Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II BETONARME YAPILARDA KALICILIK (DURABİLİTE) Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

2 KAYNAK KİTAP:

3 DOĞA YASASI GENEL BİLGİLER TERMODİNAMİK DENGE HALİ MADDELER EN DÜŞÜK ENERJİLİ DOĞAL KONUMLARINA GEÇMEYE EĞİLİMLİDİR DEMİR OKSİT ENERJİ ÇELİK PASLANMA DEMİR OKSİT DOĞAL TAŞ BİNLERCE YIL DOĞADA OLUŞMUŞ YÜKSEK DERECELİ TERMODİNAMİK STABİLİTEYE SAHİPTİR

4 GENEL BİLGİLER YAPAY TAŞ OLUMSUZ KOŞULLAR (BETON, BETONARME) BOZULMA Başlangıç Bakım sonrası P E R F O R M A N S Bakım öncesi Minimum kabul Edilebilir sınır Bakım sonrası Bakım öncesi SERVİS ÖMRÜ Son Zaman

5 MÜHENDİS - MİMARIN GÖREVİ İSTENEN DAYANIMDA DAYANIKLI (DURABİLİTE) EKONOMİK İŞLEVSEL- FONKSİYONEL YAPININ; BELİRLİ BİR GÜVENLİKLE YÜKLER TAŞINMALI KALICI DENECEK KADAR UZUN ÖMÜRLÜ KIT KAYNAKLARIN VERİMLİ KULLANIMI İHTİYACA CEVAP VEREN GÜZEL- İNSAN DOĞASI ESTETİK OLMASINI SAĞLAMAKTIR

6 ÇİMENTO HARCI-BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI 10-2 Sıkıştırma boşlukları HAVA BOŞLUKLARI KAPİLER BOŞLUKLAR Kapiler boşluklar Hava boşlukları Kalıcılığı (dayanıklılık, durabilite) büyük ölçüde etkiler JEL BOŞLUKLARI Jel boşlukları

7 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI KAPİLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI JEL PARTİKÜLLERİ (lifsi Yapı, Amorf, Çapraz Bağlı, 90 A ) ) CSH + CAH, vb. HİDRATE BİLEŞENLER + Ca(OH) 2 + HİDRATE OLMAMIŞ ÇİMENTO + SU BOŞLUKLARININ BIRAKTIĞI GÖZENEKLER.

8 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI

9 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI

10 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI Ca(OH) 2

11 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI Monosülfat Alimünat ve etrenjit in hekzegonal kristal yapısı

12 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI Etrenjit

13 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI Etrenjit

14 ÇİMENTO HARCI İÇ YAPISI Monosülfat

15 BETONUN GEÇİRİMLİLİĞİ BETONUN GEÇİRİMLİLİĞİ BÜYÜK ÖLÇÜDE ÇİMENTO HARCINA BAĞLIDIR! MİKTARI TİPİ DAĞILIMI ÇATLAKLAR DURABİLİTE GÖRÜNÜM SAĞLIKLI ORTAM JEL BOŞLUKLARI ÇİMENTO HARCININ ~ %28 (15-20 A ÇAP ~ SU MOLEKÜLÜ BOYUTU) TEHLİKESİZ KAPİLER BOŞLUKLAR ÇİMENTO HARCININ ~ %40-%0%0 (AĞ ŞEKLİNDE d~1.3 ; PERMEABİLİTE, DONMA ÇÖZÜNME) TEHLİKELİ

16 HİDRATASYONUN OLGUNLUĞU SU/ÇİMENTO ORANINA BAĞLIDIR. S/Ç Kapiler Boşlukların Bloke Edilmesi için Gerekli Olgunluk Süresi GÜN GÜN GÜN AY YIL >0.70 İMKANSIZ BETONUN PERMEABİLİTE KATSAYISI İÇİN KABUL EDİLEBİLİR DEĞER (USA BUREAU OF RECLAMATION WORK) m/s BU DEĞER 1000 MİSLİ DEĞİŞEBİLMEKTEDİR!

17 ÇATLAK OLUŞUMLARI ve TİPLERİ TAZE BETON SERTLEŞMİŞ BETON ERKEN DON HASARI PLASTİK BÜZÜLME YAPISAL HAREKETLER FİZİKSEL KİMYASAL BİYOLOJİK TERMAL YAPISAL (MEKANİK) BÜZÜLME (RÖTRE) OTURMA ERKEN KALIP ALMA ZEMİN OTURMASI BÜZÜLME YAPABİLEN AGREGALAR KURUMA RÖTRESİ TERLEME DONATI KOROZYONU ALKALİ-AGREGA REAKSİYONU ASİT ETKİSİ SÜLFAT ETKİSİ KARBONATLAŞMA DEF DONMA ÇÖZÜLME MEVSİMSEL SICAKLIK FARKLARI ERKEN TERMAL BÜZÜLME AŞIRI YÜKLEME SÜNME YANLIŞ DİZAYN MESNET ÇÖKMESİ DIŞ İÇ

18 ÇATLAK OLUŞUMLARI ve TİPLERİ

19 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI Donatı Çatlaklar Su & Çimento harcı İri agrega Oturma Öncesi Oturma Sonrası Başlıca sebepleri: Kötü gradasyon, çok fazla karışım suyu, Yetersiz sıkıştırma,

20 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI

21 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI Çatlaklar Etriyeler a) Derin kiriş Etriyeler Çatlaklar b) Kolon

22 PLASTİK BÜZÜLME ÇATLAKLARI Buharlaşma Terleme NEDENİ: BUHARLAŞMA HIZI > TERLEME HIZI ÜST YÜZEYLERİN KURUMASI

23 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI

24 PLASTİK RÖTRE (BÜZÜLME) ÇATLAĞI

25 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI

26 PLASTİK OTURMA ÇATLAKLARI

27 YÜKLEME ÇATLAKLARI SAF EĞİLME SAF ÇEKME

28 YÜKLEME ÇATLAKLARI BURULMA KONSANTRE YÜK Eğilme Donatı Boyunca Aderans Çatlağı KESME

29 YÜKLEME ÇATLAKLARI MESNET ÇÖKMESİ Mesnet Çökmesi Çatlaklar

30 ÇATLAK OLUŞUM ve ZAMANLARI Yükleme, Servis Koşulları Alkali-Agrega Reaksiyonu 1 saat 1 gün 1 hafta 1 ay 1 yıl 50 yıl Korozyon Kuruma Büzülmesi Erken Termal Büzülme Plastik Büzülme Plastik Oturma 1 saat 1 gün 1 hafta 1 ay 1 yıl 50 yıl

31 BETONUN İÇ VE DIŞ ETKENLERLE BOZULMASI FİZİKSEL ve MEKANİK ETKENLER DONMA-ÇÖZÜLME DENİZ SUYU ETKİSİ EROZYON, YÜZEYSEL AŞINMA, OYULMA (Trafik, Dalga, kazıma, vb.) YÜKSEK SICAKLIKLAR KİMYASAL ve BİYOLOJİK ETKENLER (Beton Bileşimi Hava, Su, Zemin) ASİTLERİN, AMONYUM ve MAGNEZYUM TUZLARI ve SAF SUYUN SERTLEŞMİŞ ÇİMENTO İLE REAKSİYONU BETONA SÜLFAT SALDIRISI GECİKMİŞ ETRENJİT OLUŞUMU (DEF) TOMASİT OLUŞUMU ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU (ASR) ALKALİ-KARBONAT KARBONAT REAKSİYONU KARBONATLAŞMA DONATI KOROZYONU vb.

32 BETONUN İÇ VE DIŞ ETKENLERLE BOZULMASI FİZİKSEL ve MEKANİK ETKENLER

33 DONMA ÇÖZÜLME TAZE BETON HİDRATASYONUN YAVAŞLAMASI veya TAMAMEN DURMASI (<- 12 C) SUYUN GENLEŞMESİ VE BETONUN HACMİNDE ARTIŞ BUZUN ÇÖZÜLMESİYLE HİDRATASYONUN YENİDEN BAŞLAMASI ÇOK BOŞLUKLU YAPI, MEKANİK ÖZELLİKLERDE ve DAYANIKLILIKTA DÜŞME BETONUN YENİDEN KARIŞTIRILMASI ve SIKIŞTIRILMASI ŞART!! SERTLEŞMİŞ BETON BOŞLUK SUYUNUN DONMASI %9 GENLEŞME PARAZİT GERİLMELER ÇATLAK TEKRAR SAYISI ARTTIKÇA PARÇALANMA-HASAR

34 DONMA ÇÖZÜLME BETONUN DONMA-ÇÖZÜLME DAYANIKLILIĞINI ETKİLEYEN EN ÖNEMLİ ÜÇ FAKTÖR: BETONUN BOŞLUK YAPISI BETONUN SUYA DOYGUNLUK DERECESİ (KRİTİK DOYGUNLUK) DONMADAN ÖNCE YETERLİ BASINÇ DAYANIMINA ULAŞILMASI (ÖNERİLEN kgf/cm 2 ) ÇOK BOŞLUKLU (BAL PETEĞİ GÖRÜNÜMLÜ) ÇOK AZ BOŞLUKLU ZARAR GÖRMEZ! KURU BETONLAR

35 UŞAK-EŞME DONMA - ÇÖZÜLME

36 DONMA - ÇÖZÜLME AMERİKA OTOYOL BARİYER VE KÖPRÜLERİNDE DONMA-ÇÖZÜLME VE KOROZYON HASARI

37 DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİ DENİZLİ İLİ ÇAMELİ İLÇESİ KÖY YOLU BETONARME İSTİNAT DUVARI

38 DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİ DENİZLİ İLİ MERKEZ AKDERE BELDESİ BETONARME BAHÇE DUVARI

39 DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİ DENİZLİ İLİ IŞIKLI İLÇESİ BETONARME DÖŞEME

40 DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİ DENİZLİ İLİ IŞIKLI İLÇESİ BETONARME DÖŞEME

41 BUZ ÇÖZÜCÜ TUZLAR DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİNİ ŞİDDETLENDİRİLER KLORÜRLER DONATIDA KOROZYONA YOL AÇABİLİR!!!

42 DONMA ÇÖZÜLMEDE ÖNLEMLER ÜRETİCİNİN ALACAĞI ÖNLEMLER TÜKETİCİNİN ALACAĞI ÖNLEMLER - DÖKÜM SAATİNİ GÜNÜN DAHA SICAK SAATLERİNE KAYDIRMAK - ERKEN DAYANIM KAZANAN BETON ÜRETMEK a) HİDRATASYON ISISI YÜKSEK ÇİMENTO KULLANMAK (EYÇ52.5, PÇ52.5, PÇ42.5) b) DAHA YÜKSEK ÇİMENTO DOZAJI, DAHA DÜŞÜK S/Ç ORANI C) KATKI KULLANMAK (ANTİFİRİZ, PRİZ HIZLANDIRICI) SUYUN ve TAZE BETONUN DONMA SICAKLIĞINI DÜŞÜRMEK, HİDRATASYONU HIZLANDIRMAK CaCl 2 ESASLI İSE MAX %1 d) YÜKSEK KÜR SICAKLIKLARI (BUHAR KÜRÜ) e) BİRKAÇ YÖNTEMİ BİR ARADA KULLANMAK

43 DONMA ÇÖZÜLMEDE ÖNLEMLER - HAVALI BETON ÜRETMEK HAVA SÜRÜKLEYİCİ KATKI MADDELERİ (SODYUM ABİETAT, LİNYO SÜLFONAT, HAYVANSAL-BİTKİSEL YAĞLAR, SENTETİK DETERJANLAR) HAVA KABARCIKLARI ÇAP 1 M 3 BETONDA 3 10HACMİN 9 ~ 7 10YAKLAŞIK 9 %2-9

44 XF1 XF2 XF3 XF4 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN 206 DONMA ÇÖZÜLME ETKİSİ XF1 XF2 XF3 Suya orta derecede doygun (düşey beton yüzeyleri) XF4 EN BÜYÜK S/C EN AZ DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m HAVA 3 (%) C30/ C25/ C30/ C30/ DİĞER DONMA-ÇÖZÜLMEYE - DAYANIKLI AGREGA Suya orta derecede doygun, buz çözücü maddeler var (düşey beton yüzeyleri) Suya yüksek derecede doygun (yatay beton yüzeyleri) Suya yüksek derecede doygun, buz çözücü maddeler var (köprü tabliyesi, vb.)

45 DONMA - ÇÖZÜLME 140 DONMA-ÇÖZÜLME DEVRİNE MARUZ KALMIŞ, 100x100x100 mm BOYUTLARINDA KÜP BETON NUMUNELERİ ÇİMENTO DOZAJI 350 kg/m3 %4.6 %8.3 HAVA KATKILI BETONLARDA DAYANIM KAYBI YOK, KATKISIZ BETONLAR ELLE BİLE UFALANABİLİYOR

46 YÜKSEK SICAKLIKLAR

47 YÜKSEK SICAKLIKLAR 1-2 SAAT Max.250ºC ye KADAR FAZLA SORUN YOK! 100~150ºC KILCAL BOŞLUKLARDAKİ SUYUN BUHARLAŞMASI 150~200ºC BÜZÜLME, KILCAL ÇATLAK OLUŞUMU ÇEKME DAYANIMINDA DÜŞÜŞ-PEMBEMSİ RENK ~300ºC ALUMİNLİ ve DEMİR OKSİTLİ BİLEŞENLERDE BÜNYE SUYU KAYBI-BASINÇ DAYANIMINDA DÜŞÜŞ-KOYU PEMBEMSİ-KIRMIZIMSI RENK ~400ºC Ca(OH) 2 CaO %33 BÜZÜLME CaO + H 2 O Ca(OH) 2 dönüşümü % 44 GENLEŞME 400~600ºC CSH YAPISININ TAHRİBİ - GRİ-BEYAZ RENK DAYANIMDA %80 AZALMA

48 Kalan dayanım (%) YÜKSEK SICAKLIKLAR Kireçtaşı 40 Çakıl 20 Renk Değişimleri Pembe veya kırmızımsı Gri Kül Sıcaklık ( C)

49 YÜKSEK SICAKLIK-ÖNLEMLER Mineral katkı kullanımı + Uçucu kül +Yüksek fırın cürufu - Silisi dumanın yüksek sıcaklık dayanıklılığına katkısı yok!! Termal olarak stabil agrega kullanımı Kalker kökenli agregalar silis kökenlilere kıyasla daha iyi Yeterli pas payı kalınlığının sağlanmas (Binaların yangından korunmasına ilişkin yönetmeliğe göre minimum 4 cm)

50 KÜTLE KAYBINA YOL AÇAN FİZİKSEL ETKİLER KURU ABRESİF SÜRTÜNME AŞINMA ETKİSİ (ARAÇ ve YAYA TRAFİĞİ, İŞ MAKİNELERİNİN PALETLERİ, AĞIR CİSİMLERİN SÜREKLENMESİ) EROZYON İÇİNDE ASKI HALİNDE YÜZER MADDELERİN BULUNDUĞU SIVILARIN BETON YÜZEYİNİ ÇİZEREK AŞINDIRMASI ZAMANLA ARTAN KÜTLE KAYBI ÇİVİLİ LASTİKLERİN SÜRTÜNME ETKİSİYLE OLUŞAN BETON YÜZEYİ

51 OYULMA (KAVİTASYON) SUYUN HIZLA AKTIĞI SU YAPILARINDA SUYUN BASINCINDA ANİ DÜŞMELER, OLUŞAN HAVA KABARCIKLARININ YOĞUNLAŞARAK YÜZEYE HIZLA ÇARPMASI KÜTLE KAYBI BİR BARAJ DOLUSAVAĞINDA OYULMA HASARI

52 AŞINMA (TS EN 206) Sınıf Etki Sınıflarının Meydana Gelebileceği Gösterimi EN AZ DAYANIM Çevrenin Tanımı C30/37 Yerlere Ait Bilgi C30/37 Mahiyetinde C35/45 Örnekler 7 Mekanik Aşınma Etkisi Eğer beton aşırı mekanik kullanıma maruz kalacaksa, etki sınıfı aşağıdaki gibi verilmelidir. Şişme lastikler tarafından kullanılan XM 1 Orta Derecede Aşınma taşıyıcı zeminler ya da yüzey sertleştiricili sanayi zeminleri Şişme ya da tam kauçuk lastik donanımlı Yüksek Derecede forkliftler tarafından kullanılan taşıyıcı XM 2 Aşınma zeminler ya da yüzey sertleştiricili sanayi zeminleri XM 3 Çok Yüksek Derecede Aşınma XM1 XM2 XM3 EN BÜYÜK S/C EN AZ DOZAJ kg/m Elastomer lastik ya da çelik teker donanımlı forkliftler tarafından kullanılan taşıyıcı zeminler ya da yüzey sertleştiricili sanayi zeminleri; sık sık zincirli araçlar tarafından kullanılan ; çakıl taşı sürükleyen sularda bulunan beton su yapılarında

53 AŞINMAYA KARŞI ALINACAK ÖNLEMLER C30 ve üzerindeki beton sınıfının kullanımı (çok şiddetli etki durumunda C40 ve üzeri), Taze betonda segregasyon ve terlemenin önlenmesi, Düşük su/çimento oranı ve aşınmaya dayanıklı agrega kullanımı, Zamanında ve düzgün perdahlama işlemi, Eksiksiz ve zamanında kür, Yüzey bölgesinde aşınmaya dayanıklı özel agrega (kuvars, korundum vb.) veya çelik lif kullanımı, Özel beton üretimi (Polimer emdirilmiş beton veya

54 BETONUN İÇ VE DIŞ ETKENLERLE BOZULMASI KİMYASAL ve BİYOLOJİK ETKENLER

55 SÜLFAT ETKİSİ KATI KURU TUZLAR ZARARSIZ! NEMLİ ORTAMDA ZARARLI Cevreden sülfat eriyiği Hidrate C 3 A ETRENJİT Sülfatların betonun içine difuzyonu C 3 A nın genleşme reaksiyonu Çatlak Oluşumu

56 SÜLFAT ETKİSİ SÜLFAT KAYNAKLARI: TOPRAKTAN (YÜZEYİNDE BEYAZ BİRİKİNTİLER OLAN, ÇALILIK DIŞINDA BİTKİ YETİŞMEYEN ARAZİLER ŞÜPHELİ) ÇİMENTODAN (KATILAN ALÇITAŞI, SO 3 3 OLMALI) DENİZ SUYU, YERALTI SUYU

57 SÜLFAT ETKİSİ - REAKSİYONLAR SO 3 İYONLARININ Ca(OH) 2 İLE REAKSİYONLARI 200 ppm DEĞERİNDEN İTİBAREN TEHLİKELİ SO - 3 Na 2 SO 4 MgSO 4 ALÇITAŞI Ca(OH) 2 H 2 O Hidrate C 3 A Alçıtaşı CaSO 4.2H 2 O (Hacim artışı) ETRENJİT (Hacim artışı) MgSO 4 (Deniz Suyu) CSH ALÇI

58 SÜLFAT ETKİSİNDE KALMIŞ ÖRNEKLERİN BOZULMASI HASARSIZ ÖRNEK HASARLI ÖRNEK

59 SÜLFAT ETKİSİNDE KALMIŞ SU KANALI

60 SÜLFAT ETKİSİNDE BIRAKILMIŞ ÖRNEKLER

61 BELİRTİLER SÜLFAT ETKİSİNDE KÖPRÜ AYAĞI * BEYAZ LEKELER * KÖŞE ve KENARLARDA BAŞLAYAN ÇATLAKLAR * PULLANMA - DÖKÜLME * UFALANMA - YUMUŞAMA

62 SÜLFAT ETKİSİ DENİZLİ İLİ SARAYKÖY İLÇESİ SÜLFATLI SU (900 mg/l) AKAN TAŞ DUVARDA HARÇLARIN DAĞILMASI

63 HAFİF (XA1) KUVVETLİ (XA2) ÇOK KUVVETLİ (XA3) ÖNLEMLER TEHLİKELİ DEĞERLER SUDA mg/l SO mg/l 4 SO mg/l SO -2 4 (TS EN 206-1) TOPRAKTA mg/kg SO mg/kg 4 SO mg/kg SO -2 4 BETONUN GEÇİRİMSİZLİĞİ SAĞLANMALI DÜŞÜK C 3 A İÇERİKLİ ÇİMENTO KULLANILMALI C 3 A %8 SÜLFATA ORTA DERECEDE DAYANIKLI ÇİMENTO C 3 A %5 SÜLFATA YÜKSEK DERECEDE DAYANIKLI ÇİMENTO KİRECİN (Ca(OH) 2 ) PUZOLANLARLA TESPİTİ FAYDALI GEREĞİNDE BETON İZOLE EDİLMELİ

64 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN 206 EN BÜYÜK S/C EN AZ DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m DİĞER 3 ZARARLI KİMYASAL ÇEVRELER XA C30/ XA C30/ XA C35/ SÜLFATA DAYANIKLI ÇİMENTO XA1 XA2 XA3 Düşük derecede agresif kimyasal etki Orta derecede agresif kimyasal etki veya deniz suyuna maruz İleri derecede agresif kimyasal etki

65 DEF (GECİKMİŞ ETRENJİT OLUŞUMU) YÜKSEK SO 3 İÇERİĞİ (%2 55 ) DÜŞÜK SO 3 ERİYEBİLİRLİĞİ YÜKSEK KÜR SICAKLIĞI (90 C) HİDRATASYONUN İLK DAKİKALARINDAKİ ETRENJİT OLUŞUMUNUN ENGELLENMESİ AÇIK HAVADA SÜREKLİ ISLANMA-KURUMA SERTLEŞMİŞ BETONDA ETRENJİT OLUŞUMU GENLEŞME PREFABRİK ÜRETİMİNDE AŞIRI SICAK HAVALARDA KÜTLE BETONLARINDA ÇATLAKLAR

66 DEF (GECİKMİŞ ETRENJİT OLUŞUMU) TEXAS - PREFABRİK KİRİŞ ELEMANLAR

67 DEF (GECİKMİŞ ETRENJİT OLUŞUMU)

68 TOMASİT SALDIRISI (TSA) Özellikle İskandinav ülkeleri, İngiltere ve Kuzey Amerika da köprü ve tünel yapılarında C-S-H + C-S-A-H + CaCO 3 T O M A Sİ T -İç veya dış sülfat kaynağı -İç veya dış karbonat kaynağı (Öğütülmüş Kalker İçeren Çimentolar) -Su -CSH (CaSiO 3.CaCO 3.CaSO 4.15H 2 O) -Düşük sıcaklık (<15 o C) CSH yapısının bozulması

69 29 yıllık eski köprü ayağı Yüksek aluminalı harç çubuğu örneği (9 ay su içinde) Düşük alüminalı harç çubuğu örneği (36 ay su içinde)

70 TOMASİT FERENC PUSKAS STADI

71 TOMASİT FERENC PUSKAS STADI

72 TOMASİT FERENC PUSKAS STADI

73 ASİT ETKİSİ BETON BAZİK ORTAM ASİDİK SIVILAR KALSİYUMLU BİLEŞENLER ÜZERİNDE (Ca(OH) 2, CSH, CAH) ÇÖZÜCÜ ETKİ KUVVETLİ ASİTLER SÜLFÜRİK ASİT H 2 SO 4 HİDROKLORİK ASİT HCl NİTRİK ASİT HNO 3 HİDROFLORİK ASİT ZAYIF ASİTLER H 2 S + SU FİLMİ + OKSİJEN SO 3 + SU FİLMİ + OKSİJEN H 2 SO 4 H 2 SO 4

74 ASİT ETKİSİ Cevreden asit eriyiği Yerinde kalmış, bozulmuş tabaka (normal betondan çok daha geçirimli Reaksiyon ürünlerinin erime veya aşınma ile uzaklaşması Sertleşmiş çimentonun mikro yapısının (boşluk sisteminin) tabaka tabaka bozulması HAFİF (XA1) KUVVETLİ (XA2) ÇOK KUVVETLİ (XA3) TS EN ph < ph ph 4.0 ÖNLEM: Yüzey asit etkisine dayanıklı geçirimsiz maddelerle (bitümlü malzemeler, poliüretan, sentetik reçineler vb.) kaplanmalıdır.

75 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN 206 EN BÜYÜK S/C EN AZ DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m DİĞER 3 ZARARLI KİMYASAL ÇEVRELER XA C30/ XA C30/ XA C35/ SÜLFATA DAYANIKLI ÇİMENTO XA1 Düşük derecede agresif kimyasal etki XA2 XA3 Orta derecede agresif kimyasal etki veya deniz suyuna maruz İleri derecede agresif kimyasal etki

76 ASİT ETKİSİ Beton yüzeyine Asit saldırısı Hidrojen sülfit kaçışı KANALİZASYON KESİTİ Beton yüzeyinde oksijen içeren ortamda sülfirik asitin bakteriolojik oluşumu Oksijensiz kanalizasyon ortamında Hidrojen sülfit oluşumu H 2 S + 2O 2 Aeorobik Bakteri H 2 SO 4

77 SÜLFİRİK ASİT ETKİSİ DENİZLİ İLİ MERKEZ BİR ARITMA TESİSİ BETONARME İSTİNAT DUVARI

78 FOSEPTİK ÇUKURU DENİZLİ İLİ BEKİLLİ İLÇESİ FOSEPTİK HAVUZU BETONARME ELEMANI

79 ASİT ETKİSİ YENİ VE HENÜZ BOZULMAMIŞ ASİT ETKİSİNE MARUZ KALMIŞ

80 ÇİÇEKLENME KİREÇLİ BİLEŞENLERİN SIZMASI (CaCO 3, CaSO 4 ) TUZ BİRİKİMİ (Deniz kumu kullanılan yerler)

81 ÇİÇEKLENME Betonarme Kolon Tuğla Duvar Sıva Buharlaşma Tuz birikimi Çiçeklenme Zemin Y.A.S.S. Tuğla veya harçtaki çözünebilir tuzların nemli ortamda çözünmesi Oluşan çözeltinin kapiler boşluklardaki hareketi Kapiler yolla suyun yükselmesi Zemin Y.A.S.S. Suya doygun beton ÖNLEM: Yapının zeminden su emmesi engellenmeli, temiz ve yıkanmış agrega kullanımı, geçirimsiz beton üretimi, uygun çimento kullanımı, puzolanik katkı kullanımı, nem önleyici katkı maddeleri kullanımı vb.

82 ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU ÜÇ KOŞUL BİR ARADA OLMALI! 1) ÇİMENTODA ALKALİ OKSİT DEĞERİ (Na 2 O K 2 O) > %0.6 2) AGREGADA AKTİF SİLİS BULUNMALI (OPAL, TRİDİMİT, KRİSTOBALLİT, VOLKANİK CAM, RİYOLİT, ANDEZİT ve TÜFLERİ) 3) NEM YILLAR SONRA JEL OLUŞUMU (SODYUM + POTASYUM + KALSİYUM SİLİKAT) HACİM GENLEŞMESİ AĞ ŞEKLİNDE ÇATLAKLAR SİLİSLİ YÜZEY SERTLEŞTİRİCİLERE DİKKAT!

83 ALKALİ-AGREGA AGREGA REAKTİVİTESİ JEL OLUŞUMU İNCE KESİT FOTOĞRAFI

84 ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU

85 ALKALİ-SİLİKA REAKSİYONU ASR Hasarına Uğramış Köprü Ayağı (İzmir)

86 ALKALİ-AGREGA AGREGA REAKTİVİTESİ ALKALİ-AGREGA REAKTİVİTESİ BOZULMASI

87 ASR HASARINA UĞRAMIŞ YAPI ÖRNEKLERİ

88 ASR nedeniyle oluşan çatlaklar, beton yüzeyinde dökülmeler ve yüzeyden sızan ASR jelinin karbonatlaşması

89 ASR NEDENİYLE ÇATLAYAN ELEKTRİK DİREKLERİ-BERGAMA

90 HARÇ ÇUBUĞU DENEYLERİ

91 ASR - ÖNLEMLER REAKTİF AGREGA MİKTARI SINIRLANDIRILMALI BETONUN ALKALİ İÇERİĞİ AZALTILMALI BETONUN NEM İÇERİĞİ AZALTILMALI BETONUN GEÇİRİMSİZLİĞİ SAĞLANMALI MİNERAL veya KİMYASAL KATKI KULLANILMALI (Silika Tozu, Uçucu Kül, Lityum tuzları vb.)

92 ALKALi-KARBONAT REAKSiYONU (ACR) ALKALİ KARBONAT REAKSİYONU (AKR), DOLOMİT VE/VEYA KİL MİNERALLİ VE İNCE TANELİ KİREÇTAŞI İÇEREN AGREGALARDAN İMAL EDİLMİŞ BETONLARDA MEYDANA GELMEKTEDİR. REAKSİYON GENLEŞEN ÜRÜNLER ÇATLAK-HASAR

93 ALKALi-KARBONAT REAKSiYONU (ACR) İlk aşamada dolomit yüksek ph ta çözünerek kalsit, brusit ve karbonat iyonlarına ayrılır: CaMg(CO 3 ) OH - CaCO 3 + Mg(OH) 2 + CO 3 2- Çözeltideki fazla karbonatlar kireçle reaksiyona girerek ilave kalsit ve hidroksit iyonları oluştururlar. Hidroksit iyonları reaksiyon serisinin ilk aşamasında tekrar görev alırlar: CO Ca(OH) 2 CaCO OH - Net reaksiyon dolomit veya portlandit tükeninceye kadar devam eder: CaMg(CO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 Mg(OH) CaCO 3

94 ALKALi-KARBONAT REAKSiYONU (ACR) Yaya yolu kaplamasında alkalikarbonat reaktivitesi sebebiyle oluşan harita çatlağı Kingston, Ontario

95 ACR ve ASR KOMBİNASYONU ALKALİ-SİLiKA REAKSİYONU VE ALKALİ-KARBONAT REAKSİYONU KOMBİNASYONU SONUCU YAPIDA HASAR, NEW-JERSEY

96 DENİZ SUYU ETKİSİ FİZİKSEL Aşındırma (Dalgaların ve suda yüzen parçacıkların) Islanma-kuruma Donma-çözülme KİMYASAL Donatı Korozyonu (klorürler) Sülfat (Mg 2 SO 4 ) Magnezyum İyonları Karbonik Asit Bozuk yüzey Açığa çıkmış agrega EN ÇOK ZARAR ISLANMA-KURUMA BÖLGELERİNDE

97 DENİZ SUYU ETKİSİ

98 DENİZ SUYU ETKİSİ

99 DENİZ SUYU ETKİSİ KONAK-GÜZELYALI SAHİL BULVARI

100 DENİZ SUYU ETKİSİ GÜLLÜK İSKELESİ

101 DENİZ SUYU ETKİSİ TUZLA İSKELESİ

102 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN 206 XS1 XS2 XS3 KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENİZ SUYU EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 XS C30/ XS C35/ XS C35/ Deniz suyu ile direkt temas yok (sahile yakın yapılar) Denizin altında (deniz yapılarının belli kısımları) Gelgit, dalga ve serpintiye maruz (deniz yapılarının belli kısımları)

103 FİZİKSEL KORUMA BETONUN ÇELİĞİ KOROZYONDAN KORUMASI KALİTELİ GEÇİRİMSİZ BETON, İÇİNE GÖMÜLÜ ÇELİĞİ KOROZYONDAN KORUR: ZARARLI MADDELERİN, SUYUN KOLAYCA ÇELİĞE ULAŞMASININ ENGELLENMESİ (BETONUN GEÇİRİMSİZLİĞİNE ve PAS PAYI TABAKASI KALINLIĞINA BAĞLI) Beton yüzeyi Donatı Çubuğu KİMYASAL KORUMA BETONUN ÇELİĞE YÜKSEK DERECEDEN ALKALİ BİR ORTAM SUNMASI (ph ) (PASSİVİZASYON) ph 12.5 MİKROSKOBİK OKSİT TABAKASI (PASİF TABAKA) DONATININ PASLANMASI MÜMKÜN DEĞİL (PASİF TABAKANIN STABİL KALMASI DURUMUNDA)

104 ph değeri BETONDA YÜKSEK ph ın KAYNAĞI ÇİMENTO C 3 S ve C 2 S BİLEŞENLERİNİN HİDRATASYONU Ca(OH) 2 (SÖNMÜŞ KİREÇ) SERBEST CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (ALKALİ OKSİTLER) K 2 O, Na 2 O + H 2 O KOH, NaOH Beton Üretimi Alkali koruyucu etkinin başlangıcı Karbonatlaşmanın başlangıcı Zaman 4 5 Alkali koruyucu etkinin sonu Donatının elektrolitik korozyonunun başlangıcı

105 KARBONATLAŞMA Ca(OH) 2 CO 2 Ca(OH) ph CO 2 CaCO 3 +H 2 O 6 ph 8.3 ph< ise PASLANMA!! (ORTAMDA O 2 ve SU MEVCUTSA) KARBONATLAŞMA HIZI; BETONUN BOŞLUK YAPISINI ETKİLEYEN TÜM FAKTÖRLER (S/Ç ORANI, KÜR, DOZAJ vb.) PAS PAYININ KALINLIĞI ve KALİTESİ (GEÇİRİMSİZLİK) HAVA NEMİ (%50-60 maks. HIZ) CO 2 YÜZDESİ (N. H. % 0.03, B. ŞEHİR % 0.3) ÇİMENTO KİMYASAL YAPISI (ALKALİ İÇERİĞİ, CaO İÇERİĞİ) SICAKLIK vb., FAKTÖRLERE BAĞLIDIR

106 KARBONATLAŞMA CEPHESİNİN TESPİTİ PHENOLPTHALEİN (%0.1 ) THYMOLPTHALEİN (%0.1 ) ph > 8.3 PEMBE, KIRMIZI RENK ph > 9.3 MAVİ, MOR RENK İngiltere de açıkta bırakılan (yağmurdan korunmuş) beton elemanların 30 yıl sonunda karbonatlaşma derinlikleri 28 günlük basınç dayanımı ( MPa) Karbonatlaşma Derinliği (mm) ÖNLEM: MÜMKÜNSE KARBONATLAŞMIŞ BETON UZAKLAŞTIRILMALI BU BÖLGE TAMİR HARÇLARIYLA YENİLENMELİ ve GEÇİRİMSİZLİĞİ SAĞLANMALI

107 KARBONATLAŞMIŞ BETONDA BETON TABANCASI DENEYİ KARBONATLAŞMIŞ BETON BETON YÜZEYİNDE SERTLEŞME BETON TABANCASI (ÇEKİCİ) DENEYİNDE ÇOK BÜYÜK YANILGILAR!!! ÖRNEK ÇALIŞMA: BETON YAŞI 25 YILLIK ve 50 GÜNLÜK OLAN İKİ YAPIDA BETON TABANCASI + KAROT DENEYİ UYGULANMIŞ BETON YAŞI 25 YIL BETON YAŞI 50 GÜN BETON TABANCASI İLE fck = 16.9 MPa!! KAROT İLE fck = 4.8 MPa BETON TABANCASI İLE fck = 25.1 MPa KAROT İLE fck = 18.0 MPa

108 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN206 EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 KOROZYON veya ZARAR RİSKİ YOK XO ---- C12/ KARBONATLAŞMADAN KAYNAKLANAN KOROZYON XC C20/ XC C25/ XC C30/ XC C30/ XO XC1 XC2 XC3 XC4 Çok kuru (Hava nemi çok düşük, bina içi betonlar) Kuru (Hava nemi düşük, bina içi betonlar) Islak, nadiren kuru (Su tutucu yapı bölümleri, temeller) Orta derecede nem ( yağmurdan korunmuş dış/iç eleman) Tekrarlı ıslanma-kuruma (su temasına açık yüzeyler)

109 ÇELİK DONATININ KOROZYONU ASLINA DÖNME OLAYI - ATMOSFERİK KOROZYON - ELEKTROLİTİK KOROZYON - KLORÜR KOROZYONU - TEMAS KOROZYONU ATMOSFERİK Fe + ½O 2 KOROZYON Fe(OH) +H 2 O 2 FeO + Fe (OH) 2 H 2 O Temiz atmosfer koşullarında Zararlı Kirli Atmosferik Koşullarda PAS TABAKASI TEL FIRÇA İLE SÖKÜLEMİYORSA ZARARSIZ PAS KOROZYON HIZI (HAVA NEMİNE BAĞLI) m/ 1000 m/yıl m/ m/yıl PUL PUL DÖKÜLME; ÇAP ÖLÇÜMÜ, ÇEKME DENEYİ ve TEMİZLEME ŞART

110 Beton boşluk suyu (elektrolit) ELEKTROLİTİK KOROZYON Fe + 2 2e- O 2 H 2 O 2(OH ½O 2 ) - Anodik işlem Çelik Katodik işlem Fe (OH) Fe(OH) H 2 O+ 1/2O 2 Fe(OH) 2 Paspayından oksijen difüzyonu ANOT REAKSİYONU Fe +2 + Fe 2e - KATOT REAKSİYONU H 2 O +1/2O 2 + 2(OH) 2e - - Fe(OH) 3

111 KLORÜR KOROZYONU KLORÜR İYONLARI: ÇELİK DONATININ KOROZYONU AÇISINDAN EN ZARARLI MADDE PASİF TABAKANIN YAPISINI GEVŞETİP ÇÖZERLER ORTAMIN ELEKTRİKSEL DİRENCİNİ DÜŞÜRÜP, ELEKTROLİTLİĞİNİ ARTTIRIRLAR, İYON AKIŞI KOLAYLAŞIR ORTAMIN ph DEĞERİNİ İNDİRGERLER KLORÜR KAYNAKLARI BETON ÜRETİMİNDE KULLANILAN MALZEMELER ÇEVREDE BULUNAN KLORÜRLERİN BETON İÇİNE TAŞINIMI

112 KLORÜR KOROZYONU Pasif tabaka ( 50 m) ph>12.5 Cl - Cl Cl - - H 2 O Elektrolitik ortam (OH) - Cl - Fe +3 3e - Çelik Fe +3 3Cl - FeCl 3 + 3(OH) ph 5 Elektrolitik FeCl 3 Fe Elektrolitik Fe(OH)3 + 3Cl - Anot Katot KLORÜR İYONLARI SÜREKLİ YENİLENMEKTE, BÖYLECE REAKSİYON SÜREKLİLİK KAZANIYOR

113 REAKSİYON ÜRÜNLERİ Donatı Çatlama Fe FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 Fe(OH) 4 Fe(OH) 3 Fe(OH) 3. 3H 2 O Donatı Kapak atma Hacim (cm 3 ) KOROZYON ÜRÜNLERİ 6 6 KAT HACİM ARTIŞI Paspayının tabaka halinde ayrışması OLUŞAN GENLEŞME NEDENİYLE BETONDA HASAR

114 ÇELİK DONATININ KOROZYONU

115 ÇELİK DONATININ KOROZYONU

116 ÇELİK DONATININ KOROZYONU İzmir de korozyon hasarına uğramış elektrik direkleri

117 ÇELİK DONATININ KOROZYONU Paraşüt Kulesi (izmir) korozyon hasarı

118 ÇELİK DONATININ KOROZYONU ANITKABİR ASLANLI YOL ALTI GALERİLERİNDE KOROZYON HASARI

119 ÇELİK DONATININ KOROZYONU

120 ÇELİK DONATININ KOROZYONU

121 ÇELİK DONATININ KOROZYONU

122 ÇELİK DONATININ KOROZYONU DENİZLİ İLİ MERKEZ BİR ARITMA TESİSİ PASPAYI OLMAYAN BÖLGEDE KOROZYON

123 ÇELİK DONATININ KOROZYONU DENİZLİ İLİ MERKEZ BİR ARITMA TESİSİ PASPAYI OLMAYAN BÖLGEDE KOROZYON

124 ÇELİK DONATININ KOROZYONU DENİZLİ İLİ MERKEZ BİR ARITMA TESİSİ PASPAYI OLMAYAN BÖLGEDE KOROZYON

125 ÇELİK DONATININ KOROZYONU DENİZLİ İLİ MERKEZ BİR ARITMA TESİSİ PASPAYI OLMAYAN BÖLGEDE KOROZYON

126 ÇEVRESEL ETKİ SINIFI- TS EN206 KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENİZ SUYU DIŞINDAKİ KLORÜR EN BÜYÜK S/C EN KÜÇÜK DAYANIM EN AZ DOZAJ kg/m 3 XD C30/ XD C30/ XD C35/ XD1 XD2 XD3 Islak, nadiren kuru (klorür içeren su sıçraması) Orta derecede rutubet (yüzme havuzu, endüstriyel su) Tekrarlı ıslanma-kuruma (köprü, yer kaplaması, otopark)

127 KOROZYON ÖNLEMLER DAYANIKLILIĞIN SAĞLANMASI İÇİN BETON KARIŞIMI VE PAS PAYI KALINLIĞI İÇİN STANDARTLARIN ÖNERİLERİ GENELLİKLE SERVİS ÖMRÜNÜN 50 YIL ve AGREGA EN BÜYÜK TANE ÇAPININ mm OLMASI KABULÜNE DAYANIR DAHA UZUN SERVİS ÖMRÜ PROJEDE GÖSTERİLECEK PAS PAYI Cnom PAS PAYINI ARTTIR ör: 100 YIL İÇİN 10 mm İLAVE Cnom = Cmin + c ÇİMENTO DOZAJI vb. FAKTÖRLER GÖZDEN GEÇİRİLMELİ c PROJE TOLERANSLARI, KALİTE KONTROL SİSTEMİ vb. BAĞLI PAY (GENELDE 5 mm ALINIR)

128 I 25 II III IV V EN BÜYÜK S/C B. DAYANIMI (MPa) PAS PAYI- BS EN AZ DOZAJ kg/m I 3 Yüzeyi havadan yıpratıcı etkilerden korunmuş II Aşırı yağmurdan, donmadan korunmuş, yoğuşma III Aşırı yağmura, ıslanma-kurumaya maruz IV Deniz suyu, buz çözücü tuzlar, donma-çözülme V Asidik (ph 4.5) suya, aşınmaya, erozyona maruz

129 BETONARME Cmin (mm) ÖN GERİLMELİ BETON Cmin (mm) XO XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 XS3 PASPAYI - EN RİSK YOK XO KARBONATLAŞMADAN KAYNAKLANAN KOROZYON KLORÜRLERDEN KAYNAKLANAN KOROZYON DENİZ SUYUNDAN KAYNAKLANAN KOROZYON XC1 XC2/XC3 XC4 XD1/XD2/XD3 XS1/XS2/XS Çok kuru (Hava nemi çok düşük, bina içi betonlar) XC1 Kuru (Hava nemi düşük, bina içi betonlar) Islak, nadiren kuru (Su tutucu yapı bölümleri, temeller) Orta derecede nem ( yağmurdan korunmuş dış/iç eleman) Tekrarlı ıslanma-kuruma (su temasına açık yüzeyler) Islak, nadiren kuru (klorür içeren su sıçraması) Orta derecede rutubet (yüzme havuzu, endüstriyel su) Tekrarlı ıslanma-kuruma (köprü, yer kaplaması, otopark) XS1 Deniz suyu ile direkt temas yok (sahile yakın yapılar) XS2 Denizin altında (deniz yapılarının belli kısımları) Gelgit, dalga ve serpintiye maruz (deniz yapılarının belli kısımları)

130 PAS PAYI- TS500 (2000) GEREKLİ EN AZ ZEMİNLE DOĞRUDAN İLİŞKİDE OLAN ELEMANLARDA HAVA KOŞULLARINA AÇIK KOLON ve KİRİŞLERDE YAPI İÇİNDE HAVA KOŞULLARINA AÇIK OLMAYAN KOLON ve KİRİŞLERDE PERDE DUVAR ve DÖŞEMELERDE KABUK ve KATLANMIŞ PLAKLARDA BETON ÖRTÜSÜ 50 mm 25 mm 20 mm 15 mm 15 mm

131 PAS PAYI KALINLIĞIN YANISIRA PASPAYI TABAKASININ KALİTESİ (GEÇİRİMSİZLİĞİ) ÇOK ÖNEMLİ!!!!

132 HAFİF ETKİ GENEL ÖNLEMLER 1) GEÇİRİMSİZ BETON ÜRETMEK - Doğru beton sınıfının seçimi (C30 ve üstü) - Düzgün Granülometri - İyi Sıkışma - Düşük S/C Oranı - İyi Kür - Kaliteli ve yeterli kalınlıkta pas payı - Çatlaksız yapı oluşturmak - Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular) - Su geçirimsizlik Katkısı - Puzolanlarla serbest kireci bağlamak

133 GENEL ÖNLEMLER - Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular) H 2 O H 2 O H 2 O izolasyon Korunmuş donatı YANLIŞ DOĞRU KISMEN DOĞRU H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O YANLIŞ DOĞRU

134 GENEL ÖNLEMLER - Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular) BORU KOLON YAĞMUR SUYU BİRİKİMİ (Cl İYONLARI) YANLIŞ YANLIŞ

135 GENEL ÖNLEMLER - Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular) YANLIŞ YANLIŞ DOĞRU DOĞRU DOĞRU

136 GENEL ÖNLEMLER - YANLIŞ Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular)

137 GENEL ÖNLEMLER - YANLIŞ Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular)

138 DEÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

139 GENEL ÖNLEMLER - DOĞRU Yapısal Dizayn (Derzler, köşeler, su tutucular)

140 GENEL ÖNLEMLER ORTA ŞİDDETTE ETKİ 2) (1) + ÖZEL TİP ÇİMENTO KULLANMAK - PÇ, EYÇ - CÇ veya DÜŞÜK HİDRATASYONLU ÇİMENTO - TÇ - SDÇ - SÜPERSÜLFAT ÇİMENTOSU - ALÜMİNLİ ÇİMENTO SIRALAMA DİĞER ETKENLERİN AYNI KALMASI KOŞULU İLE GEÇERLİ KÜR SÜRESİ ÇOK ÖNEMLİ

141 KATKILI ÇİMENTOLAR DOĞAL PUZOLANLAR CURUF UÇUCU KÜL Vb. YAVAŞ HİDRATASYON Kür olayı Portland çimentosuna kıyasla daha önemli Permeabilite Kötü kür Portland Çimentosu 0 Katkılı Çimento İyi kür Yüksek Katkı Oranı

142 GENEL ÖNLEMLER ŞİDDETLİ ETKİ 3) (2) + DIŞ YÜZEYLERİN YALITIMI

143 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II BETONARME YAPILARDA KALICILIK (DURABİLİTE) Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER