Kürün betonun kuruma etkisinde büzülme davranışına etkisi

Abstract

Betonarme yapıların uzun hizmet süreleri boyunca maruz kaldığı içsel ve dışsal etkenler, yapıların hasar görmesine neden olabilir. Bu hasar mekanizmaları arasında, özellikle betonun erken yaşlarında sıkça karşılaşılan bir durum olan büzülme (rötre), çimento hidratasyonunda kullanılan su miktarının ve çevresel etkilerin neden olduğu su kaybından kaynaklanan hacimsel değişiklikleri içerir. Su-çimento (S/C) oranı, çimento hamuru hacmi, agrega hacmi gibi bileşen parametreleri yanı sıra bağıl nem, sıcaklık, kür uygulaması gibi çevresel faktörler, büzülme üzerinde etkili olan kritik faktörlerdir. Bu bağlamda gerçekleştirilen çalışmada, kür uygulamasının, su-çimento oranının, agrega hacminin ve kalker tozu kullanımının büzülme üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan beton karışımlarında su/çimento oranları 0.40 ve 0.50, agrega hacimleri %60 ve %70, kalker tozu ise hacimce %0, %5 ve %10 oranlarında değişiklik göstermiştir. Bu parametreler doğrultusunda toplamda 24 farklı beton karışımı üretilmiş ve elde edilen numunelerin yarısı kalıptan çıkarıldıktan sonra 7 gün süreyle su kürüne tabi tutulmuş, diğer yarısı ise sadece laboratuvar koşullarında açık havada bekletilmiştir. Numuneler üzerinde yapılan boy değişimi ölçümü, ağırlık kaybı ölçümü, elastisite modülü deneyi ve basınç dayanımı deneyi, kılcallık deneyi betonun mekanik ve fiziksel özellikleri üzerindeki etkileri değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Yapılan araştırmalar, uzun süreli kür uygulamasının betonun kuruma rötresini %10 ile %20 arasında azaltabileceğini ortaya koymuştur [1]. Bu bağlamda, kür uygulamasının özellikle betonun kuruma etkisinde rötre üzerinde önemli bir azaltıcı etkisi olduğu belirlenmiştir. 200 günlük ölçümler sonucunda, kür uygulanan numunelerin kür uygulanmayan numunelere göre yaklaşık olarak %20 daha az kuruma rötresi gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmanın diğer sonuçlarına göre, ağırlık kaybının 200 gün boyunca devam ettiği ancak bu kaybın %50-%70'lik kısmının ilk 10 gün içerisinde gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Kür uygulanan numunelerde, kür uygulanmayan numunelere göre su kaybının daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Benzer su/çimento oranlarına sahip numunelerde, agrega miktarının artmasıyla birlikte ağırlık kaybında azalma gözlemlenmiştir. Elastisite modülü ile rötre arasında ters orantılı bir ilişki olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, kür uygulanan numunelerin, kür uygulanmayanlara göre daha tutarlı ve lineer sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Hamur fazına eklenen kalker miktarının artmasıyla elastisite modülünün arttığı ve rötrenin azaldığı gözlemlenmiştir. Ancak, bu değişimlerin oldukça düşük seviyelerde gerçekleşmesi nedeniyle, kalker tozu kullanımının elastisite modülü ve rötre üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı anlaşılmaktadır. Kalker tozu kullanımı basınç dayanımını düşürmekle beraber, poroziteyi arttırmakta ve hidratasyon ürünlerini azalmaktadır Çimento hamuru ve/veya içerisindeki su miktarının artmasıyla birlikte rötre miktarında bir artış gözlemlenmektedir. Kür uygulamasının bu ilişkiyi etkilemediği, ancak nihai sonuçlarda daha az rötre oluşumunu sağladığı anlaşılmaktadır. Agrega miktarındaki artışla birlikte, hem ağırlık değişiminde hem de nihai rötrede belirgin bir azalma kaydedilmiştir. Kılcallık katsayısının rötre ile doğru orantılı olduğu belirlenmiştir. Su miktarındaki artış, kılcallık katsayısını en fazla etkileyen faktörlerden biri olarak saptanmıştır. Betondaki agrega miktarının artışı, betonun hacimce daha fazla katı malzeme içermesine yol açmakta; bu durum, çimento hamurunun miktarını azaltarak kılcal boşlukların sayısını düşürmektedir. Kalker tozu kullanımı ise tüm değişkenler arasında en az etkiyi gösteren unsurdur. Kalker tozu, çimento hamurunun daha yoğun ve homojen bir mikroyapıya sahip olmasını sağlamakta; bu da kılcal boşlukların azalmasına ve dolayısıyla betonun kılcallığının düşmesine sebep olmaktadır. Ağırlık değişimi arttıkça rötre miktarlarının arttığı gözlemlenmiştir. Rötre, betondaki nem kaybıyla doğru orantılıdır; dolayısıyla ağırlık kaybı ne kadar fazla olursa rötre miktarı da yüksek olacaktır. Betonun dayanıklılığı ve uzun ömürlülüğü açısından rötrenin önceden tahmin edilmesi büyük önem taşımaktadır. Rötre, güvenlik, ekonomik ve estetik bakımdan kritik bir unsurdur ve çatlakların onarımı yüksek maliyetler gerektirmektedir. Bu nedenle, rötre tahmin modellemeleri mühendislerin uygun tasarım ve malzeme seçiminde yardımcı olarak yapısal güvenliği artırmakta ve ekonomik fayda sağlamaktadır. Bu alanda birçok çalışma gerçekleştirilmiş olup, tez kapsamında farklı rötre tahmin modelleri incelenmiştir. Bu modellerin sonuçları karşılaştırılarak, çeşitli tahmin yöntemlerinin doğrulukları değerlendirilmiş ve her bir modelin rötre tahminlerindeki hassasiyeti ve güvenilirliği ortaya konmuştur. Bu sayede, uygulama ile tasarım açısından en uygun yaklaşım belirlenmiştir. Ölçülen rötre değerlerinin, uluslararası standart rötre modellerinin çoğunun tahminlerinin üzerinde olduğu belirlenmiştir. Ancak, modelleme sırasında daha fazla değişkeni dikkate alan Model B4 ve ACI modelleri, gerçek değerlere daha yakın tahminler sunmuştur. Sonuç ve bulgular, betonarme yapıların tasarım kullanılan yapı malzemelerin seçimi ve uygulama yöntemlerinin büzülme etkilerini en aza indirmek amacıyla dikkate alınması gerektiğini vurgular niteliktedir.