KEND L NDEN YERLE EN BETON

Transkript

1 KEND L NDEN YERLE EN BETON BÖLÜM I GENEL TANITIM, KULLANIM ALANLARI Ara. Gör. Burak FELEKO LU Yard. Doç. Dr. Selçuk TÜRKEL Prof. Dr. Bülent BARADAN Dokuz Eylül Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü Beton, suyun ard ndan dünyada en çok tüketilen malzemedir. Mevcut teknolojide beton kalitesi, yo un emek ve enerji kullan m gerektiren mekanik vibrasyon i ine ba ml d r. Bu derece yo un tüketilen bir malzemenin de teknolojiye paralel geli me göstermesi kaç n lmazd r. Bile enleri itibar ile önceleri sadece su, çimento ve agregadan olu an beton, bünyesine kimyasal ve mineral katk lar n girmesiyle pek çok olumlu özellik kazanm t r. Kimyasal ve mineral katk lar n kullan m ile birlikte üretim ve uygulama safhas nda kar la lan pek çok sorun çözülebilmi tir. Günümüzün modern beton teknolojisinde kimyasal ve mineral katk s z bir beton dü ünülemez. Kimya alan ndaki geli meler ve polimer teknolojisinin ilerlemesi, 80 li y llar n ortalar ndan itibaren çok etkili ak kanla t r c lar n ke fine sebep olmu tur. Yüksek oranda su kesme yetene ine sahip bu ak kanla t r c lar ayn zamanda taze betonun i lenebilirli ini de artt rmaktad r. Yeni nesil ak kanla t r c lar n sa lad bu etki bilim adamlar n taze betonun yerle tirilmesi s ras nda gereken s k t rma i lemini ortadan kald rmak için ara t rma yapmaya yöneltmi tir. Böylece kendili inden yerle en beton kavram ortaya ç km t r li y llar n ba nda Japonya da betonarme yap larda kal c l k sorunlar incelenmi ve bu sorunlar n en önemli sebeplerinden birinin, taze betonun yeterli s k t rma i lemi uygulanmadan yerle tirilmesi oldu u saptanm t r. Özellikle taze betonun s k t r lmas için gerekli kalifiye i çi yetersizli i, yerle tirilen betonun kalitesini olumsuz etkilemektedir. Öte yandan i çi ne kadar e itilmi olursa olsun, taze betona homojen s k t rma enerjisi verilebilmesi, özellikle i lenebilirli in dü ük olmas halinde pratikte mümkün de ildir. Bu problemi çözmek amac yla s k t rma enerjisine ihtiyaç olmadan kendi a rl ile s k arak yerle ebilecek özel bir tip beton üretilmesi tasarlanm t r. Kendili inden Yerle en Beton (KYB), kendi a rl ile s k donat l dar ve derin kesitlere yerle ebilen, iç veya d vibrasyon gerektirmeksizin kendili inden s k abilen, bu özelliklerini sa larken ayr ma ve terleme gibi problemler yaratmayarak kohezyonunu (stabilitesini) koruyabilen, çok ak c k vaml özel bir beton türüdür. Klasik beton dizayn ndan farkl olarak kendili inden yerle en betonda; kimyasal katk, viskozite artt r c katk ve çok miktarda inert veya puzolanik mineral katk n n tümünün veya bir k sm n n kullan lmas ihtiyac do maktad r. Bu malzemelerin seçimi ve beton dizayn nda uygun oranlarda kullan lmas na yönelik yeni deney yöntemleri ve dolay s yla standartlar geli tirilmektedir. Beton teknolojisinde yeni yöntemlerin ke fi ile geli melerin pratik uygulamalara aktar lmas aras nda her zaman bir geçi dönemi olmu tur. Bu dönemde uygulay c lar yeni teknolojiye uyum sa lama yolunda ya anan s k nt lar çözmeye çal rlar. Örne in, Duff Abrams su/çimento oran ile beton bas nç dayan m aras ndaki ili kiyi 1918 y l nda yay nlamas na ra men, beton endüstrisinde bu ili kinin önemi 1930 lu y llarda anla lmaya ba lam t r. Bir ba ka örnek ise, haz r beton endüstrisinden verilebilir; 1920 de haz r beton mikserleri varolmas na ra men, haz r beton sektöründe ta ma amaçl mikser kullan m kinci Dünya Sava sonras, 1940 lar n ortas nda h zl in aat ihtiyac sebebiyle yayg nla maya ba lam t r. Özetle yeni teknolojilerin prati e aktar lmas zaman alan, s k nt larla kar la lan sanc l bir süreçtir. Kendili inden yerle en beton günümüz beton teknolojisinde uygulamaya geçi dönemini ya amaktad r. Geli mi ülkelerde KYB teknolojisine geçi daha kolay ve h zl ; geli mekte olan ülkelerde ise yava ve problemli olacakt r. Bu dönemin uzunlu u, yap lacak teorik ve pratik çal malar n uygulanabilirli inin sektör taraf ndan de erlendirilmesine ba l d r. Kendili inden yerle en beton literatürde üç farkl isimde an lmaktad r. Literatürde en yayg n kullan lan Kendili inden S k an Beton (Self-Compacting Concrete - SCC) dur. Özellikle dö eme tipi, geni boyutlu yüzeysel alanlarda kullan lmas halinde, Kendili inden Yüzeylenen Beton (Self-Levelling Concrete - SLC) ad kullan lmaktad r ( ekil 1). Kendili inden Yüzeylenen Beton dan kendi a rl ile her 4 metrede 1 mm den fazla kot fark olu turmaks z n, akarak MO zmir ubesi Haziran-2004 Y l: 19 Say :

2 yatay konum almas beklenmektedir. Kuzey Amerika da Kendili inden Konsolide Olan, Çöken Beton (Self- Consolidating Concrete SCC) ad n kullanmaktad r. Kullan m alan ve bölgeye göre de i en bu isimler birbiri yerine de kullan lmaktad r. Türkiye de ço unlukla Kendili inden Yerle en Beton terimi kullan lmakta olup Kendili inden S k an Beton (KSB) veya Kendili inden S k arak Yerle en Beton isimleri de alternatif olarak kabul görmektedir. ekil 1. Kendili inden Yüzeylenen Beton (SLC) Kendili inden Yerle en Betonun Tarihsel Geli imi Betonda kendili inden yerle ebilirlik kavram ilk olarak Tokyo Üniversitesinde, 1986 y l nda Prof. Dr. Hajime Okamura taraf ndan ortaya at lm t r. Su alt nda beton dökümü uygulamalar nda, vibrasyonsuz beton dökümlerinden edinilen tecrübe ile KYB üretilmesi amaçlanm t r. Okamura n n ba latt çal malar Ozawa, Ouchi ve Maekawa devam ettirmektedir y l nda ayn üniversitede yüksek performansl KYB prototipi üretilmi ve mekanik özellikleri incelenmi tir. Bu özel tip betonun geli tirilmesinde öncelikli amaç, dayan m n yan s ra dayan kl l k aç s ndan da yüksek performans sa lamakt r. Yüksek performansl betonun a a da s ralanan 3 a amada belirli artlar yerine getirmesi öngörülmü tür; 1. Taze halde iken kendili inden s k abilme. 2. lk olumsuz etkilere direnebilecek derecede yüksek erken dayan m. 3. Sertle mi halde tüm d etkilere kar bozulmadan kalabilme. Kendili inden yerle en beton konusunda ilk makale, 1989 y l nda Ozawa taraf ndan Do u Asya ve Pasifik Yap Mühendisli i Konferans nda (EASEC) sunulmu tur. KYB konusunda ilk kitap Okamura taraf ndan yaz lm olup, 1993 y l nda Japonca olarak yay nlanm t r. Kendili inden yerle en betonun dünyaya tan t lmas nda, Ozawa n n 1992 y l nda stanbul daki Uluslararas CANMET-ACI konferans nda yapt sunum h zland r c bir etki yapm t r y l nda RILEM taraf ndan KYB konusunda çal an bir komite kurulmu tur y l nda Japonya n n Kochi kentinde ilk uluslararas çal ma grubu toplanm ve internet üzerinden konuyla ilgili ileti im a kurulmas kararla t r lm t r. Söz konusu a SCC-NET ad yla ubat 1999 y l nda aç lm t r. Almanya da KYB, 1998 y l ndan itibaren ilgi görmeye ba lam t r. KYB nin kullan m n n önündeki en büyük engel DIN 1045 ve DIN 4227 ye göre KYB dizayn n n ve k vam n n standart d olmas idi. Mevcut standartlar n yenilenmesi ve KYB için ilave yap lmas amac yla, Alman Betonarme Komitesi (DafStb) ve n aat Mühendisli i Enstitüsü (DIBt), çal malar yapm ve standartlara KYB için ilave bölümler eklenmi tir. Almanya da standartlar n yeni yeni olu mas na ra men prefabrike beton sektöründe Drössler Easyflow ve haz r beton sektöründe Dyckerhoff Liquidur isimleriyle markala m KYB üretilmekte ve kullan lmaktad r. Amerikan Beton Enstitüsü (ACI), 2002 y l nda kurdu u ACI 236 B grubu ile KYB konusunda dökümantasyon çal malar na ba lam t r. Ayn zamanda Amerikan Prefabrike Beton Birli inde (PCI) Nisan 2002 de prefabrike beton endüstrisinde KYB kullan m ile ilgili standart olu turma çal malar na ba lanm t r. skandinav ülkelerinden Norveç te beton üretiminde olumsuz hava ko ullar nedeniyle yüksek dayan m ve dayan kl l k artlar aranmaktad r. Norveç te özellikle silis duman n n kullan m yayg n oldu u için KYB üretiminde toz madde ihtiyac ço unlukla silis duman kullan larak kar lanmaktad r. MO zmir ubesi Haziran-2004 Y l: 19 Say :

3 Kendili inden Yerle en Betonun Kullan m Alanlar incelemeler Günümüzde KYB özel tip betonlar s n f nda say labilir. Genellikle büyük boyutlu in aatlarda, s k donat l dar kesit özelliklerinin bir arada oldu u perde tipi elemanlarda, tamir, bak m ve yenileme i lerinde, tünel gibi özel kal p gerektiren i lerde kullan lan KYB henüz normal beton kadar geni kullan m alan na sahip de ildir. Bunun en önemli nedeni maliyetinin yan s ra, dizayn ve uygulama alanlar nda yeni yöntemler gerektirmesidir. KYB üretiminde yöntem geli tirilmesi çal malar çe itli kurulu lar taraf ndan devam ettirilmektedir. Bu çal malar Tablo 1 de verilmi tir. Geleneksel betonun teknik olarak kullan m n n mümkün olamayaca durumlarda KYB kullan m tercih edilebilir. Örne in, bak m ve onar m i lerinde betonla doldurulacak bölgeye vibratör girmesi mümkün de ilse geleneksel beton kullan lamaz ( ekil 2). Böyle bir durumda KYB kullan m en ak lc çözüm olacakt r. Benzer bir uygulama Kanada Montreal de bir parapet duvar onar m nda söz konusu olmu tur. 200 metre uzunlu undaki betonarme duvar 1959 y l nda yap lm olup, d etkenlerden dolay yüzeyden 15 cm derinli e kadar olan beton tabaka ve donat hasar görmü tür. Tamir i inin KYB kullan larak planlanandan daha k sa sürede tamamland rapor edilmi tir. Tablo 1. Tamamlanan ve devam etmekte olan önemli KYB ara t rma çal malar Yüksek Performansl Betonda Çimento Seçimi (JCA 1 ) Süper Ak c Beton (JCI 2 ) Yüksek Ak kanl a Sahip Beton (JSCE 3 ) Kendili inden Yerle en Beton (JSCE 3 ) Kendili inden Yerle en Beton Üretimi (RILEM 4 ) KYB kullan m ile üretim rasyonalizasyonu ve çal ma ko ullar n n iyile tirilmesi (Brite Euram Project 5-5. Avrupa çerçeve antla mas ) KYB nin taze özelliklerini ölçme yöntemleri (Growth Project 6 ) ASTM 7 C KYB ile ilgili standart haz rl KYB ile ilgili prefabrike beton üretimine uyarlama k lavuzu haz rl (PCI 8 ) ACI B KYB ile ilgili k lavuz döküman haz rl 1 JCA: Japon Çimento Üreticileri Birli i 6 Growth Project: KYB kullan m ile ilgili çokuluslu proje grubu 2 JCI: Japon Beton Enstitüsü 7 ASTM: Amerikan Test ve Standart Olu turma Birli i 3 JSCE: Japon n aat Müh. Odas 4 RILEM: Malzeme ve yap lar için uluslar aras deney ve ara t rma birli i 5 Brite Euram Project: KYB kullan m ile ilgili çokuluslu proje grubu 8 PCI: Amerikan Prefabrike Beton Üreticileri Birli i 9 ACI: Amerikan Beton Enstitüsü ekil 2. Güçlendirme ve tamir i lerinde KYB kullan m Baz durumlarda geleneksel beton kullan m, KYB nin malzeme maliyetinin daha yüksek olmas na kar n ekonomik olmayabilir. Bu sebeple KYB yi salt malzeme maliyeti ile geleneksel betonla k yaslamak pek do ru olmaz. Örne in, tünel in aatlar nda tünel ta y c sistemi olu turulduktan sonra kaplama betonu yap lmaktad r. Bu beton için hareketli bir kal p sistemi haz rlanmakta ve bu kal p sistemi vibratörlerle donat lmaktad r. Vibrasyon hem kal p sisteminde hasara sebep olmakta hem de in aat h z n yava latarak maliyeti artt rmaktad r. Özellikle tünel a zlar nda donat MO zmir ubesi Haziran-2004 Y l: 19 Say :

4 yo unla makta ve a r vibrasyona gereksinim duyulmaktad r ( ekil 3). Böyle durumlarda KYB kullan m n n in aat h z n artt r c etkisini de gözönünde bulundurmak gerekir. Hafif beton üretiminde KYB uygulamalar gün geçtikçe artmaktad r. Hafif KYB üretiminde gerek hafif agrega kullan m, gerekse yüksek oranda hava sürükleyici kimyasal katk kullan m ile hamur faz n n hafifletilmesi yayg n kullan lan yöntemlerdir. KYB nin bir ba ka kullan m alan kontrollü dü ük dayan ml beton uygulamalar d r. Ta y c sistemde kullan lan KYB den farkl olarak yüksek su/çimento oran, dü ük çimento dozaj ve az miktarda ak kanla t r c kimyasal katk kullan m yla kontrollü dü ük dayan ml KYB üretmek mümkündür. Kontrollü Dü ük Dayan ml KYB reolojik aç dan yap sal KYB ye k yasla oldukça dü ük kohezyona sahiptir. Kontrollü Dü ük Dayan ml KYB, özellikle altyap in aatlar nda in aat h z n artt rmak ve ehir içi altyap n n tamirini kolayla t rmak amaçlar ile tercih edilebilir ( ekil 4). ekil 3. sveç Stokholm de (Sodra-Lanken Projesi) KYB kaplanm bir tünel ekil 4. Kontrollü dü ük dayan ml KYB uygulamalar KYB ile betonarme yap larda geleneksel betona k yasla mimari ve estetik aç dan çok daha kaliteli d görünü elde edilebilmektedir. Ayn zamanda bo luksuz yüzey betonarme elemanlar için geçirimsiz ve dolay s yla durabil bir yap anlam na gelir ( ekil 5). ekil 5. Betonarme elemanlarda bo luksuz kal p yüzeyi elde edilen KYB örnekleri MO zmir ubesi Haziran-2004 Y l: 19 Say :

5 Kimyasal katk lar n geli imiyle birlikte erken dayan m - buhar kürüne ihtiyaç kalmadan - çok yüksek ve vibrasyonsuz yerle me yetene ine sahip beton üretimi mümkün hale gelmi tir. Bu sebeple yak n gelecekte KYB nin prefabrike beton üretiminde yayg nla mas pek çok ara t rmac taraf ndan beklenmektedir. Yol üst yap s nda geleneksel beton kullan lmas halinde a a daki sorunlarla kar la lmaktad r: - Yetersiz veya a r s k t rma - Ta ma s ras nda ayr ma - Yerle tirme süresi ve dayan m kazanma h z (trafi e aç lma süresi) Yukar da sözü geçen sorunlar n çözümü için Amerika da otoyol üstyap s nda KYB kullan m henüz deneme a amas ndad r. Öte yandan köprü dizayn nda ekonomik ömrün 100 y la ç kart lmas ve köprü kiri leri için daha geni aç kl klar geçmeyi sa layan daha estetik kesit kullan m n n sa lanmas için KYB çok avantajl d r. Geleneksel beton ile yol üst kaplamas in aat nda yüzeysel vibratörler kullan lmaktad r. Amerika da özellikle donma-çözülme riski olan bölgelerde, hava sürükleyici katk kullan larak hava içeri i yüksek beton dizaynlar haz rlanmaktad r. Fakat vibrasyon i lemi taze betonda hava kabarc kayb na yol açabilmektedir. Örne in, Iowa eyaletinde servis ömründen çok daha önce donma-çözülme hasar na u rayan yol kaplamalar tespit edilmi tir. Bu kaplamalar n taze haldeki hava içerikleri antiyede ölçüldü ünde yüksek seviyelerde oldu u raporlarda görülmü tür. Fakat yerle tirme s ras nda yap lan vibrasyonun beton içindeki hava yap s n özellikle yüzey bölgesinde bozdu u ve taze betonun hava içeri ini azaltt belirlenmi tir. Bu örnekte de görüldü ü gibi, vibrasyon i leminin yarar n yan nda zarar da getirdi i durumlar söz konusudur. 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. Bay nd rl k ve skân Bakanl ndan Yap, Tesis ve Onar m leri halelerinde Kullan lan Müteahhitlik Karneleri ve Bitirme Belgelerinin 2004 Y l na Ait De erlendirme Katsay lar Hakk nda Tebli 28/3/1981 tarih ve say l Resmî Gazete'de yay mlanan "Yap, Tesis ve Onar m leri halelerine Kat lma Yönetmeli i" uyar nca, ihalelere i tirak edecek olan müteahhitlerin, ellerinde bulunan ve geçerlili i sona ermemi müteahhitlik karneleri, ilgili kurulu larca, a a da belirtildi i ekilde ve grubu ayn kalmak art yla art r larak kabul edilecektir. 01/01/2004 tarihinden itibaren, Müteahhitlik Karneleri ve Bitirme Belgeleri için geçerli katsay lar a a da belirtilmi tir. A) Tespit olunan bu katsay lar 01/01/2005 tarihine kadar uygulanacakt r. B) 1/3/ /2/1982 aras ndaki tarihleri ta yan (Bu tarihler dahil) ve geçerlili ini muhafaza eden müteahhitlik karneleri miktar, grubu ayn kalmak art yla; ile çarp lacakt r. C) 1/3/ /12/1982 aras ndaki tarihleri ta yan (bu tarihler dahil) müteahhitlik karneleri miktar, grubu ayn kalmak art yla; ile çarp lacakt r. D) Kurulu larca i bitirme belgelerinin ve müteahhitlik karnelerinin de erlendirilebilmesi için 01/01/2004 tarihinden itibaren geçerli olmak üzere a a da tespit olunan katsay lar uygulanacakt r. Y llar : 2004 Y l nda Uygulanacak Katsay lar : 1953 ve daha önceki yıllar MO zmir ubesi Haziran-2004 Y l: 19 Say :