BETONDA DONMA-ÇÖZÜLME VE DENİZ SUYU OLAYI ETKİSİ

1. Donma-Çözülme etkisi Donma çözülme olaylarına daha çok sıcaklık farklarının fazla ve tekrarlı olduğu bölgeler ile yılın büyük bir bölümünde soğuk iklimin hakim olduğu bölgelerde rastlanılmaktadır. Beton kompozit bir malzeme olduğundan dolayı donma çözülme olayını betonu meydana getiren bütün bileşenlerde irdelememiz gerekir.

1.1 Çimento Hamurunun Donma ve çözülmeye dayanıklılığı Çimento hamuru içerisindeki kılcal boşluklarda bulunan suyun donması sonucu hamur bünyesinde % 9-10 civarında bir genleşme olacaktır. Bu genleşme sonucu hamur içerisinde bulunan su boşluklara doğru bir sızmaya çalışacaktır. Bu hidrolik basınç hamurda çatlaklara yol açabilecektir.

Bu esnada hamurun Su/Çimento oranı, bünyesindeki boşluk oranı ve donma hızı, donan suyun çimentoya uyguladığı hidrolik basıncın miktarını belirler. Araştırmalara göre su donma esnasında buza doğru hareket eder buna göre donma olayı ne kadar hızlı olursa genleşme o kadar az olmaktadır.

Bu teoriye göre donmamış bölgelerde rötre, donmuş bölgelerde ise genleşme oluşmaktadır. Donan su ile donmayan su arasındaki ısı ve basınç farkından dolayı bir buharlaşma olmaktadır. Donma çözülmenin en önemli etkisi donma hızıdır.

Beton katı madde olmasına karşın boşluksuz bir malzeme değildir Beton katı madde olmasına karşın boşluksuz bir malzeme değildir. Bünyesinde çeşitli boşluk bulunmaktadır. Bu boşluklar jel, kılcal (kapiler) ve hava boşluklarıdır. Jel boşlukları çok küçük olduğundan dolayı suyun hareket etmesi ve donma ihtimali çok azdır. Diğer bir boşluk türü de Kılcal boşluklardır bu boşluklar jel boşluklarının 4-5 katı büyüklüğündedir.

Bu boşluklar betonun priz sürecinde hidratasyon ısısına bağlı olarak, servis sürecinde meydana gelen oturmalardan veya agrega yapısına bağlı olarak oluşmaktadır. Bu boşluklar sürekli veya süreksiz olabilmektedirler bu nedenle suyun bu alanlardaki hareket hızı ve betonun donma çözülme olayına dayanıklılığını azaltmaktadır.

15X30 cm.lik silindir kesitinde oluşabilecek çatlaklar

Su kılcal çatlaklar içinde çok yavaş hareket ettiği için beton bünyesindeki genleşme ve rötre miktarı su miktarı ile doğru orantılıdır. Bu nedenle tekrarlı donma çözülme olaylarında ilerleyen tekrarlarda beton içerisindeki su miktarı arttığı için hasar miktarı giderek artmaktadır.

1.2. Agreganın Donma ve çözülmeye dayanıklılığı Oluşumunu tamamlamış olan Granit, porfir, bazalt, mermer gibi doğal taşların bünyesinde boşluk çok az olduğundan dolayı bu taşlardan elde edilen agregalar donma çözülme etkilerine karşı dayanıklıdır.

Bunun yanında kalker, traverten gibi oluşum yaşı genç olan taşların bünyesinde boşluk oranı fazla olduğundan dolayı bu taşlardan elde edilen agregalar donma çözülme olayına karşı daha az dayanıklıdır.

Agregaların tane çapının fazla olması suyun ilerleme hızını azaltacağından dolayı donma etkisine karşı koruyucu bir etken olurken, uygun tane dağılımının bozulması sonucu beton bünyesinde boşluklar oluşturabilmektedir. Bu nedenle agreganın tane dağılımı çok önemlidir.

Deniz suyu etkisi Deniz suyu ile hidratlı çimentoyu oluşturan maddeler arasında oluşan Zaralı kimyasl reaksiyonların betonda karbonasyona, sülfat etkisine ve magnezyum iyonu etkisine yol açtığı tespit edilmiştir. Bu reaksiyonları azaltmak için su azaltıcı ve mineral katkılar kullanılabilir. Sülfat iyonları beton çeliğinin korozyonu hızlandırmaktadır.

Donmaya ve Deniz suyuna karşı alınabilecek tedbirler

Betona katılan liflerin Donma ve çözülmeye etkisi Beton içerisine katılan çelik, fiber ve cam elyafının donma-çözülme oranında azalmalara yol açtığı ve betonun bünyesindeki çekme gerilmelerini artırdığı için kılcal boşluların oluşmasına engel olmaktadır. Bunu sonucu olarak daha geçirimsiz bir beton elde edilmektedir.

TS 802 de donma etkisine maruz kalabilecek betonlarda Su/Çimento oranı en alt düzeyde tutulmuştur (0,40 - 0,45). Ayrıca pas payı en az 5-6 cm alınmalıdır.

Betonun içerisine hava sürükleyici maddeler katılarak beton içerisinde birbirinden bağımsız 0,05-1,25 mm çapları arasında hava boşlukları oluşturulmalı mukavemet açısından bu boşluklar birbirlerine 0,2 mm den daha fazla yaklaşmamalıdır.

Uzmanlar şantiye ortamında %100 geçirimsiz beton üretmenin zor olduğu için beton çeliğinin yapısı üzerinde değişiklikler yapmaya çalışmışlar bunun sunucunda düşük karbonlu çelikler bünyesine polimer emdirilmesi ve çelik çubuklar üzerinde demir oksit film oluşturarak korozyona karşı 7 kat daha dayanıklı çelik çubuklar elde etmişlerdir

Beton sınıfı ve Çimento cinsinin donmaya etkisi Beton mukavemeti arttıkça, donma sonucunda ortaya çıkan gerilmelere karşı dayanım artacaktır. Puzolanlı çimento kullanımı betonun geçirimliliğini azaltacaktır.

Betonarme Elemanın tasarımının önemi Betonarme elemanların tasarımı yapılırken bölgenin don seviyesine ve bağıl nem oranına göre pas payı seçilmelidir. Pas payı alt değerlerden seçilmemelidir.

Yapının inşa süresi Yapı mümkün olduğu en kısa sürede ve bir bütün olarak yapılmalıdır.

Betondaki boşlukların ilk hali Boşluklar ilk donma tekrarlarından sonraki hali