Ekonomik oluşu, 2) Beton özeliklerine olumlu katkısıdır.

Ülkemizde yaklaşık olarak 13,5 milyon ton uçucu kül üretilmesine karşın inşaat sektöründe yaygın kullanılmamasının iki önemli nedeni vardır: 1) Türkiye'de üretilen uçucu küller hakkında yeterince veri bulunulmaması, 2) Uçucu küllerin özelliklerinin üniform olmaması ve standartları sağlamayan bazı küllerin varlığıdır (Tokay, 1998). ABD Uçucu Kül Standardı ASTM C 618 iki sınıfı öngörür. Bunlar; a) C Sınıfı: Linyit kömürü ve turbalardan elde edilen yüksek kalsiyumlu uçucu küller, b) F Sınıfı: Bitümlü kömürlerden elde edilen düşük kalsiyumlu uçucu küllerdir. Betonda uçucu kül kullanımı aşağıdaki yararları sağlar: ı) çimento miktarını azaltarak beton maliyetinde düşüş, ıı) hidratasyon ısısında azalma, ııı) işlenebilmenin iyileşmesi, ıv) yaklaşık 90 günden sonra beton dayanımında artış. Pratikte, uçucu kül iki şekilde betona katılır: 1) Çimento üretimi sırasında çimentoya katılarak uçucu kül içeren katkılı çimento elde edilmesinde, 2) Beton üretim tesisinde uçucu kül bir beton bileşeni, diğer bir deyişle katkı biçiminde beton katılır (Berry ve Malhotra, 1987). Genel olarak da çimentonun bir bölümüyle yer değiştirilerek kullanılır. Katılan uçucu kül bağlayıcı matrisin bir bileşeni olur ve dürabilite ile dayanımı etkiler. Ancak kalite bakımından büyük değişkenliğe sahip Türk Uçucu Küllerinin bazı standart değerleri sağlamadıkları bilinmektedir. Bu külleri beton üretiminde kullanmadan önce EN 450'de belirtilen minimum sıklıkta deney yapılması zorunludur. Aşağıda betonun kalıcılığı için gerekli önlemler sıralanmaktadır.
3.1. Bağlayıcı İle İlgili Önlemler

TS 10157'ye göre sülfata dayanıklı çimento, "C3A (Trikalsiyum Alüminat) içeriği en çok %5 olan Portland çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı (CaSO4.2H2O) eklenmesi ile öğütülerek elde edilen bir hidrolik bağlayıcıdır." Aynı standarda göre C4AF+2C3A oranı ise en çok %25 olarak sınırlandırılmaktadır.

Sülfata dayanıklı bu çimento, ASTM Tip V çimentosunun karşılığıdır. Bu çimento ile üretilen betonlar, Portland çimentosu ile üretilenlere göre deniz suyuna, sülfatlı yeraltı sularına ve sülfat içeren diğer ortamlara karşı üstün dayanıklılık sergilerler.

Betonda çimentonun C3A(3CaO.Al2O3) bileşeni ile alçı taşı (CaSO4.2H2O) arasındaki veya zararlı ortamlarda betonun içine sülfatlı sularla giren sülfatlar arasındaki kimyasal reaksiyonlar, monosülfat (3CaO.Al2O3.12H2O) ve etrenjit (3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) gibi hacim arttırıcı özeliğe sahip sülfo-alümino-hidrat ürünlerinin oluşmasını sağlar. Bu bileşikler betonun hacim sabitliğini bozarlar ve çatlama hasarına yol açarlar. Böylece sülfatlı ortamlarda kullanılabilecek olan çimentolarda C3A oranı düşük tutulmakta ve hacim sabitliğini bozan ürünlerin oluşumu engellenmektedir. İston'da kullanılan Akçansa üretimi SDÇ çimentosunun kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerinin tipik değerleri aşağıda verilmektedir.
Tablo 3. SDÇ'nun kimyasal özellikleri

Kimyasal Özelik     Kullanılan SDÇ Ortalaması     TS 10157'e Göre En Çok (5)
Kızdırma kaybı     1,60     5,0
Çözünmayan kalıntı     0,47     1,5
Kükürt trioksit (SO3)     2,02     3,5
Trikalsyum Alüminat (C3A)     0,93     5,0
Magnezyum oksit (MgO)     0,80     5,0
Tetra Kalsiyum Alüminat           
Ferit+2Trikalsiyum Alüminat(C4AF+2C3A)     19,91     25
Klorür (Cl)     0,0119     0,1

Tablo 4. SDÇ'nun Fiziksel Özelikleri
      Kullanılan SDÇ Ortalaması      TS 10157
Priz süresi: Priz başlangıcı (saat, dak.)     3-36     >=1
 Priz sonu (saat, dak.)     4-42     <=10
Toplam hacim genişlemesi (mm)      1     <=10
Özgül yüzey (cm2/gr)      3390     >=2800
Tablo 5. SDÇ'nun Mekanik Özelikleri
Gün      Basınç Dayanımları, N/mm2     TS 10157'e Göre En Az
1     14,4     -
2     25,4     10,0
7     38,5     21,0
28     47,0     32,5

Yukarıdaki tablolardan görüldüğü gibi kullanılan çimentonun kimyasal fiziksel ve mekanik özelikleri TS 10157'de belirtilen SDÇ standartlarına uygundur.

Zeminde veya yeraltı suyundaki sülfat konsantrasyonuna bağlı olarak dayanıklı beton üretmek için çimento seçimi İngiliz Standardına göre Tablo 6'da gösterildiği gibi yapılabilir:
Tablo 6. Sülfat Etkisindeki Betonlar İçin İngiliz Standardına Göre Öneriler (BS 8110:1985)
SülfatKonsantrasyonu           Minimum     Maksimum
Sınıf      Zemin     YeraltıSuyunda(gr/lt)     Çimento Tipi       Çimento Tipi Çimento İçeriği(kg/m3)     Su/ÇimentoOranı
1     <0,2     <0,3     Portland Çimentosu     Sınır yok     Sınır yok
2     0,2-0,5     0,3-1,2     Portland çimentosu      330     0,50
                     Portland çimentosu +(%25-%40) UK     280     0,55
                        Portland çimentosu +(%70-%90)ÖYFCSülfata dayanıklı çimento (SDÇ)     280     0,55
3     0,5-1,0     1,2-1,5     Portland çimentosu +(%25-%40) UK     380     0,45
                       Portland çimentosu +(%70-%90)ÖYFCSülfata dayanıklı çimento (SDÇ)     330     0,50
4     1,0-2,0     2,5-5,0     SDÇ     370     0,45
5     >2,0     >5,0     SDÇ+Koruyucu örtü     370     0,45

UK: Uçucu Kül
ÖYFC: Öğütülmüş Yüksek Fırın Cürufu

Puzolanlı çimentolar genel olarak betonda sülfat etkisine, klor yayımına alkali agrega reaksiyonuna asit etkisine karşı olumlu katkıları vardır. Ancak donma-çözülme etkisinde puzolanların doğrudan bir etkisi olmayıp, başlıca hava sürükleyici katkıların olumlu etkisinden söz edilmelidir (Massazza, 1997)

Öğütülmüş yüksek fırın cürufunun (ÖYFC) beton dürabilitesine katkısı için Tablo 7'deki örnek verilebilir. Bu tabloda bir yıl süresiyle deniz suyu içinde tutulan 40x40x160 mm boyundaki ISO harç çubuğunun lineer genleşmesini vermektedir. Bu tablodan görüldüğü gibi Normal Portland çimentosundaki şişme cüruflu çimento içeren harçların her birinden daha yüksektir. Yüksek fırın cüruflu çimento ile üretilen betonda çimentodaki cüruf içeriği %60 iken sülfat etkisine karşı mükemmel bir dayanım elde edilmektedir (Smolczyk, 1977).
 
Tablo 7. Deniz Suyu İçinde Bir Yıl Süreyle Tutulan ISO Harç Çubuklarının Lineer Genleşmesi (Regourd, 1986)
Çimento     Δ1/1, μm/m
PÇ     1000
PÇ + %25 cüruf     750
PÇ + %30 cüruf     690
PÇ + %80 cüruf      190


Öğütülmüş yüksek fırın cürufunun en yararlı etkilerinden biri klorun geçiş hızını ve dolayısıyla klorun neden olduğu korozyonu önemli ölçüde azaltmasıdır. Bazı araştırmalara göre ÖYFC içindeki yüksek alüminatlar bağlayıcılık sağlar. ÖYFC hamurunun normal Portland çimentosu hamuruna göre daha yüksek klor bağlama kapasitesine sahip olduğunu ve bu farkın ÖYFC'nun yerdeğiştirme miktarı ile arttığını gösterdiler.

Betonun geçirimsizliği, betona (veya çimento hamuruna) çözelitilerin veya gazların ilerlemesini ve hızını kontrol eder. Betonun geçirimsizliği su/çimento oranından etkilenir. Klor iyonları çok tahrip edicidir, buna özellikle kış aylarında buz çözücü olarak kullanılan tuzlar neden olur. Tablo 8'de gösterildiği gibi betonda ÖYFC kullanımı klor difüzyonu riskini önemli ölçüde azaltır. Yine tabloda görüldüğü gibi PÇ ile üretilen betonlara klor iyonlarının geçişi ÖYFC'li benzer karışımlarınkinin 10 katıdır.
Çimento Tipi     Cl Geçirgenliğinin Bağlı Değeri
PÇ + %60     1
ÖYFCPÇ + %30  uçucu kül     3
PÇ     10

Smolczyk cüruflu çimentolar ile üretilen betonların hareketli iyon difüzyonuna karşı direncini Portland çimentosu ile üretilenlere göre belirgin biçimde yüksek olduğunu gösterdi. Diğer araştırmacılar da benzer sonuçlar elde ettiler.

Alkali-lilika reaksiyonu agregalar alkali etkisinde kalırsa olur. Çimentonun bir bölümü ÖYFC ile yer değiştirilerek kullanılması alkali miktarını azaltabilir. Alkali-silika reaksiyonundan ileri gelen hasar riskini azaltmak için önerilen çok sayıda alternatif çözüm vardır.

 Bunlar:

    betonun alkali içeriğinin sınırlandırılmasını,
    ÖYFC veya uçucu kül kullanımı,
    düşük alkalili çimentonun kulanımını,
    reaktif olmayan agrega kullanımını içerir.

Asitin bütün Portland çimentolarına önemli etkisi vardır. Asit etkisinin derecesi asitin pH'ı gibi birçok etkene bağlıdır. Cüruflu çimento ile üretilen betonlar 3,5 ile 5,5 pH derecesine sahip ortamda asit etkisine karşı yararlı olabilir. Bununla birlikte, 3,5'un altındaki pH değerleri için ek koruma önlemleri gereklidir.

Şekil 2'de görüldüğü gibi Portland çimentosunun %30-%40'lık bir bölümü doğal puzolanla yerleştirildiğinde 6 yıl süreyle %1'lik MgSO4 çözeltisinde tutulan harçların genleşme değerlerini önemli ölçüde azaltmaktadır (Massazza, 1997). Böylece sodyum sülfat etkisine göre çok daha şiddetli etkiye sahip magnezyum sülfata karşı doğal puzolanların etkisinin belirgin olduğu anlaşılmaktadır. Ancak betonun uzun süreli performansında doğal puzolanın türünün de farklı biçimde etki edebileceğini belirtmek gerekir.

Sülfatın tipine ve konsantrasyonuna bağlı olarak betondaki hasarın miktarı ve hasarın artma hızı çimentodaki C3A içeriğine bağlıdır. Ancak Şekil 3'in incelenmesinden görüldüğü gibi yüksek çimento içeriği, düşük su/çimento oranı hasarın hızını belirlemede etkindir. Betonun geçirimsizliğinin sağlanması C3A'nın azaltılmasından daha yararlıdır.
Şekil 2.Harç Genleşmesine Puzolan Kullanımının Etkisi (Çimento : Kum Oranı = 1 : 3, Boyutlar 2x4x25 cm, Çözelti: %1'lik MgSO4, Masaza, 1997).

Şekil 3. %10 Na2SO4 İçeren Bir Ortamda Betonun Hasar Hızına Çimento Dozajının ve Çimentodaki C3A İçeriğinin Etkisi (Verbeck, 1968)
3.2. Agrega İle İlgili Önlemler

Agergaların çimento ile bağlantısının mükemmel olması için minerolojik yapılarına ve sertliklerine özen gösterilmelidir. Sert ve yoğun olan kalker kökenli agregalar bu iki niteliğe aynı zamanda sahip olurlar. Sülfata dayanıklı betonda kullanılacak agregalarda petrografik ve kimyasal deneyler de yapılmalıdır. Agrega granülometrisinin sürekli olması ve ince tanelerin yeterli düzeyde bulunması geçirimlilik açısından tercih edilir.

3.3. Diğer Önlemler

Sülfata dayanıklı betonda bileşen malzemeler dışında aşağıdaki önlemler de alınmalıdır:

    Betonarme yapılarda pas paylarına özen gösterilmelidir. Örnek olarak BS 20 için pas payı en az 3,5 cm, BS 25 için pas payı en az 3,0 cm olmalıdır.
    Betonun slumpı yüksek olmamalı, en fazla 7-8 cm olmalıdır. İyi bir şekilde vibrasyon uygulanmalı, boşluk bırakmadan yerleştirme sağlanmalıdır.
    Çimento hamurunda ve agrega-çimento hamuru temas yüzeyinde çatlakların minimum düzeyde kalması için betonun üretimini izleyen günlerdeki kürüne özen gösterilmelidir. Betonun sürekli ıslak tutulmasına çalışılmalıdır. Diğer bir önemli nokta da plastik rötrenin olmaması için gereken özen gösterilmelidir.
    Genel olarak bileşim, karışım, yerleştirme ve tesviye (düzeltme) standartlara uygun yapılmalıdır. Yüzeylerin kötü düzeltilmesi halinde, plastik rötre ve aşırı terleme sonucu yüzeyler zayıf bir çimento hamuru veya zayıf bir harca sahip olma eğilimi gösterirler. Bunun sonucunda sülfat yüzeye yakın iri agregalar civarında soyulmalara yol açar. Önlem olarak beton yüzeylerinde ikinci mastarlama işlemi yapılmalıdır.
    Sülfat içeriğinin fazla olduğu durumlarda sertleşmiş beton yüzeyine polimer emdirilmelidir.

4.KALİTE DENETİM SÜRECİ

İston'da beton ve betonarme borular üzerinde TS 821'e göre sızdırmazlık, tepe basınç yükü deneyleriyle, be deneylerden elde edilen parçalar üzerinde su emme deneyleri sürekli biçimde yapılır. Üretilen borular üç gruba ayrılır:

    Muflu Beton Borular (MBB),
    Muflu Betonarme Borular (MBA),
    Lamba Zıvanalı Betonarme Borular (LZB).

4.1. Boyutlar ve Toleranslar

Boyut ölçümleri ve toleranslar TS 821'e göre yapılır. Beton ve betonarme borular muf ağzı aşağıya gelecek biçimde üretildiğinden ve taze halde taşınırken gerekli önlemler alındığından genelde boyut tolerans değerlerinde zorlanmalar söz konusu olmamaktadır.

4.2. Sızdırmazlık Deneyleri

TS 821'e göre 0,5 atmosfer su basıncı altında yapılan sızdırmazlık deneyinde boru iç yüzeyinin her m2'si için boru anma çapına karşılık su kaybı değerlerinin standart değerlerle karşılaştırılması Tablo 9 da gösterilmektedir.
Tablo 9.Tipik Sızdırmazlık Deney Sonuçları

Kod     Anma Çapı, mm     Deneyle Ölçülen Su Kaybı, lt/m2     TS 821'e göre Kabul Edilebilir Su Kaybı, lt,/m2
MBB     200     0,03     -
300     0,06     0,08
400     0,06     0,08
500     0,05     0,08
600     0,02     0,08
700     0,04     0,07
MBA     800     0,03     0,07
900     0,04     0,07


4.3. Tepe Basınç Yükü

Anma Çapı 800 mm'nin altında olan beton boruların et kalınlığı değerleri normal cidarlı betonlarınki gibidir. Buna karşın anma çapı 800 mm olan betonarme borunun et kalınlığı normal cidarlı ile kalın cidarlı boru arasındadır. Bütün betonarme borular ise kalın cidarlı sınıfa dahildir. İston'da üretilen beton boruların tepe basınç yükü deney sonuçlarının tipik değerleri Tablo 10'da verilmektedir.
Tablo 10.Tipik Tepe Basınç Yükü Değerleri

Kod     Boru Anma Çapı,mm     Deneyle Ölçülen Kırılma Yükü, kN/m     TS 821'e göre Minimum Kırılma Yükü, kN/m
MBB     200     60,9     27
300     62,4     30
400     74,8     32
500     84,8     35
600     79,7     38
700     96,2     41
MBA     800     141,4     76
900     143,9     82
1000     118,2     90
1200     158,6     100
LZB     1400     202,2     107,5
1600     205,2     125,0


  Beton borularda beton basınç mukavemeti TS 500'de belirtilen beton sınıflarından en az BS 30 laitesinde olmalıdır. Betonarme borularda ise normal mukavemet sınıfındaki betonlarda BS 35, üstün mukavemet sınıfındaki betonlarda ise BS 40 olmalıdır. Tablo 10 da betonarme borular için TS 821'deki minimum kırılma yükü değerleri BS 40'a göre verilmiştir.

Tablo 9'daki tipik sızdırmazlık değerlerinin incelenmesinden görüldüğü gibi bütün beton ve betonarme borular TS 821'de belirtilen kabul edilebilir su kaybı değerlerine uygundurlar. Tablo 10'un incelenmesinden de görüldüğü üzere beton ve betonarme boruların "Tepe Kırılma Yükü" değerleri TS 821'de belirtilen minimum değerlerin çok üstündedir, bazıları standardın öngördüğü kırılma yükü değerlerinin 2 katından da fazladır.
4.4. Su Emme

Tepe basınç yükü deneyinden kalan parçalar üzerinde TS 821'e göre kaynatarak yapılan su emme deney sonuçları ise %4,0-%5,5 aralığında değişmektedir. Bu da söz konusu standardın öngördüğü %8,0 değerinin altındadır.
4.5 Buhar Kürü Uygulaması

İston'da beton ve betonarme borulara kür uygulaması nem kaybını önleyici membran kullanılarak yapılmaktadır. Buhar kürü şu aşamaları kapsamaktadır: 1) Buhar kürü öncesi dinlendirme (2-5 saat arasında, örnek olarak, 10oC çevre sıcaklığında 5 saat), 2) Sıcaklık yükseltme (sıcaklık yükselme hızı 22oC/saat, 2,5 saat süreyle), 3) Üst sıcaklıkta bekletme (65oC sıcaklıkta, 12,5 saat), 4) Soğutma (sıcaklık düşüş hızı 22oC/saat, 2 saat süreyle). Bu aşamaları içeren bir buhar uygulaması Şekil 4'de görülmektedir.

 
Şekil 4. Beton ve Betonarme Borulara Uygulanan Tipi Bir Buhar Kürü Süreci
4.6. Borularda Kullanılan Betonun Basınç Dayanımı

Sınıf dayanımının 4 N/mm2 olması durumuna göre %95 güvenlik ve 6 N/mm2 standart sapma öngötülsün. Amaç dayanımı (fca), fca = fcd + t... = 40 + 1,64x6 ? 50 N/mm2 olarak hesaplanır. Deneylerde her bir parti 4 numunenin aritmetik ortalaması olduğundan bunların standart sapması:
Bireysel sonuçların standardt sapması / 6 =6/ =3 N/mm2 dir. Böylece 4'er numunenin ortalamalarının %5'den fazlası 50-1,64x3=45 N/mm2'nin altında, yine 4'er numunenin ortalamasının %5 fazlası da 50+1,64x3=55 N/mm2'nin üstünde çıkmamalıdır.
Şekil 5. İston'daki Beton ve Betonarme Borulardaki Beton Kalitesinin Gidişini Gösteren Kontrol Kartı

Şekil 5.'de görüldüğü gibi 45 N/mm2 ve 55 N/mm2 eylem (şiş durdurma) sınırlarıdır. Öte yandan partilerin %90 olasılıklı güvenliğe karşı gelen üst ve alt sınırlar ise 50±1,28x3=53,8 N/mm2 ve 45,2 N/mm2 dir.

Şekil 5.'de görüldüğü üzere üretimin gidişi normaldir. Sonuçlar eylem (işi durdurma) sınırlarını aşmamaktadır ve ortalama etrafında belirtilen sınırlar içinde yaklaşık olarak dengeli dağılmaktadır.
4.7. Karot Numunelerde Denetim

Özellikle büyük çaplı borulardan zaman zaman karot numuneler alınarak da denetim yapılmaktadır. 1600 mm çaplı betonarme borulardan alınan karot silindir numuneler üzerinde elde edilen sonuçlar Tablo 8.'de gösterilmektedir.
Tablo 8. Beton Karot Deney Sonuçları

Karot Çapı, mm     Karot Yüksekliği,mm     Basınç Dayanımı,N/mm2     Eşdeğer Küp Basınç Dayanımı, N/mm2
98     172     57,3     69,2
98     172     50,0     60,4
88,5     167     48,1     59,2
98,5     155     52,0     60,9
      Ortalama     51,9     62,4


Yukarıda belirtildiği gibi betonarme borular ,için TS 821 de istenilen yüksek dayanımlı beton kalitesi BS 40 dır. Tablo 8 den de izlendiği üzere beton borulardaki beton kalitesi BS 40 sınıf dayanımının üstündedir, hatta BS 50 yi de sağlamaktadır.

 
SONUÇLAR

Beton boruların dayanımı ve dürabilitesi ile ilgili olarak varılan sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:

    Hasar hızı ve miktarı düşük çimento dozajı ve yüksek su/çimento oranı ile arttığından, beton boru üretiminde baskı tekniğinin kullanılması nedeniyle su/çimento oranı doğal olarak düşüktür. Yeteli dozaj ve iyi granülometri kullanarak boşluksuz beton üretimi gerçekleştiğinden hem dayanım hem de dürabilite bakımından beklenen iyi sonuçlar elde edilebilir.
    Su/çimento oranı düşük, çimento dozajı yüksek ve düşük geçirimliğe sahip betonlardaki hasar azdır. Geçirimsizlik etkisi C3A içerinin azaltılmasından daha belirgindir.
    Kürün tam uygulanması durumunda mineral katkılar betonun daha düşük poroziteye sahip olmasını sağlar ve puzolanik reaksiyon sonucu kalsiyum hidroksit içeriği azalır, yetersiz kür özellikle dürabilite açısından sorun yaratır.
    Sülfata dayanıklı betonda çimento hamuru fazı üstün nitelikli olmalı ve çimento hamuru agrega bağlantısı çok iyi olmalıdır. Sülfat etkisine karşı bağlayıcı kapsamında alınacak önlemler şöyle özetlenebilir: i) sülfat konsantrasyonuna bağlı olmakla birlikte genel olarak çimento dozajı en az 370 kg/m3 olmalıdır, ii) su/çimento oranı olabildiğince düşük olmalı, iii)çimento tercihen SDÇ veya cüruflu çimento olmalı, bunların bulunmaması durumunda traslı, cüruflu veya katkılı çimento kullanılmalıdır. Sülfat etkisine karşı normal çimento kullanılmamalıdır, iv) betondaki boşlukları doldurmak için silis dumanı gibi mineral katkılar da kullanılabilir. Bu katkının puzolanik özeliğinin olması ayrı bir üstünlük sağlar.
    Doğal ve yapay puzolanların beton dürabilitesinin arttırılmasına önemli katkıları vardır. Eğer beton uygun bir şekilde üretilmiş ve kür uygulanmışsa dürabilitedeki iyileşmeden söz edilebilir. Bunun anlamı şöyle özetlenebilir: i) amaca uygun malzeme seçimi, ii) yüksek kaliteli malzemelerin kullanılması, iii) su da dahil olmak üzere malzemelerin uygun bileşimi ve karışımı, iv) uygun sıkıştırma, v) betonun olgunlaşmasını sağlamak için uygun kür, vi) ilk sertleşme sürecinde beton yüksek sıcaklık ve sıcaklık farkından kaçınmak.

     

KAYNAKLAR

AKMAN, M.S., (1992), "Deniz Yapılarında Beton Teknolojisi, İ.T.Ü. Yayını.

BASHEER, P.A.M., CHIDIAC, S.E. and LONG, A.E., (1996), "Predictive Models for Deterioration of Concrete Structures", Construction and Building Materials,

BERRY, E.E. and MALHORTA, V.M., (1987), "Fly Ash in Concrete, in Supplementary Cementing Materials in Concrete", CANMET, Ottawa, pp.37-163.

ILLSTON, J.M. (Ed.), (1996), "Construction Materials: Their Nature and Behaviour", E. Anr F.N.Spon, London

MASSAZZA, F., (1997), "Pozzolanas and Durabilit of Concrete, in 1st Int.Sym. Mineral Admixtures in Cement", Turkish Cement Manufacturers nAssociation, 6-9 Nov.1997, pp.1-22

REGOURD, M., (1986), "Slags and Slag Cement, in Concrete Technology and Design: Cement Replacement Materials", R.N. (Ed.), Surrey University Press, London, pp.73-98

RMC, (1991), GGBS, Readymix-Technical Infomation, Cardiff.

SARKAR, S.L., (1994), "The Importance of Microstructure in Evaluating Concrete", in Advances in Concrete Technology, V.M.Malhotra (Ed.), CANMET, Ottawa, Second Edition, pp.125-160.

SMOLCZYK, H.G., (1977), "The Use of Blastfurnace Slag Cement in Reinforced and Prestressed Concrete", VI. Internetional Steelmaking Day, Paris

TAŞDEMİR, C., (1998), "Mikrofiller Malzemelerin ve Kür Koşullarının Betonun Kılcal Geçirimliliğine Etkisi", DSI Çimento-Beton ve Boya Semineri, 24-26.

TAŞDEMİR, C., TAŞDEMİ

İSTANBUL FABRİKA / MERKEZ

Tuzla-İSTANBUL
ORHANLI MAH. GÜLSÜM SOK. NO. 6
ORHANLI
TEL: 0216 394 45 70 ( Pbx )
FAKS: 0216 394 43 62

ANKARA FABRİKA

Elmadağ-ANKARA
Hasanoğlan Bahçelievler Mahallesi
Doğu Karaağzı cd. No:3 Samsun Yolu
TEL: 0312 865 22 07 ( Pbx )
FAKS: 0312 865 22 72
ANA SAYFA | İLETİŞİM VE YOL BİLGİLERİ
İsbet Beton Boru Ltd. Şti. Resmi Web Sitesi 2013 Yazılı ve Görsel Materyallerinin Tüm Hakları Saklıdır.
Copyright 2013 Web Tasarım