BETONARMENİN KALICILIĞI (DURABİLİTE, DAYANIKLILIK) I. Doç Dr. Halit YAZICI. Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Transkript

1 BETONARMENİN KALICILIĞI (DURABİLİTE, DAYANIKLILIK) I Doç Dr. Halit YAZICI Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

2 GENEL BĐLGB LGĐLERLER -YAPI; KENDĐSĐNDEN NDEN BEKLENEN ĐŞLEV LEVĐ BULUNDUĞU ÇEVRESEL KOŞULLAR ALTINDA UZUN YILLAR BOYUNCA, BÜYÜK K TAMĐR R ve BAKIM MASRAFLARINA YOL AÇMADAN A YERĐNE GETĐREB REBĐLMELĐ, YIPRATICI ETKĐLERE KARŞI DAYANIKLI OLMALIDIR.

3 DOĞA A YASASI GENEL BĐLGB LGĐLERLER TERMODĐNAM NAMĐK K DENGE HALĐ MADDELER EN DÜŞÜK D K ENERJĐLĐ DOĞAL KONUMLARINA GEÇMEYE EĞĐE ĞĐLĐMLĐDĐR DEMĐR R OKSĐT ENERJĐ ÇELĐK PASLANMA DEMĐR R OKSĐT DOĞAL TAŞ BĐNLERCE YIL DOĞADA OLUŞMU MUŞ YÜKSEK DERECELĐ TERMODĐNAM NAMĐK K STABĐLĐTEYE TEYE SAHĐPT PTĐR

4 DURABĐLĐTE SEMBOLLERĐ AYASOFYA (ISTANBUL) SERVĐS ÖMRÜ: M.S. 537 ĐBADETE AÇILIA ILIŞI (941 YIL KĐLĐSE K YIL CAMĐ & MÜZE) M PĐRAMĐTLER (CHEOPS, KHEFREN, MYKRENOS) 4500 YAŞINDA MISIR ATASÖZÜ: ĐNSANLIK ZAMANDAN KORKAR, ZAMAN PĐRAMP RAMĐTLERDEN

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

6 BETON DĐZAYNID A M A Ç ĐŞLENEB LENEBĐLĐRLĐK MUKAVEMET KALICILIK (DURABĐLĐTE) EKONOMĐ SLUMP, MĐN. M SIKIŞTIRMA ENERJĐSĐ,, KOHEZYON, AYRIŞMAYAN, MĐN. M TERLEME, HOMOJEN SINIF DAYANIMI GEÇĐRĐMS MSĐZLĐK + ÖNGÖRÜLEN SERVĐS ÖMRÜ KIT KAYNAKLARIN VERĐML MLĐ KULLANIMI O P T Đ M Đ Z A S Y O N P R O B L E M Đ

7 ÇĐMENTO HARCI ĐÇ YAPISI KAPĐLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI JEL PARTĐKÜLLER LLERĐ (lifsi Yapı,, Amorf, Çapraz Bağlı,, 90 A ) A CSH + CAH, vb. HĐDRATE H BĐLEB LEŞENLER ENLER + Ca(OH) 2 + HĐDRATE OLMAMIŞ ÇĐMENTO + SU BOŞLUKLARININ BIRAKTIĞI I GÖZENEKLER. G

8 ÇĐMENTO HARCI ĐÇ YAPISI

11 ÇĐMENTO HARCI ĐÇ YAPISI Ca(OH) 2 ve CSH kristalleri (S/Ç=0.6 24ºC de 5 gün g hidrate olmuş)

12 ÇĐMENTO HARCI ĐÇ YAPISI Monosulfat Alimünat ve etrenjit in in hekzegonal kristal yapısı

13 ÇĐMENTO HARCI-BO BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI HAVA BOŞLUKLARI KAPĐLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI

14 ÇĐMENTO HARCI-BO BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI HAVA BOŞLUKLARI KAPĐLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI Kapiler boşluklar Jel boşlukları Sıkıştırma boşlukları Hava boşlukları Kalıcılığı (dayanıklılık, durabilite) büyük ölçüde etkiler

15 ÇĐMENTO HARCI-BO BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI HAVA BOŞLUKLARI KAPĐLER Kapiler boşluklar Sıkıştırma boşlukları Hava boşlukları Kalıcılığı (dayanıklılık, durabilite) büyük ölçüde etkiler BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI Jel boşlukları

16 ÇĐMENTO HARCI-BO BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI HAVA BOŞLUKLARI KAPĐLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI Kapiler boşluklar Sıkıştırma boşlukları Jel boşlukları Hava boşlukları Kalıcılığı (dayanıklılık, durabilite) büyük ölçüde etkiler

17 ÇĐMENTO HARCI-BO BOŞLUKLU YAPI SIKIŞTIRMA BOŞLUKLARI 10-2 Sıkıştırma boşlukları HAVA BOŞLUKLARI KAPĐLER BOŞLUKLAR JEL BOŞLUKLARI Kapiler boşluklar Jel boşlukları Hava boşlukları Kalıcılığı (dayanıklılık, durabilite) büyük ölçüde etkiler

18 ÇĐMENTO HAMURUNUN GEÇĐRĐML MLĐLĐĞĐĐĞĐ ÇĐMENTO HAMURUNUN GEÇĐRĐML MLĐLĐĞĐĐĞĐ SU GĐRĐŞĐG ĐŞĐ ANA ETKEN BETONUN GEÇĐRĐML MLĐLĐĞĐĐĞĐ Agrega ( boşluksuz) Çimento hamuru (boşluklu yapı) SU ÇIKIŞI

19 BETONUN GEÇĐRĐML MLĐLĐĞĐĐĞĐ BETONUN GEÇĐRĐML MLĐLĐĞĐĐĞĐ BÜYÜK ÖLÇÜDE ÇĐMENTO HARCINA BAĞLIDIR! MĐKTARI TĐPĐ DAĞILIMI ÇATLAKLAR DURABĐLĐTE GÖRÜNÜM SAĞLIKLI ORTAM JEL BOŞLUKLARI ÇĐMENTO HARCININ ~ %28 (15-20 A A ÇAP ~ SU MOLEKÜLÜ BOYUTU) TEHLĐKES KESĐZ KAPĐLER BOŞLUKLAR ÇĐMENTO HARCININ ~ %40-%0 %0 (AĞ ŞEKLĐNDE d~1.3µ; ; PERMEABĐLĐTE, DONMA ÇÖZÜNME NME) TEHLĐKEL KELĐ

20 HĐDRATASYONUN GELĐŞĐ ĐŞĐMĐ % 0 Hidratasyon % 50 Hidratasyon 3.7 ml Boş kapiler gözenekler % 100 Hidratasyon 7.4 ml Boş kapiler gözenekler 60 ml Su 40 ml Çimento Hidrate Çimento 33.5 ml kapiler su 12.0 ml Jel suyu 30.8 ml Hidratasyonun katı ürünleri 20.0 ml hidrate olmamış çimento Hidrate Çimento 7.0ml kapiler su 24.0 ml Jel suyu 61.6 ml Hidratasyonun katı ürünleri

21 HĐDRATASYONUN GELĐŞĐ ĐŞĐMĐ Serbest su

22 HĐDRATASYONUN OLGUNLUĞU SU/ÇĐMENTO ORANINA BAĞLIDIR. Kapiler Boşlukların Bloke Edilmesi için S/Ç Gerekli Olgunluk Süresi GÜN GÜN GÜN AY YIL >0.70 ĐMKANSIZ BETONUN PERMEABĐLĐTE KATSAYISI ĐÇĐN N KABUL EDĐLEB LEBĐLĐR R DEĞER ER (USA BUREAU OF RECLAMATION WORK) m/s BU DEĞER ER 1000 MĐSLM SLĐ DEĞĐŞ ĞĐŞEBĐLMEKTEDĐR!

23 ENV 206 ya GÖRE G MĐNĐMUM M MUM KÜR K Betonun dayanım kazanma hızı Sıcaklık ºC Kür sırasında ortam koşulları Güneşsiz nem % 80 Orta Güneş veya Rüzgar Nem % 50 Kuvvetli Güneş veya Rüzgar, Nem % < 80 SÜRELERĐ (gün) Hızlı * Orta Aşınma etkisi olacaksa kür k r süresi s iki katına çıkarılmalı Yavaş * Düşük Su/Çimento oranı ve Hızlı dayanım kazanan Çimento

24 HĐDRATASYON DERĐNL NLĐĞĐ HĐDRATE ÇĐMENTO HĐDRATE OLMAMIŞ ÇĐMENTO TANECĐĞĐ ORTALAMA ÇAP D = 30µ 5.2µ HĐDRATE OLMAMIŞ (YUMUŞAK BÖLGE) HĐDRATASYON DERĐNL NLĐĞĐ ÜÇ AYDA 5.2 µ

25 ÇĐMENTO BĐLEB LEŞENLERĐNĐN HĐDRATASYONU 1.0 C 4 AF 0.8 C 3 A C 3 S C 2 S

26 PERMEABĐLĐTE KATSAYISI

27 Kür r süresine s bağlı olarak permeabilite katsayısının n değişimi imi Zaman (gün) Permeabilite katsayısı (m/s) Taze 2 x x x x x x Son 6 x 10-13

28 PERMEABĐLĐTE ÖLÇÜM M DÜZENED ZENEĞĐ Su (Basınçlı) Örnek

29 ( a) SUYUN BETON ĐÇERĐSĐNE TAŞINIMI Su Buharı Boşluk Yüzeyi Yüzeyde adsorplanmış su Serpinti suyu ( b) 100 Beton yüzeyinin nem içeriği (bağıl) Kapiler Yoğuşma Hızlı ıslanma Katı cisimlerin serbest yüzeyleri komşu moleküllere bağ kuvvetlerinin eksikliği nedeniyle fazla bir enerji (yüzey enerjisi) açığa çıkarırlar. Çimento harcı boşluklarında, bu yüzey enerjisi boşluklar içindeki su buharı moleküllerini yüzeye çeker. Yavaş kuruma ıslanma Zaman

30 2 Beton SUYUN BETON ĐÇERĐSĐNDEKĐ TAŞINIM MEKANĐZMASI 3 1 Buharlaşma Çiçeklenme Beton 2 1 Beton (a) Kapiler Emme (b) Su içindeki yapı (c) 1. Kapiler emme ve hidrostatik basınç sonucu suyun taşınımı 2. Su ve eriyik maddelerin beton bünyesine sızması 3. Suyun buharlaşması veya yapı elemanını terketmesi 4. Zararlı madde birikimi ve kristalizasyon

31 BETON ÇATLAKLARI

32 BETONDA ÇATLAK BETONDA ÇATLAK OLUŞUMU UMU KAÇINILMAZ BĐR R OLAYDIR. ÇATLAK VARSA ONA DĐK D K DOĞRULTUDA GERĐLME VARDIR. GERĐLMELER LMELERĐN N OLUŞMASI ĐÇĐN DEFORMASYONLARIN TUTULMASI GEREKĐR. R. TĐPĐK K OLUŞUM UM YERLERĐ VARDIR. DEĞĐŞĐ ĞĐŞĐK ÖZELLĐKLER GÖSTERG STERĐRLER. RLER.

33 BETONDA RÖTRER RÖTRE (BÜZÜLME) ENGELLENĐRSE ÇATLAK OLUŞUR. UR. RÖTRE nin (BÜZÜLME) ZARARLARI 1. ÇATLAKLAR OLUŞMASI 2. DONATIDA PARAZĐT T GERĐLMELER OLUŞMASI ÇATLAKLAR ÇEKME DAYANIMINI DÜŞÜRÜRD ĐÇERĐYE GĐREN G SU ĐLE BĐRLB RLĐKTE DONA DAYANIKLILIK AZALIR! KĐMYASAL ETKĐLERE DAYANIKLILIK

34 BETONDA RÖTRER HĐDROLĐK K RÖTRER BOŞLUKLARDAK LUKLARDAKĐ SUYUN KAYBI TERMĐK K RÖTRER KÜTLE BETONLARINDA ĐÇ-DIŞ SICAKLIK FARKI BÜNYESEL RÖTRER ÇĐMENTO HĐDRATASYON H ÜRÜNLERĐNĐN DAHA AZ HACĐM M KAPLAMASI ERKEN PLASTĐK K RÖTRER TERLEMENĐN N BUHARLAŞMAYI KARŞILAYAMAMASI KARBONATLAŞMA RÖTRESR TRESĐ KARBONATLAŞMA SONRASINDA ORTAYA ÇIKAN SUYUN BUHARLAŞMASI 3Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O

35 RÖTREYĐ ETKĐLEYEN FAKTÖRLER ĐÇ ETKĐLER KĐMYASAL BĐLEB LEŞĐM M (CaO, MgO ve SO 3 ) ÇĐMENTO DOZAJI HĐDRATASYON ISISI KARMA SUYU FAZLALIĞI AGREGA NIN ELASTĐSĐTE TE MODÜLÜ DIŞ ETKĐLER HAVA NEMĐNĐN N DÜŞÜKLD KLÜĞÜ RÜZGAR HIZI SICAKLIĞIN IN YÜKSEKLY KSEKLĐĞĐ

36 RÖTREYĐ ETKĐLEYEN FAKTÖRLER PROJE DETAYLARI ELEMAN YÜZEYY ZEYĐ / HACĐM M ORANININ FAZLALIĞI ELEMANDAKĐ DONATI YÜZDESY ZDESĐNĐN N DÜŞÜKLD KLÜĞÜ DONATILARIN SĐMETRS METRĐK K YERLEŞTĐRĐLMEMELER LMEMELERĐ DĐLATASYON DERZLERĐNĐN N DÜZENLD ZENLĐ OLMAYIŞI

37 RÖTRE ZARARLARINI AZALTMA BETON DĐZAYNID ÇĐMENTO DOZAJI GEREKSĐZ Z YERE ARTTIRILMAMALI YOĞURMA SUYU GEREKLĐ OLAN EN AZ DÜZEYDE D TUTULMALI ĐRĐ AGREGA ĐYĐ CĐNS OLMALI, MÜMKÜN N OLAN EN FAZLA ORANDA KULLANILMALI LĐFLERĐN N KULLANIMI ( kg/m 3 ) ÇĐMENTO AZ RÖTRE R YAPAN, HĐDRATASYON H ISISI DÜŞÜK, D ÇOK ĐNCE OLMAYAN ÇĐMENTO KULLANILMALI. KÜR PROJE DETAYI GERĐLMELER LMELERĐN ÜNĐFORM DAĞILIMI SAĞLAMAK ĐÇĐN, DONATI KESĐT ĐÇERĐSĐNE DÜZGD ZGÜN N YERLEŞTĐRĐLMEL LMELĐ

38 ÇATLAK OLUŞUMLARI UMLARI ve TĐPLERT PLERĐ TS500 /ŞUBAT/ ÇATLAK KONTROLU Yapılar ların n görünüşünüg bozacak veya donatının korozyonuna neden olabilecek genişlikte çatlakların n oluşmas masına izin verilmemelidir. ω max 0.4 mm Yapı içi i normal çevre koşullar ulları 0.3 mm Yapı içi i nemli ve yapı dışı normal çevre koşullar ulları 0.2 mm Yapı dışı nemli çevre koşullar ulları 0.1 mm Yapı içi i ve dışıd agresif çevre koşullar ulları

39 TAZE BETON SERTLEŞMĐŞ BETON ÇATLAK OLUŞUMLARI UMLARI ve TĐPLERT PLERĐ ERKEN DON HASARI PLASTĐK BÜZÜLME YAPISAL HAREKETLER FĐZĐKSEL KĐMYASAL BĐYOLOJĐK TERMAL YAPISAL (MEKANĐK) BÜZÜLME (RÖTRE) OTURMA ERKEN KALIP ALMA ZEMĐN OTURMASI BÜZÜLME YAPABĐLEN AGREGALAR KURUMA RÖTRESĐ TERLEME DONATI KOROZYONU ALKALĐ-AGREGA REAKSĐYONU ASĐT ETKĐSĐ SÜLFAT ETKĐSĐ KARBONATLAŞMA DEF DONMA ÇÖZÜLME MEVSĐMSEL SICAKLIK FARKLARI ERKEN TERMAL BÜZÜLME AŞIRI YÜKLEME SÜNME YANLIŞ DĐZAYN MESNET ÇÖKMESĐ DIŞ ĐÇ

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

41 Eğilme çatlağı A A J I I I C K C E F Pas lekeleri B L M N N I I D D I H H G G Soğuk derz C O O O O O Bağıl rötre çatlağı Bağıl rötre çatlağı Kötü (etkisiz) derz Soğuk derz Kesme çatlağı Aderans çatlağı K B Eğilme çatlağı C G

42 Donatı OTURMA ÇATLAKLARI Su ve Çimento Harcı Đri Agrega Çatlaklar OTURMADAN ÖNCE OTURMADAN SONRA SUYU FAZLA, GRANÜLOMETRĐSĐ BOZUK VE ĐYĐ SIKIŞTIRILMAMIŞ TAZE BETONLARDA DAHA BELĐRGĐN BĐR ŞEKĐLDE ORTAYA ÇIKAR

43 OTURMA ÇATLAKLARI

44 PLASTİK K OTURMA A Yeri : Donatı üstü ve derin kesitlerde

45 PLASTİK K OTURMA A B B Yeri : Üst bölgeler b (kemer), Kolon üstleri

46 PLASTİK K OTURMA A B C B Yeri : Farklı derinlikteki kesit, Asmolen mantar döşeme d

47 PLASTİK K OTURMA

48 PLASTĐK K RÖTRE R ÇATLAĞI Buharlaşma Terleme HAZIR BETONDA PLASTĐK K RÖTRE R ÇATLAKLARI DAHA FAZLA! NEDENĐ- DAHA ĐYĐ GRANÜLOMETRĐ, DAHA YÜKSEK ÇĐMENTO DOZAJI, ĐYĐ SIKIŞTIRMA, TERLEMEYĐ ZORLAŞTIRIYOR. BUHARLAŞMA HIZINA TERLEME YETĐŞEMĐYOR.