Beton Neden Çatlar? Beton Çatlakları – Çatlak Çeşitleri

Beton Çatlakları, donatı korozyonu, plastik rötre, kalıp-zemin hareketleri, donma-çözülme, sıcaklık artışı, ıslanma-kuruma, deprem, yorulma ya da mesnet çökmesi gibi yapısal nedenler, sülfat atağı ve alkali-agrega reaksiyonları gibi çeşitli nedenlerden dolayı yapılarda bulunan doğal olarak ortaya çıkan zarar verici olgulardır.

Betonda oluşan çatlaklar nedenine bağlı olarak, çatlama, dökülme, deformasyon, dayanım ve rijitlik kaybı, geçirimlilikte artma ve korozyon gibi durumlarla sonuçlanmaktadır. Betonda meydana gelen çatlaklar genel olarak makro ve mikro çatlaklar olarak ikiye ayrılırlar. Betondaki mikro çatlaklar yapısal bozulmaya yol açarlar. Geleneksel tamir sistemi, harçların çatlaklara uygulanması şeklinde yapılır. Bu uygulama zaman alıcıdır ve tekrarlayan tamir faaliyetlerini gerektirir. Yeraltında veya yüksekteki çatlaklara erişmek ise daha da zor olabilir.

Beton Çatlakları

Betondaki çatlaklar çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. Bu nedenler arasında, betonun aşırı yük altında olması, yapıda oturma meydana gelmesi, rötre yapması, donma-çözülmeye uğraması, yangına veya yüksek sıcaklığa maruz kalması, sülfat etkisinde olması gibi pek çok neden sayılabilir.

Beton Neden Çatlar? Beton Çatlakları - Çatlak Çeşitleri

Özetlemek gerekirse betonun herhangi bir noktasında oluşan çekme gerilmeleri çekme birim şekil değiştirme kapasitesini aştığında betonda çatlaklar oluşur. Betonun çatlamasını 3 ana başlıkta sayabiliriz:

  1. Betonun yapısında oluşan değişimler, Kuruma rötresi, sıcaklık farkından kaynaklanan genleşme ve büzüşmeler, plastik oturmalar.
  2. Beton içinde bulunan maddelerin genleşmesi: Donatı korozyonu ya da ASR korozyonu sonucu oluşan genleşmeler.
  3. Dış etkiler: Kimyasal etkiler, aşırı yükleme ya da farklı oturmalar.

Çatlak oluşumları beton plastik veya sertleşmişken oluşabilir.

Taze Beton Çatlakları

  • Plastik oturma
  • Büzülme çatlakları,
  • Kalıptan ve zeminden kaynaklanan hareketler,
  • Donma-çözülme
  • Islanma kuruma etkisi vb. nedenlerle oluşmaktadır.




Plastik Büzülme Çatlakları: En çok döşeme gibi yüzeyi geniş elemanlarda rastlanır. Kimyasal reaksiyona girmeyen fazla suyun kapilarite yoluyla yukarı çıkmasıyla oluşur. Terleme, kusma adı verilen bu olay betonun yerleştirilmesinden 2-4 saat sonra yüzeyde parlama şeklinde görülür ve hızlı kuruma sonucu oluşur. Bünyesel rötre ile birlikte çatlak oranı artar. Döşeme köşeleri ile 45° açı yapar ve tipik olarak 2-3 mm’dir. Kaliteli betonlarda terleme hızı, karışım suyu fazla olan ve iyi sıkışmamış betonlara göre daha yavaş olacağından su yukarı daha zor tırmanır ve rötre çatlakları daha fazla oluşur. Betonun kürlenmesi ile en aza indirilebilir.

Plastik Oturma Çatlakları: Agrega taneleri kalıp içerisinde aşağı doğru inerken çimento ve su yüzeye doğru çıkar. Bu çökme hareketi kalıp tarafından engellenirse yerel çatlaklar oluşur ve yüzeyde zamanla soyulabilen ince bir tabaka oluşur. Çatlaklar boylamasına olup, donatıların yerlerini belli edecek şekilde oluşur. Terlemenin azaltılması, vibrasyon, düşük s/ç oranı, akışkanlaştırıcı kullanımı ve etkili kürleme ile engellenebilir. Pas payı yetersizse kapak atma olayı meydana gelir.

Kalıp ve Zemin Hareketi Çatlakları: Beton hala plastik kıvamdayken kalıpların hareket etmesi veya zemin hareketlerinden kaynaklı oturmalar sonucu priz almakta olan betonda meydana gelen çatlaklardır. Genellikle mikro düzeydedir ve hem iç yapıda hemde dış yapıda görülebilir.

Sertleşmiş Beton Çatlakları

  • Çeşitli rötre olayları,
  • Sıcaklık değişimleri,
  • Kimyasal, fiziksel ya da biyolojik nedenlerle betonun bozulması,
  • Donma-çözülme,
  • Donatı korozyonu,
  • ASR, ACR,
  • Boy-hacim değişimleri,
  • Islanma-kuruma,
  • Yüksek sıcaklık ve yangın,
  • Sülfat etkisi,
  • DEF,
  • Tomasit oluşumu,
  • Karbonatlaşma,
  • Yapısal nedenler,
  • Mekanik dayanımın zorlanması,
  • Mesnet çökmesi,
  • Sünme,
  • Zemin oturmaları vb. nedenlerle oluşur.

Yükleme İle İlgili Çatlaklar: Basınç, çekme, eğilme, kesme, burulma vb. etkilerle ortaya çıkar. Çatlağa dik yönde çekme gerilmesi aramak gerekir. Yüke bağlı geniş çatlak oluşumları, statik ve betonarme proje yanlışlıklarından, malzeme ve uygulama hatalarından kaynaklanır.

Deformasyonlarla İlgili Çatlaklar: Temellerin farklı oturmaları, büzülme ve sıcaklık farklarından kaynaklanan şekil değişimleri neden olur.




Erken Termik Rötre: Çimento Hidratasyon ısısının tüm kütleyi ısıtmaya yetmemesi sonucu soğuyan ve kuruyan kütlede bir iki gün içinde çatlaklar oluşur. Çatlaklar yüzeysel ve harita şeklindedir. Islanınca belirginleşirler. Baraj betonlarında önemli sorunlar ortaya çıkarırlar. Ayrıca bacalarda kullanım sırasında düşey çatlaklar oluşur. Ani sıcaklık değişimlerinde önlem alınmadığı taktirde köprü, döşeme gibi elemanlarda çatlaklar oluşur.

Hidrolik Rötre: Kurumadan dolayı hacimde oluşan azalma nedeniyle meydana gelir. Prizin başladığı andan itibaren 5-6 ay sürebilir. Islanma sonucu yeniden genleşme meydana gelir. Bu olay yapı ömrü boyunca devam eder.

Karbonatlaşma Rötresi: Özellikle prefabrik elemanlarda meydana gelir. Ca OH ’nin 2CO ile reaksiyonuyla oluşan suyun buharlaşmasıyla oluşur.

Oturma Çatlakları: Oturma az ise çoğunlukla kapı-pencere, bölme duvar gibi elemanların kenarlarında, çok ise, taşıyıcı elemanlarda meydana gelir.

Donatı İle İlgili Çatlaklar: Pas ürünleri oluşturdukları hacim artışı nedeniyle betonda da hasara neden olurlar. Başlangıçta çatlama olarak görülüp zamanla pas payı tabakasının atmasına kadar gidebilir.

Beton Neden Çatlar?

Betonarme yapılara asıl zarar veren beton çatlaklarının projelendirme ve detay hataları ile beton üretimi hatalarından kaynaklandığı bilinmektedir.

Sertleşmiş betonda çatlamaya yol açan diğer fiziksel etkenleri nedenleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.

Betonda Çatlamaya yol açan etkiler:

  • Islanma-kuruma,
  • Donma-çözülme,
  • Boy-hacim değişikliği,
  • Yüksek sıcaklık ve yangın,
  • Aşırı yükleme,
  • Tekrarlı yükleme sonucu yorulma.



Taze betonda donma-çözülme: – 5 oC’de karışım suyunun %92’si donar. Betondaki suyun donmasıyla agregalar  ile çimento arasındaki fiziksel bağ kopar ve aderans sağlanamaz. Donan su nedeniyle priz gecikir ya da gerçekleşmez. Pratik olarak betonun -10/-12oC’de priz yapmadığı kabul edilir. Hava sıcaklığı artınca priz devam eder ancak betonun homojenliği bozulur.

Sertleşmiş betonda donma-çözülme: Sertleşmiş bir beton don altında kalınca, harcın içindeki kapiler boşluklardaki su donar ve genleşir. Her donma-çözülme de genleşme miktarı artar. Bu genleşme çatlak oluşumuna sebep olur.

ACI 201’e göre donma-çözülmeye maruz kalacak betonlarda s/ç oranı 0,5 geçmemesi ve 24 MPa basınç dayanımına ulaşılana kadar betonun dondan korunması önerilir. Aynı şekilde bu betonlarda maksimum agrega çapına göre %4,5-% 7,5 arasında hava sürükleyici kullanılması hava sürükleyici kullanılması önerilmektedir. Katkı maddesi olarak priz hızlandırıcı ya da suyun donma derecesini düşüren ürünler kullanılabilir (Potasyum karbonat, kalsiyum ve sodyum nitrit).

beton-çatlak-neden



TS EN 206-1 standartı ise don etkisinde olan betonlarda en düşük beton sınıfını C30/37, maksimum s/ç oranını 0,45, en düşük çimento dozajını 340 kg/m3 ve sürüklenen minimum hava içeriğini % 4 olarak belirlemiştir. 24 saat beton dondan korunmalı ve ıslak kürden kaçınılmalıdır.

Su emmesi ve geçirimliliği çok az (<% 0,5) ve basınç dayanımı çok yüksek (>150 MPa) olan mermer, granit, bazalt gibi kaliteli agregaların donma çözülmeye dayanıklı olduğu kabul edilir ve bu agregalarda maksimum dane boyutu sınırlanmaz. Agreganın dona dayanıklılığını belirlemeye yarayan 2 tür deney vardır. İlki, agreganın 2 4 Na SO veya MgSO4 çözeltisinde bekletilerek etüvde kurutulmasıyla yapılır. Bu donma-çözülme etkisinin yapay olarak laboratuvarda elde edilmesini sağlar. Deney sonunda parçalanan agrega miktarı elek analizi deneyiyle belirlenir. Diğer bir yöntem ise su emmiş agreganın dondurularak daha sonra su içinde çözdürülmesiyle yapılır. Donma havada yapılırsa 20 defa, su içinde yapılırsa 10 defa tekrarlanır. Parçalanan agrega miktarı yine elek analizi deneyiyle belirlenir.

Betonun donma dayanıklılığını tespit için ASTM C666’ya göre beton su içinde ya da havada dondurularak suda çözdürülür. En çok kullanılan yöntem, dinamik elastisite modülünün değişimini ölçmektir. Böylece gözle görülmeyen düzeydeki hasarlar da belirlenebilir. Deneye 300 devir donma-çözülme ya da, ilk değerden %40 düşene kadar devam edilir.
K. F.= Deney sonucu ulaşılan devir sayısı x orijinal modülün yüzdesi) / 300

Kalıcılık faktörü <40 ise olumsuz, 40-60 arasında kuşkulu ve >60 ise olumlu olarak yorumlanır.

Buz Çözücü Tuzların Etkisi: Yolların buz tutmasını engellemek için kullanılan tuzlar betonun üst tabakası  tarafından emilir. Don tutmaya başlayan bölgelere doğru su akımı başlar ve donma33 çözülme zararının boyutu artar. Buz çözücü tuz olarak NaCI ve CaCl2, bazen de üre kullanılabilir. Üre betona diğer tuzlar kadar zarar vermez ancak buz çözücü etkisi de daha azdır.

Buz tabakası üzerine atılan tuzlar yüzeyde şok bir termal etki yaratarak yüzey ile iç bünye arasında sıcaklık farkı oluşmasına sebep olur ve betonda çekme zorlamaları nedeniyle çatlaklar meydana gelir.

Beton yüzeyinden derine indikçe beton sıcaklığı ve tuz miktarlarının farklı olması sonucu farklı zamanlarda donma çözülmeler meydana gelir ve bunun sonucunda da betonda kabuk halinde soyulmalar görülebilir.

Yüksek Sıcaklık ve Yangın Etkisi: Beton belirli bir sıcaklığa kadar (250°C) belirli bir süreyle önemli bir zarar görmez, zehirli gaz ve duman çıkarmaz. Ancak direk güneş ışığı altındaki elemanlarda ya da baca gibi yüksek sıcaklığa maruz elemanlarda önemli iç gerilmeler oluşur.

Sıcaklığın etkili olduğu süre kısa ise (örneğin 1 saat) dayanımda az da olsa düzelmeler bile görülebilir ancak 300°C’nin üzerinde belirgin dayanım kayıpları vardır. 400°C’de CSH’lar tahrip olmaya başlar, 900°C’de ise CSH yapısı tamamen dağılır.



Çimento hamurunda bulunan bir diğer bileşen Ca(OH)2 ’dir.  Ca(OH)2 ’nin sönmemiş kirece dönüşmesi 400°C’de oluşur, bu da %33 civarında bir büzülme oluşması anlamına gelir. Yangını söndürmek için sıkılan su, CaO ’in tekrarCa(OH)2 ’ye dönüşmesine sebep olur ve %44 oranında bir hacim artışı meydana gelir. Kısa sürede oluşan bu hacim değişimleri hasarın büyümesine sebep olur. Bu esnada betondaki boşluklardan dışarıya Ca(OH)2 süzülür. Yangın geçiren betonarme yapılardaki bu kireç lekeleri 550°C’nin aşıldığı şeklinde yorumlanır. Betonun rengi maruz kaldığı sıcaklık derecesine bağlı olarak değişir. Bu renk değişimi kalıcı olduğundan, yangın sırasındaki sıcaklık derecesini ve kalıbın dayanımı tahmin edebilmek mümkündür. Genellikle renk, pembeyi aşan tonlarda ise beton dikkatle incelenmelidir. Griyi aşan, kül renklerinde ise beton ufalanabilir, gözenekli yapıdadır. Agregaların sıcaklığa dayanımı mineral yapılarına bağlıdır. Dolomit kökenli ( karbonatlı) agregaların ateşe dayanıklı oldukları söylenebilir. Kalker kökenli agregaların kirece dönüşümü 900°C, bazalt gibi camsı agregaların ise 1000°C civarındadır. Dolayısıyla kalker ve bazaltlı agregaların yangın dayanımlarının daha iyi olması beklenir. Ancak kireçtaşının termik genleşme katsayısının çimento hamurunkine yakın olması iç gerilmeleri engellediğinden kalker kökenli agregaların kullanımı tercih edilir.

Yüksek dayanımlı betonlarda 300°C’nin üzerinde betonda patlamalar ve dökülmeler görülmektedir. Bu nedenle yangın dayanımını artırmak için içine polipropilen lifler konulmaktadır. Betonarme yapıları yüksek sıcaklıklardan korumak için derzler ateşi geçirmeyecek ve yapı elemanlarındaki uzamalara engel olmayacak şekilde düzenlenmeli, uçucu küllü çimento kullanımı tercih edilmeli, pişmiş toprak tozu gibi puzolanik maddeler kullanılmalıdır.

Betonun Kimyasal Nedenlerle Bozulması: Beton içindeki gözenek suyunun pH değeri 12,5-13,5 aralığındadır. Teorik olarak pH’ı düşük sular hidrate bileşenlerin çözünmesine yol açmaktadır. Sıvının pH değeri 6,5 ve üzerindeyse kimyasal saldırı çok yavaş gelişir. pH 5,5 altındaysa saldırı şiddetli, 4,5 altındaysa çok şiddetli olur. Ancak betonun geçirimliliği de çok önemli bir faktördür. Sertlik derecesi düşük olan yağmur ve kar suları kalsiyumlu bileşiklerin çözünmesine neden olurlar. Kirecin azalması sonucu oluşan boşluklar nedeniyle dayanım kaybı oluşur. Çözünen her %1’lik kireç, beton dayanımını %2 azaltır. Ayrıca betondan çıkan kalsiyum hidroksit havadaki CO2 ile reaksiyona girip CaCO3 oluşturarak beton yüzeyinde beyaz bir toz tabakası oluşturur. Buna çiçeklenme denir.

Yapının durabilitesi açısından çatlaklar, betonarme elemanlarda en önemli hususlardan biridir. Betonda meydana gelen çatlamalar sonucu beton ya da betonarme eleman fiziksel etkilere açık hale gelir. Bu da dayanım kaybına neden olur. Bunun sonucunda ise yapının ya yeniden yapımı ya da betonun onarımı gereklidir. Yeniden yapım, maliyetli, zaman alıcı ve çevresel olarak da zararlı bir yöntemdir. Bu nedenle beton çatlaklarının onarımı bu sorunlara iyi bir alternatiftir ancak günümüzde betona uygulanan onarım ve güçlendirme teknolojisi de betonun yeniden yapımı kadar zahmetlidir. Bu noktada araştırmalar sonucunda, beton çatlaklarının daha çevresel ve ekonomik yöntemlerle onarımı için kendini iyileştiren betonlar öne çıkmıştır. Son yıllarda beton konusunda oldukça popüler olan kendiliğinden iyileşen betonlar, beton yüzeylerdeki çatlakları kapatmak için biyolojik olarak kireçtaşı üreten sistemlerdir.



Kaynaklar: Berivan POLAT -GEOPOLİMER HARCIN MİKRO ORGANİZMALAR YARDIMIYLA KENDİLİĞİNDEN İYİLEŞMESİNİN ARAŞTIRILMASI
Torgal F.P., Gomes, J. ve Jalali, S., 2008. Alkali-activated binders: A review: Part 1. Historical background, terminology, reaction mechanisms and hydration products. Construction and Building Materials, Cilt 22(7): 1305-1314.
Tevrizci, M. M., 2010. Metakaolin katkılı harçların bazı durabilite özelliklerinin incelenmesi.. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Ens.
Gurbuz, A., Sari, Y., Yuksekdag , Z. ve Cinar, B., 2011. Cementation in a matrix of loose sandy soil using biological treatment method. African Journal of Biotechnology, Cilt 10(38): 7432 - 7440.
Anon., Dokuz Eylül Üniversitesi Kişisel Sayfalar. http://kisi.deu.edu.tr/burak.felekoglu/08.geopolimer.pdf [Erişildi: 9 10 2018].

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir