ANTALYA YÖRESİNDE KULLANILAN BETONUN NİTELİĞİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ

Transkript

1 ANTALYA YÖRESİNDE KULLANILAN BETONUN NİTELİĞİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ Fatih Kürşat FIRAT ODTÜ, İnşaat Müh. Böl., Ankara ÖZET Bu çalışmada, Antalya ve çevresindeki değişik şantiyelerde kullanılan betonların üretim kaliteleri hakkında bir fikir edinilmesi amaçlanmıştır. Betonun kalitesini etkileyen en önemli özellik basınç dayanımıdır ve kalite için aranılan diğer özelliklere de genelde orantılı olarak katkı yapar. Bundan dolayı üretim kalitesi betonun basınç dayanımı ve bu basınç dayanımının dağılımı, beton sınıflarına ve yıllara göre dikkate alınarak istatistiksel olarak incelenmiştir. Ağırlıklı olarak 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 ve 2005 yıllarına ait veriler kapsamlı olarak incelenmiş ve geçmişle kıyaslama yapılabilmesi açısından daha önceki yıllara ait veriler de dikkate alınmıştır. Ayrıca standartlardaki bazı yenilikler de anlatılılarak çalışmada dikkate alınacaktır. Anahtar Kelimeler: Beton kalitesi, Basınç dayanımı, Antalya daki betom üretimi. STATISTICAL EVALUATION OF THE QUALITY OF CONCRETE USED IN ANTALYA ABSTRACT The basic aim of this study is to evaluate the quality of concrete production in Antalya. The most important property that affects the quality of concrete is its compressive strength, which contributes to other properties proportionately. The quality of concrete production is investigated statistically by considering compressive strength of concrete and its variation according to stress level and years Data that belong to 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 and 2005 years are examined comprehensively and data that belong to the previous years are also taken

2 into consideration for the sake of comparison. Besides, some of the modifications in the standards are expressed and considered in the study. Keywords: Quality of concrete, Compressive strength, Concrete production in Antalya. 1. GENEL BİLGİLER Günümüzde yaygın olarak kullanılan betonun kalitesinin kontrol altında tutulması gerekmektedir. Beton üretiminin hangi teknikle yapıldığı ve betonu üreten kuruluşun yapısı dikkate alınmadan sağlam, ekonomik ve dayanıklı beton üretmek için sarf edilecek kalite kontrol maliyeti, üretilen betonun kalitesizliği sonucu oluşabilecek maliyet yanında dikkate alınmayacak kadar düşüktür. Betonun kalitesi denildiğinde, betonun niteliği açısından akla gelen özellikler aşağıdadır: a) Basınç dayanımı, b)betonun fiziksel ve kimyasal etkilere karşı yeterli düzeyde dayanıklı olması, c) Mekanik, fiziksel ve kimyasal etkiler gibi dış etkilerin yanında, kendi iç bünyesinde oluşabilecek değişikliklerden doğan iç etkiler sonucu oluşacak şekil değişimlerinin belirli bir düzeyle sınırlı kalmasıdır. Bu üç temel özelliğin yanında bir takım özel durumlar için üretilen betonda aşağıdaki nitelikler de aranabilir [5]. a) Geçirimsizlik b) Aşınma dayanımı c) Birim ağırlık d) Eğilme ve çekme dayanımı Betonun kalitesini etkileyen değişkenlerin çokluğu ve bu değişkenlerin birbirlerini etkilemesi sonucu, aranılan özelliklerde betonun üretiminin sürekliliği ve istenilen standartlarda beton elde edilebilmesi aşağıdaki faktörlere bağlıdır. a) Kum, çakıl, çimento ve katkı maddeleri gibi betonu oluşturacak malzemelerin niteliği, b) İstenilen beton sınıfında üretilecek beton için hazırlanan karışımın malzeme oranlarının uygunluğu, c) Kullanılan teknolojinin iyi olması, d) Fiili üretimi gerçekleştiren personelin bilgi ve beceri düzeyinin yeterli olması

3 e) Üretim ve bakım tekniklerinin istenilen kalitede beton üretebilecek şekilde düzenlenmiş olması ve bu tekniklerin uygulanmasında ortam koşullarının buna müsait duruma getirilmiş olması. Yukarıdaki faktörler sorgulandığında beton kalitesi, istatistiksel açıdan değerlendirilebilir. Beton niteliği dikkate alınarak elde edilen numunelerin ortalama değerleri yüksek fakat değişkenlik katsayıları (standart sapmanın ortalalama değere oranı) düşük olmalıdır. 2. ARAŞTIRMANIN AMACI VE KAPSAMI Daha önceleri şantiyelerin genelinde beton üretiminde kaliteli ve yeterli bir üretim için gerekli olan koşullara uyulmadığı ve bu işe gereken kadar önem verilmediği bilinmekteydi. İnsan hayatını dolaylı olarak etkileyebilen ve büyük ekonomik kayıplara neden olabilen beton üretimindeki sorumsuzluk, bilinçsizlik ve denetimsizlik sonucunda çok kötü beton üretim kaliteleri ortaya çıkabilmekte, aynı şantiyede dikkate alınan bir beton sınıfı için üretilen betonun basınç dayanımları arasında bile büyük farkların olduğu bilinen bir gerçekti. Yukarıda yapılan genel değerlendirme çerçevesinde, Antalya yöresindeki beton kalitesinin incelenmesi bu çalışmanın amaçlarından birini oluşturmaktadır. Beton denetim ve kabul koşulları, Türkiye de kullanılan standartlarda birbirinden farklılıklar göstermektedir [6]. Bazı standartlar yürürlükten kalktığı ve bazı standartlardaki konuyla alakalı maddelerin değiştirildiği belirlenmiştir. Son yıllarda yazılan makalelerde bile bu değişikliklerin dikkate alınmamasından esinlenerek mühendislerin çoğunun bu değişikliklerin farkında olmadığı tespit edilmiş ve bu değişikliklerin anlatılması amaçlanmıştır. Ayrıca TS 500 ün bu konuyla alakalı değişiklikleri dikkate alınarak, acaba üretilen betonların kalitesinde bir değişiklik var mıdır ki bu koşullar değiştirilmiştir sorusuna da cevap aranacaktır. Bundan dolayı Antalya ve çevresindeki değişik şantiyelerden gelen betonların üretim kaliteleri hakkında bir fikir edinilmeye çalışılmıştır. Betonun üretim kalitesini etkileyen en önemli özelliğinin basınç dayanımı olması ve diğer aranılan özelliklere de genelde orantılı olarak katkı yaptığı düşünülerek, üretim kalitesi betonun basınç dayanımı ve bu basınç dayanımının dağılımı dikkate alınarak istatistiksel olarak incelenecektir. Ortalama dayanımların ve değişkenlik katsayılarının hesabıyla beton sınıflarına göre beton üretimindeki farklılıklar da gözlemlenecektir. Ağırlıklı olarak 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 ve 2005 yıllarına ait veriler kapsamlı olarak incelenmiştir. Geçmişle kıyaslama yapılabilmesi açısından daha önceki yıllara ait veriler de dikkate alınmıştır. Fakat geçmiş yıllara ait verilerin sayıca yetersiz olmasından dolayı yıllara göre dağılım tabloları oluşturulmamış, sadece geçmişten günümüze değişen bir şey var mı sorusunun cevabı aranmaya çalışılmıştır. Kullanılan veriler, İnşaat mühendisleri odası (İMO) Antalya şubesi ve Armada beton ve yapı malzemeleri firmasının malzeme laboratuarına getirilen 150x150x150 mm boyutundaki küp numunelerin kırılması sonucu düzenlenen dokümanlardan toplanmıştır. Numunelerin değişik yaşlarda kırıldığı görülmüş ve beton katkı maddelerinin de üretilen betonda kullanılabileceği düşünülerek erken yaşlarda kırılan numunelerden 28 günlük basınç dayanımını tahmin etme

4 yoluna gidilmemiştir. 150x150x150 mm boyutundaki küp numunelerin sadece 7 ve 28 günlük basınç dayanımları dikkate alınmıştır. Değişkenlik katsayılarının hesabında her bina ayrı ayrı düşünülmüş ve her bir beton sınıfı için ilgili binaların ortalaması alınmıştır. Üretilen betonun sınıfı dikkate alınarak çeteleler oluşturulmuş ve elde edilen sonuçlar tablolar halinde ifade edilmiştir. 3. BETONDA NİTELİK VE DENETİM KOŞULLARI TS500/1969 da üç beton sınıfı (B160, B225, ve B300) kabul edilmekteydi. Bu değerler 200 mm lik küp numunelerin kg/cm 2 cinsinden 28 günlük basınç dayanımlarını göstermektedir. Bu standarda göre her beton biriminden en az üç numune alınmalı ve, bunların ortalaması verilen değerin altına düşmemelidir. Ayrıca, hiç bir tekil küp dayanımı da verilen sınıf dayanımının %85 inden küçük olmamalıdır [4]. TS 500/1984 de [1] beton sınıfı sayısı arttırılmış ve üretilen betonların basınç dayanımları değerlendirilirken istatistiksel olgulardan faydalanılmıştır. Üretilen betonlarla alakalı belirlenmiş bir standart sapma biliniyorsa, projede belirtilen beton sınıf dayanımı (f cd ) dikkate alınarak, şantiyede üretilen betonun hedef dayanımı şu formülle ifade edilmiştir. f cm =f ck +1.28σ (1) f cm =Bir şantiyede üretilen betonların basınç dayanımlarının ortalaması f ck =Karakteristik dayanım σ=bir şantiyede üretilen betonların saptanmış standart sapması Standart sapmanın bilinmediği durumlarda karakteristik dayanım (f ck ) belirli beton sınıfına göre 4 Mpa dan 8 Mpa ya kadar bir f değeri kadar arttırılarak hedef dayanım hesaplanırdı. f cm =f ck + f (2) 1 ve 2 nolu denklemler beton üretilmeden önce tasarımcıyı, saha, şantiye ya da döküm yerinde üretim, bakım ve ortam koşullarından kaynaklanan bir takım olumsuzluklar sonucu ortaya çıkabilecek dayanım kayıplarını telafi edebilecek şekilde bir beton üretimine zorlamaktadır. Fakat eski TS500/2000 de [2] (TS 500/2000 şu anda beton nitelik ve denetim koşullarıyla alakalı madde doğrudan TS EN den [3] alınmıştır.) bu durum ortadan kalkmış bunun yerine iki kabul kriterinden birisi olan f cm =f ck +1 Mpa koşulunu sağlayacak bir beton tasarımının yeterli olduğu varsayılmıştır. TS500/2000 nin bir önceki standarttan bir farkı da nitelik denetimi için betondan numune alınmasıyla ilgilidir. TS500/1984 de dökülen her 50 m 3 betondan veya binanın her katından en az 3 numune alınması öngörülmesine karşılık TS500/2000 de her 100 m 3 betondan 3 numune alınması koşulu da getirilmiştir. Bu koşulun yanı sıra sadece bir işte en az 3 grup, toplam 9 adet numune alınması koşulu da öngörülmüştür. Bu numuneler üzerinde yapılan deneyler sonucu TS500 ün 1984 deki baskısı aşağıdaki formülleri vermiştir.

5 f cm = En az 3 numunenin ortalama basınç dayanımı f cmin =Numunelerden elde edilen en düşük basınç dayanımı f cm =f ck +3 Mpa (3) f cmin =f ck 3 Mpa (4) TS500 ün 2000 yılındaki baskısında ise aşağıdaki koşullar getirilmiştir. f cm =f ck +1 Mpa (5) f cmin =f ck -3 Mpa (6) Yukarıda anlatılan şekliyle her iki standardın kabul koşulları farklıdır. TS500/2000 daha önceki standartlara göre daha esnek davranmış herhangi bir beton sınıfında beton üretiminin kabulü için daha düşük koşullar ortaya sürmüştür. Şu an TS EN 206-1, tamamen hazır beton standardı TS nin yerine geçerken, taze beton nitelik ve kabulü açısından da TS 500/2000 e doğrudan kaynak olmuştur. Yukarıda anlatılanlar TS EN adlı standartta Uygunluk kontrolü ve uygunluk kriterleri başlığıyla ifade edilmiştir. Bu kriterler standardda ifade edildiği gibi aynen çizelgeler halinde aşağıda gösterilmiştir (Çizelge 1 ve 2). Çizelge 1. Uygunluk değerlendirilmesi için en az numune alma sıklığı En az numune alma sıklığı İmalat İlk 50 m 3 den sonraki imalat a İmalatın ilk 50 m 3 ü İmalat kontrol belgesi olan beton İmalat kontrol belgesi olmayan beton Başlangıç (35 deney sonucu 3 numune 200 m 3' de bir veya bir elde edilinceye kadar) haftalık imalattan m 3 ' de bir veya bir Sürekli b (35 deney sonucu elde edildikten sonraki) 400 m 3 ' de bir veya bir haftalık imalattan 1 günlük imalattan 1 a Numune alma işlemi, bütün imalata yayılmalı ve her 25 m 3 beton hacmi için birden fazla numune alınmamalıdır. b En son 15 adet deney sonucunun standart sapmasının 1.37σ yı geçmesi durumunda numune alma sıklığı, daha sonraki 35 deney sonucu kabul edilinceye kadar, başlangıç imalatı için gerekli olan sıklığa çıkarılmalıdır. İmalat Çizelge 2. Basınç dayanımı için uygunluk kriterleri Grupta elde edilen basınç dayanımı deney sonucu adedi n 1. Kriter 2. Kriter n adet deney sonucunun Herhangi tek deney ortalaması (f cm ); N/mm 2 sonucu (f ci ); N/mm 2 Başlangıç 3 f ck + 4 f ck - 4 Sürekli 15 f ck σ f ck - 4

6 4. DEĞERLENDİRME Aşağıdaki çizelge (Çizelge 3 ve 4) ve şekillerde (Şekil 1-3), Antalya genelinde üretilen betonların kalitesi hakkında bir fikir edinilebilmektedir. Özel olarak herhangi bir yapı veya hazır beton firması dikkate alınmamıştır. Numuneler farklı şantiyelerdendir ve bu şantiyelere gelen betonların 2000 yılından sonra hepsinin hazır beton firmalarından alınan betonlardan elde edilen numuneler olduğu görülmektedir. Toplam 66 bina ve 2055 numune incelenmiştir. Bu çizelgelerdeki küp dayanımları TS 500 den alınmış olup 28 günlük en küçük basınç dayanımlarını ifade etmektedir. Sınır değerin altındaki numune sayısı ise, f cmin = f ck -4 değerinin altındaki numune sayısıdır. Çizelge 3. Taze betondan alınan 7 günlük numunelere ait istatistiksel sonuçlar Beton Sınıfı Bina Sayısı Numune sayısı Küp dayanımı Ortalama değer Standart sapma Değişkenlik katsayısı C C C C C Beton Sınıfı Çizelge 4. Taze betondan alınan 28 günlük numunelere ait istatistiksel sonuçlar Bina Sayısı Numune sayısı Küp dayanımı Ortalama değer Standart sapma Değişken lik katsayısı Sınır değerin altındaki numune sayısı Sınır değerin altındaki numune yüzdesi C C C C C Değişkenlik katsayıs C16 C18 C20 C25 C30 28 günlük 7günlük 7günlük 28 günlük Şekil 1. Antalya yöresindeki taze beton numunelerinin beton sınıflarına göre ortalama basınç dayanımları

7 0.2 Değişkenlik katsayıs C16 C18 C20 C25 C30 7günlük 28 günlük 7günlük 28 günlük Şekil 2. Antalya yöresindeki taze beton numunelerinin beton sınıflarına göre ortalama değişkenlik katsayıları 34 Basınç dayanımlar (N/mm2) Şekil 3. Beton sınıfları dikkate alınmadan taze betonun genel olarak ortalama basınç dayanımlarının yıllara göre dağılımları 5. SONUÇLAR Taze betondan alınan numunelerden elde edilen istatistiksel sonuçlar, incelenen beton sınıflarında her bir bina için karakteristik dayanımların (f ck ) sağlandığını ortaya çıkarmaktadır. Antalya civarında beton üretimine artık gereken önemin verildiği, eskiye nazaran genel beton üretiminde olumlu yönde gelişmelerin yaşandığı görülmüştür. Şöyle ki 1989, 1990 ve 1991 yıllarında üretilen bütün beton sınıflarına ait taze betonun ortalama basınç değeri N/mm 2 iken bu değer son 5 yıl için N/mm 2 değerine kadar yükselmiştir ki bu da % 60 civarında beton basınç dayanımının arttığını gösterir. Diğer bir deyişle Antalya da ortalama beton sınıfı C15 değerinden C27 değerine yükselmiştir. Avrupa Birliğine girmek isteyen Türkiye, kendi standartlarını da Avrupa Birliğine uygun hale getirmek zorunda olduğundan hazır beton standardı TS nin tamamen kaldırılarak yerine TS EN getirilmiş ve Nisan 2002 tarihinde TS 500 de, betonda nitelik ve denetim koşulları başlığı değiştirilerek doğrudan TS EN den alınmıştır. Basınç dayanımı için

8 TS EN deki uygunluk kriteri çizelge 2 de ifade edildiği gibidir. Çizelge 2 deki deney sonucu, tek numunede bulunan ve aynı harmandan alınan iki veya daha fazla sayıda numunede aynı yaşta bulunan sonuçların aritmetik ortalamasıdır. Başlangıç imalatı en az 35 deney sonucu elde edildikten sonraki imalatı kapsar. Sürekli imalat ise 12 aydan fazla olmayan sürede en az 35 deney sonucu elde edildikten sonraki imalattır. Bu tanımların ışığında; çizelge 2 deki ikinci kriteri (f ci f ck 4) sağlamayan deney sonucu Antalya daki binalarda neredeyse rastlanmamıştır. Buna rağmen birinci kritere (f cm f ck + 4) uygun bina sayısı 66 bina içerisinde sadece 16 dır. Numune alma sıklığı açısından Antalya daki uygulama ile TS EN de ifade edilen uygulama tarzı açısından farklılıklar mevcuttur. Çizelge 1 de görüleceği üzere bu standart, başlangıç ve sürekli kavramlarını kullanmış, 25 m 3 beton hacmi için birden fazla numune almanın gerekmediğine ayrıca bazı durumlarda standart sapmanın da kullanılarak numune alma sıklığının değiştirilmesi gerektiği öngörmüştür. Antalya da ve çevresinde genellikle uygulama her kat için 6 adet numune ve bunun 3 tanesinin 7 günde, 3 tanesinin de 28 günde kırılmasıdır. Beton üretilirken projede belirtilen beton sınıfı dikkate alınmalı ve mümkün olan en düşük değişkenlik katsayısı üretilen beton için elde edilmeye çalışılmalıdır. Bu çalışmada, 7 günlük numunelerin değişkenlik katsayılarının 28 günlük numunelere oranla %33 daha fazla olduğu görülmüştür. Değişkenlik katsayılarındaki bu farklılığın en önemli sebebi çeşitli beton katkı maddelerinin üretim aşamasında kullanılmasıdır. Bu durum uygunluk kriterleri açısından dikkate alınmalıdır. Elde edilen tablolardan görüleceği üzere en büyük beton sınıfı C30 dur. C30 betonundan daha yüksek beton için veri sayısının yetersiz olmasından dolayı yüksek dayanımlı betonlar incelenememiştir. Bu da Antalya yöresinde yüksek dayanımlı beton kullanılarak yapılan binaların sayısının çok az olduğunu göstermektedir. Sadece taze beton düşünüldüğünde bile belirsizliğin göstergelerinden biri olan değişkenlik katsayıları dikkate değer oranlarda olabilmektedir. Bundan dolayı yapıların projelendirilmesinde bu tip belirsizlikler dikkate alınmalı ve çeşitli olasılık yöntemleriyle bu problemin üstesinden gelinmelidir. KAYNAKLAR [1] TS-500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Şubat [2] TS-500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Şubat [3] TS EN 206-1, Beton- Bölüm 1: Özellik, Performans, İmalat ve Uygunluk Nisan [4] Akyüz, S., Uyan, M., İstanbul ve çevresindeki betonun niteliği üzerine bir inceleme, TMOB İnşaat mühendisleri odası 1. ulusal beton kongresi, İstanbul, [5] Gürcü, Y., Kalmış, M., Akdağ, Ü., T.C. Karayolları Genel Müdürlüğü nün bir otoyol şantiyesinde ve Ankara çevresinde üretilen betonların basınç dayanımına ilişkin bir istatistiksel değerlendirme, TMOB İnşaat mühendisleri odası 1. ulusal beton kongresi, İstanbul,1989. [6] Uğurlu, A., Türk standartlarında beton kabul kriterleri arasındaki çelişkiler, Beton Prefabrikasyon, sayı 71, Temmuz 2004.