KEND L NDEN YERLE EN BETON (Bölüm 2) POTANS YEL AVANTAJ ve DEZAVANTAJLARI

Transkript

1 KEND L NDEN YERLE EN BETON (Bölüm 2) POTANS YEL AVANTAJ ve DEZAVANTAJLARI Ara. Gör. Burak FELEKO LU Yard. Doç. Dr. Selçuk TÜRKEL Prof. Dr. Bülent BARADAN Kendili inden yerle en beton kullan lmas halinde mekanik özelliklerin yan nda durabilite aç s ndan da yüksek performans elde etmek mümkündür. A a da konvansiyonel betondan kendili inden yerle en betona geçi in getirece i avantajlar ve dezavantajlar s ralanm t r: Kendili inden Yerle en Beton Kullan m n n Avantajlar 1. Taze betonu s k t rma ihtiyac ortadan kalkacak, böylece vibratör kullan m n n yaratt zaman, enerji ve para kayb ortadan kalkacakt r. Vibratör kullan m n n çevreye yayd gürültü kirlili i (özellikle prefabrike beton sektörü için) önlenecektir. Prefabrike beton sektöründe vibratör kullan m n n kal plara verdi i zarar ortadan kalkaca ndan kal plar n ekonomik ömürleri artacakt r. kullan m n n fabrika içindeki olumlu etkileri Tablo 1 de s ralanm t r. nsan sa l aç s ndan 80 db üstünde ses; dalg nl k, stres ve yorgunluk gibi rahats zl klara sebep olmaktad r m/sn 2 nin üzerindeki vibrasyon ivmesi kan dola m n bozmaktad r. Özellikle, kuvartz tozu kanserojen etkisi oldu u için 5 mg/m 3 ün üzerindeki konsantrasyonlar insan sa l n tehdit etmektedir. Bunun gibi sa l k sorunlar n n ortadan kald r lmas n n i çilikte % 5 tasarruf sa layaca öngörülmektedir. Etki Standart Üretimde Fabrika içi gürültü seviyesi 93 db <80 db kullan m nda Kal plara etkiyen dinamik yük m/sn 2 0 m/sn 2 malzeme maliyeti aç s ndan geleneksel betonla kar la t r ld nda, farkl ara t rmac lar farkl sonuçlar elde etmi tir. De i ik ülkeler için maliyet farkl l klar do ald r. Fakat genel kan salt malzeme aç s ndan kar la t rma yap ld nda nin daha yüksek maliyetli olaca d r. ABD de 2002 y l nda ENR firmas n n prefabrike beton üretiminde kulland 69 cm yay lma çap na sahip ve cm çökme de erine sahip geleneksel beton (GB) dizayn maliyetleri Tablo 2 de görülmektedir. Tablodan görüldü ü gibi ile GB aras nda 5 $/m 3 lük bir fark vard r. Öte yandan i çilik aç s ndan yap lan de erlendirmelerde % 32 lik bir maliyet azalmas elde edildi i rapor edilmi tir. ekil 1 den de görülece i gibi dökümü için tek bir i çi yeterli olmaktad r. Brite-EuRam projesi (1999) ile nin malzeme aç s ndan normal betona k yasla % 10 daha pahal oldu unu belirlenmi tir. Pielkenrood (2002), ise bu fark n malzeme seçimine göre metreküp ba na 7 ile 2 aras nda de i ti ini rapor etmi tir. Tablo 3 te yurtd nda bir prefabrike beton üreticisinin metreküp ba na ç kartt toplam maliyet analizi verilmi tir. Tablodan görüldü ü gibi, s rf malzeme aç s ndan bak ld nda daha pahal olmakta ama fabrika içindeki di er i lemlerin maliyetlerinin ilave edilmesi durumunda, nin çok daha ekonomik oldu u sonucu ortaya ç kmaktad r. Konunun fizibilitesi yerel maliyetlerle analizler yap larak de erlendirilmelidir. Ayr ca sa l k, çevre sorunlar ve kal p maliyeti gibi unsurlar da de erlendirme d nda tutulmamal d r. Fabrika içi toz konsantrasyonu 3-4 mg/m mg/m 3 Tablo 1. kullan m n n fabrika içi çal ma ko ullar na etkisi. MO zmir ubesi Aral k-2004 Y l: 19 Say :

2 ekil 1-2. Prefabrike beton üretiminde uygulamalar Bile enler Maliyet ($/m 3 ) GB Çimento Uçucu kül ri agrega Kum Geleneksel ak kanla t r c Yeni nesil yüksek oranda su kesici Viskozite artt r c kimyasal katk Toplam Tablo 2. Geleneksel beton (GB) ile nin maliyet kar la t rmas dünya geneline k yasla oldukça yüksek olmas hesaba kat l rsa az geli mi ve geli mekte olan ülkelerde bu avantaj n azalaca beklenebilir. Yap lan istatistiksel çal man n sonuçlar Tablo 4 de özetlenmi tir. Tablodan özellikle beton i çili i maliyetinde azalma oldu u görülmektedir. Szecsy vd. nin (2002) olu turdu u karar modeli, hammadde sat c s (çimento, agrega ve kimyasal katk sat c lar ) üretici (haz r beton üreticisi) kullan c (müteahhit) üçlüsünün ortak faydas n sa lama prensibine dayanmaktad r (Tablo 5). Di er bir deyi le bu zinciri olu turan tüm gruplar için, kar sa lamad kça, yani (B- A), [D-(B+C)], (E-D) pozitif olmad kça kullan lamaz. Bu tablo hem hem de NB için haz rlan p hangisinin kullan lmas n n uygun oldu una karar verilebilir. Maliyet (%) çilik Malzeme Toplam Kal p Donat Beton Di er Toplam Tablo 4. maliyet analizi ( sveç Prefabrike Beton Üreticileri Birli i) Maliyet unsurlar Geleneksel Beton /m 3 /m 3 Beton (çimento, agrega) Kimyasal Katk Kal p montaj i çili i Kal ba yerle tirme, s k t rma ve perdahlama Kal p sökümü Vibrasyon hasar ve bak m Toplam maliyet Tablo 3. Prefabrike olarak üretilen, ayn bas nç dayan m na sahip geleneksel betonla aras nda toplam maliyet kar la t rmas sveç Prefabrike Beton Üreticileri Birli i taraf ndan yap lan bir ba ka çal mada prefabrike kullanan üye firmalar n i çilikten geleneksel betona k yasla % 80 avantaj sa lad klar sonucu elde edilmi tir. Fakat sveç teki i çilik ücretlerinin Maliyet Kazanç Hammadde sat c s maliyeti (A) Üretici maliyeti (B) 2.Yerle tirme ve bak m i çili i (C) Kullan c maliyeti (D) 1.Sat fiyat (B) 1. Sat fiyat (D) 1.Sat fiyat (E) 2. Kar (B-A) 2. Kar[D-(B+C)] 2. Kar (E-D) Tablo 5. kullan m için karar modeli 2. Betonun s k donat l perde tipi dar ve derin kesitlere kendi a rl ile bo luk b rakmadan yerle mesi betonun mekanik performans n artt racakt r. Özellikle, deprem riski olan bölgelerde perde tipi kolon kullan m n n yo un olmas ve bu elemanlar n s k donat l olmalar vibratör kullan m n zorla t rmaktad r. Betonarme yap larda önemli problemlerden biri de donat yo unla mas n n meydana geldi i dü üm noktalar nda ve perde tipi elemanlarda betonun iyi MO zmir ubesi Aral k-2004 Y l: 19 Say :

3 s k t r lamamas d r. ( ekil 2, 3). Bu sorunlar kullan m yla çözülebilir ( ekil 4). Betonda s k t rma i leminin önemi ekil 5 ten aç kça görülmektedir. Betonun yo unlu u maksimum s k man n sa land n n kabul edildi i teorik yo unlu a yakla t kça elde edilebilecek maksimum dayan ma yakla lmaktad r. ekil 2. S k t rma yetersizli inden dü üm noktas nda olumsuz beton kalitesi ekil 3. S k t rma yetersizli inden perdelerde olumsuz beton kalitesi ekil 4. S k donat lar aras ndan vibrasyon uygulanmadan geçi i ekil 5. Betonda yo unluk dayan m kazanma oran ili kisi 3. Yeni nesil kimyasal katk lar n kullan m yla çok ak c, fakat dü ük su/çimento oran na sahip, yüksek mukavemetli beton üretilerek beton kalitesi hem dayan m hem de dayan kl l k aç s ndan artt r lmaktad r. 4. Efektif kimyasal katk lar n üretiminde kullan m yla, prefabrike sektöründe erken kal p alma için, özellikle k aylar nda uygulanan buhar kürü ortadan kald r labilir. Bu tür lerin erken dayan m yüksek olaca ndan, kal p alma h zlar artmakta dolay s ile in aat h z nda art lar meydana gelmektedir. Prefabrike beton sektöründe erken kal p alma s ras nda meydana gelen üretim kay plar (kal p alma s ras nda yeterli dayan ma sahip olmad ndan çatlama, k r lma ile elden ç kma) geleneksel üretim yöntemlerinde % lere ula rken, kullan m yla bu kay plar n % 5 e kadar dü ürülebildi i rapor edilmi tir. nin prefabrike beton üretiminde kullan ld bir fabrikada standart panel eleman n dökümü 3-4 dakika sürerken, ayn eleman n geleneksel yöntemler kullan larak yerle tirme i lemi dakikay ve perdahlama ile beraber toplam döküm süresi 30 dakikay bulmaktad r. Fakat fabrikan n bu h z yakalamas için üretim ve yerle tirme yönteminin kavran p sistematik hale gelmesi ve i çilerin tecrübe kazanmas belli bir süre alm t r. Prefabrike beton üretiminde kal b n maruz kalaca dinamik yükler ortadan kalkaca ndan, manyetik ba lay c larla tutturulan kal plar kullan labilir. Kal p ömrü de vibrasyonun kalkmas yla önemli oranda artacakt r. Kal p söküm ve yeniden kurulum i lemlerinde de zamandan % 50 tasarruf edildi i belirlenmi tir. nin in aat h z n artt r c etkisi için iki farkl örnek verilebilir: Birincisi 1983 ve 1984 y llar nda Hong-Kong da büyük çapl bir temel kiri i kütle betonu dökümünde kullan m d r. Vibrasyon i leminin ortadan kald r lmas yla, 190 m3/saat ortalama döküm h z yla çal lm ve 350 m3/saat h z na kadar ç k lm t r. kinci örnekse sveç te köprüler üzerine yap lan bir ara t rmad r. Ara t rma sonuçlar na göre köprülerin ile yap lmas, in aat süresini geleneksel yöntemlere göre % 5 ile 15 aras nda k saltm t r. 5. kar m oranlar ve bile enleri de i tirilerek farkl reolojik karakteristiklerde üretilebilir. Baz ara t rmac lar nin tiksotropik davran ndan ötürü yerle tirme sonras kal p bas nc n n azald n savunmaktad r. Fakat MO zmir ubesi Aral k-2004 Y l: 19 Say :

4 ilk anda hidrostatik bas nç etkisi yaratmaktad r. Tiksotropik davran, sabit bir deformasyon h z nda, taze betonun kayma direncinde zamanla meydana gelen azalma olarak aç klanabilir. Deformasyon h z s f ra indirilirse yani kar t rma i lemi durdurulursa, hareketsiz halde iç sürtünme ve kohezyonla taze beton kayma direncini yeniden kazan r. için döküm h z kal p bas nc n etkileyen önemli bir parametredir. Döküm h z azalt l rsa tiksotropiden kaynaklanan kal p içi bas nç dü ü ünden yararlan labilir. ekil 6 dan da görülece i gibi kal p bas nc n n dü mesini sa layan ilk sebep tiksotropi, ikincisi ise yakla k 6 saat sonra ba layan hidratasyon sertle mesidir. ekil 6. Yanal kal p bas nc n n zamanla de i imi Prefabrike beton üretiminde s k t rma i leminde genellikle d vibrasyon uyguland için kal p et kal nl klar dinamik etkilere göre boyutland r lmaktad r. Bu sebeple kal plar oldukça a rd r. kullan lmas halinde dinamik etki ortadan kalkaca ndan daha ince et kal nl kl kal p kullan labilir. Kal plar hafifleyece inden ta ma ve bak m i leri kolayla r. 6. nin perdahlanabilirli i geleneksel betona k yasla daha rahatt r. Beton dökümünü önemli ölçüde h zland r r ( ekil 7). ekil 7. de perdahlama kolayl 7. kal p yüzeylerinde sa lad bo luksuz görünüm ile s va ihtiyac n ortadan kald rabilir. Fakat bu durum ayn zamanda bir dezavantaja dönü ebilir; s va yap lmas gerekiyorsa pürüzsüz yüzeyi sebebiyle s va tutmayabilir. 8. pompalanabilirlik aç s ndan geleneksel betona göre daha avantajl d r. Pompa içi bas nc n geleneksel betona k yasla ortalama % 20 azald rapor edilmi tir. Bu durum taze nin tiksotropik yap s ndan kaynaklanmaktad r. Kendili inden Yerle en Betonun Kullan m n n Dezavantajlar nin yukar da bahsedilen avantajlar n n yan nda baz dezavantajlar da mevcuttur. Fakat bunlar n ço u, zamanla yap lan ara t rma geli tirme çal malar yla ortadan kald r labilecek özelliktedir; 1. malzeme maliyeti aç s ndan normal betona k yasla daha pahal d r. Maliyeti artt r c ana etken efektif kimyasal katk lar olup, gelecekte bu katk lar n maliyetlerinin dü mesi beklenmektedir. Fakat daha önceden de bahsedildi i gibi sadece malzeme maliyet aç s ndan kar la t rma yapmak hatal olacakt r. 2. nin performans malzeme tip ve oran de i kenliklerine hassast r (özellikle agrega nemi ve gradasyonu). Klasik betona göre daha s k kontrol gerektirir. Bu da üreticiye ilave tedbirler alma zorunlulu u getirir. Örne in agrega nem durumuna göre kar ma su ilavesi yap lmas gerekebilir. 3. nin erken dönemde küre hassas oldu u çe itli ara t rmac larca ortaya konulmu tur. Küre hassasiyet puzolanik aktivite gösteren toz maddelerin kullan lmas halinde daha bask nd r. nin en az ndan 7 güne kadar kür edilmesi tavsiye edilmektedir. Kür edilmemesi halinde s cak havalarda plastik büzülme çatlaklar meydana gelebilir. 4. Özellikle prefabrike beton üretiminde taze betonun ta nmas için geleneksel betonda kullan lan baz sistemlerin de i tirilmesi veya modifiye edilmesi gerekmektedir. Klasik prefabrike beton üreminde kuru k vaml taze beton (2 5 cm çökme de eri) yerle tirilece i alana hareketli bantlarla ya da kovalar yard m yla ta nmaktad r. kullan lmas halinde ta y c MO zmir ubesi Aral k-2004 Y l: 19 Say :

5 bantlar n kullan m mümkün de ildir. Ta ma kovalar n n da kapak k s mlar s zd rmaz hale getirilmelidir ( ekil 8-9). Aksi taktirde nin hamur k sm ta ma s ras nda sars nt yla aç kl ktan s zarak ayr acakt r. 5. Prefabrike beton üretiminde mevcut kal p sistemlerinin bir k sm kullan m na uygun de ildir (Çat makas gibi e imli elemanlar). Kal p sistemlerinin kullan m na göre modifiye edilmesi gereklidir ( ekil 10). % 2 den fazla e imli elemanlar ile dökülemez. üretimi için kullan lan kimyasal katk lar ço unlukla ithal olup maliyetleri yüksektir. Gelecekte yerli imalat artt kça katk maliyetlerinin azalmas yi çok daha ekonomik hale getirebilir., prefabrike beton sektöründe betonun kalitesini ve estetik görüntüsünü artt rmak ve geleneksel üretim yöntemlerinden kaynaklanan dolayl maliyetleri azaltmak amac yla kullan labilir. nin gelece i, sektörün bu yeni teknolojinin gerektirdi i üretim tekniklerine uyum sa lama sürecine ba l d r. Polimer teknolojisinin sürekli geli imiyle gelecek y llarda çok daha dü ük su/toz oran na sahip, dayan m ve dayan kl l k bak m ndan yüksek performansl ler üretilmesi beklenmektedir ( ekil 11). ekil 8. nin kapaktan s zmas ekil 9.Uygun kova kullan larak nin yerle tirilmesi ekil 10. kullan m n n kal p sistemini de i tirece i e imli prefabrike elemanlar 6. Geleneksel beton üretiminde ah ap kal p s kl kla kullan lmaktad r. Ah ap kal plar n çak lmas s ras nda iki lata aras nda bo luk b rak lmas halinde kullan ld nda hamur s zmas olabilir bu nedenle kal p i çili ine özen gösterilmelidir. Ayr ca merdivenlerde kal p sistemi nedeniyle kullan lamamaktad r ( ekil 10). Kendili inden Yerle en Betonun Gelece i nin bugün için haz r beton sektöründe üretimi bu özel tip betona talep olmas na ba l d r. Türkiye nin oldukça aktif bir deprem bölgesinde olmas, beton kalitesine önem verilmesini zorunlu hale getirmektedir. Ucuz ve kalitesiz vibrasyon i çili iyle üretilen betonlarda kalitenin tüm yap da ne kadar homojen olaca tart ma konusudur. ekil 11. nin gelecekteki vizyonu ve geleneksel betonla k yaslanmas Kaynaklar: Felekoglu B., Kendili inden Yerle en Betonun Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Ara t r lmas, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, A ustos 2003, 232s. DUYURU Bilgisayarl E itim Kurslar m z n yeni dönemi ubat 2005 te ba layacakt r. Detayl bilgi için bizimle ileti im kurunuz. MO zmir ubesi Aral k-2004 Y l: 19 Say :