|
PROJE MÜHENDİSLERİNE ÇAĞRI:
DONATI KOROZYONUNA KARŞI C30 KULLANIN |
||||||||||||||||||||||||
|
Marmara Depremi ve onu izleyen dönemde özellikle İstanbul binalarında yapılan incelemeler ciddi düzeyde korozyon sorunumuz bulunduğunu ortaya koydu. Paslanıp bütünüyle kabuk olmuş etriye donatıları, kesiti yarıdan fazla azalmış ana donatılar pek de seyrek rastlanılan görüntüler değillerdi. Aslında C8 düzeyinde beton kalitemiz, kalıba yaslanmış, pas paysız donatı işçiliğimiz ve betonun yerleştirilip sıkıştırılmasına ve kürüne ilişkin yaygın eksikliklerimizle daha iyisini beklemek hakkımız değildi. Geçmişe bakıp eleştirmek ve yakınmak yerine geleceğe ve yarına dönüp kısa ve uzun vadeli önlem almak çok daha akılcı ve yararlı görünüyor.
KOROZYON
Korozyon (günlük dilde paslanma), demirin oksitlenmesidir. Kimyasal reaksiyonlarının ayrıntısına hiç girmeden söylenebilir ki korozyon için hem oksijen hem de su (rutubet) gereklidir, bunların ikisi birden olmadan reaksiyon ilerlemez. Korozyonun başlayabilmesi için ortamın da müsait olması gerekir. Çimento ile su arasındaki hidratasyon reaksiyonları sonucu oluşan Ca(OH)2 (sönmüş kireç) betonun pH'ını yüksek tutar (12~13) ve bu nedenle korozyon reaksiyonları başlayamaz. Ancak havadaki karbondioksitin betonun yüzeyinden içine doğru kılcal boşluklardan sızması, sönmüş kirecin kalsiyum karbonata dönüşmesine (CaCO3) ve pH'ın düşmesine (~9) yol açar. Karbonatlaşma, pas payı betonunu geçip donatıya ulaştığında korozyon başlar. Korozyonu kolaylaştıran ve hızlandıran bir başka faktör de klor iyonlarıdır. Korozyon için gerekli unsurlar (rutubet, oksijen, karbondioksit, klor) pas payı beton tabakasını geçerek donatıya ulaşır. Bu geçişi önlemenin en kestirme yolu pas payı betonunu boşluksuz, geçirimsiz kılmaktır, kalıcı, yapısal önlem budur. Bu sağlanamadığı takdirde betonun dış yüzüne geçirimsizliği sağlayacak bir izolasyon uygulamak gerekir ki hem ek maliyeti vardır hem de çatlamadan, bozulmadan yıllar boyunca işlevini sürdürmesi kusursuz gerçekleştirilmesine bağlıdır. Sıradan bir sıva yapılması çözüm olmaktan uzaktır.
GEÇİRİMSİZ PAS PAYI BETONU
Hidratasyon reaksiyonları sırasında 100 kg çimento, 25-30 kg su tüketir. (Su/çimento oranı ~ 0.25 - 0.30) Betona işlenebilir, yerleştirilebilir bir kıvam kazandırmak için kattığımız ilâve su (yaygın kullanılan C20 betonlarında su/çimento oranı 0.65~0.70 mertebesindedir) reaksiyona girmediğinden, zamanla buharlaşıp kaybolarak arkasında boşluk bırakır. Boşlukların yük taşıma kapasitesi olmadığından hem dayanım (mukavemet) açısından zararlıdırlar hem de bu boşluklardan betona veya donatıya zararlı maddeler (bu arada rutubet, oksijen, karbondioksit, klor,...) içeri girebileceğinden, durabilite (zaman içinde dış tesirlere dayanıklılık, uzun ömür) açısından zararlıdırlar. Su/çimento oranı arttıkça basınç dayanımının nasıl düştüğü ve geçirimliliğin nasıl arttığı Şekil 1 ve 2'de görülmektedir. Özetle gerek dayanım gerekse genelde durabilite, özelde korozyon açısından temel parametre su/çimento oranının düşük tutulabilmesidir.
STANDARTLAR
EN 206-1:2001 "Concrete-Parl 1: Specification, Performance, Production and Conformity" Avrupa standardına paralel olarak revize edilen TS 11222/Şubat 2001 "Beton - Hazır Beton - Sınıflandırma, Özellikler, Performans, Üretim ve Uygunluk Kriterleri" tark standardı, betonun maruz kalacağı çevre koşullarını aşağıdaki gibi genel sınıflamaya tabi tutmuş,
XO :Korozyon veya zararlı madde riski yok
XC : Karbonatlaşmadan kaynaklanan korozyon riski
XS : Deniz suyundaki klorürlerden kaynaklanan korozyon riski
XD : Deniz suyu dışında klorürden kaynaklanan korozyon riski ....... her sınıfı kendi içinde, riskin derecesine göre alt sınıflara ayırmıştır. Örneğin, hemen hemen her tür ortamda ve her tür yapıda etkisi söz konusu karbonatlaşmadan kaynaklanan korozyon riskine ilişkin XC sınıfı 4 alt sınıfa ayrılmaktadır:
XC1 : Kuru (Havadaki nemin düşük olduğu bina içi betonlar)
XC2 : Islak, nadiren kuru (Su tutucu yapı bölümleri, bir çok temeller)
XC3 : Orta derecede rutubet (Havadaki nemin orta derecede veya yüksek olduğu bina içi betonlar, yağmurdan korunmuş dış mekân betonları)
XC4 : Tekrarlı ıslanma ve kuruma (Su temasına açık yüzeyler)
İstanbul'da ve daha genelde Marmara'da betonarme yapıların maruz kaldığı çevre koşulları en hafifiyle XC3 veya XC4 sınıfları olmakta, sahildeki veya sahile yakın yapılar havadan taşınmış tuz nedeniyle XS1 sınıfına girmektedir.
Bu çevre koşulları altında yapının 50 yıllık bir ekonomik ömre sahip olabilmesi için standart; maksimum su/çimento oranına, minimum çimento dozajına ve bunlara bağlı olarak minimum dayanım sınıfına aşağıdaki sınırlamaları getirmekte, bunlara uyulmadığı takdirde ekonomik ömrün tehlikeye gireceğini ifade etmektedir.
Marmara Bölgesi'nde betonarme yapıların karbonatlaşma veya havadan taşınan klor kökenli korozyona karşı 50 yıllık bir ekonomik ömre sahip olabilmesi için su/çimento oranının 0.50'yi geçmemesi, karakteristik basınç dayanımı sınıfının C30'un altına düşmemesi gerekmektedir.
C30 ZOR MU? PAHALI MI?
C20 betonu ile C30 betonu arasında betonda kullanılan hammaddeler, tesis, ekipman, ... açısından hiç fark yoktur. Tek fark C30 betonunda 70-80 kg/m3 daha fazla çimento kullanılmasıdır. Marmara Bölgesi'nde her hazır beton tesisi C30 betonu üretebilecek durumdadır. Ekstra çimentosu nedeniyle C30 betonu daha kolay yerleştirilebilir, mastarlanabilir, yüzey estetiği daha iyi bir betondur. Tabii ki C30 betonu C20 betonundan birkaç milyon TL/m3 daha pahalıdır. Ancak C30 ile çözülen projede kesitlerden, beton ve donatı miktarından, toplam ağırlıktan, ... yapılacak tasarruf bu fiyat farkını fazlasıyla karşılayabilecek düzeydedir. Özetle C30 ne daha zordur ne de C30'lu proje daha pahalı.
C30 YETERLİ Mİ?
Zararlı etkilerin daha şiddetli olduğu durumlarda daha katı önlemler almak gerekebilir. O nedenle TS 11222'de maksimum su/çimento oranı 0.45'e kadar inebilmekte, minimum çimento dozajı 360 kg/m3'e, minimum dayanım sınıfı C35'e çıkabilmekte, gerekirse özel çimento kullanımı gündeme gelebilmektedir. Örneğin İzmir'de sahilde inşa edilen doğalgaz depolama tesisinin bazı betonlarında C30 yeterli görülmemiş, geçirimsizliği arttırmak için 50 kg/m3 silis tozu, ayrıca donatıyı korozyona karşı güvence altına almak için "korozyon inhibitörü" katkı da kullanılmıştır. Diğer taraftan C30'un yeterli olduğu çevre koşullarında bile pas payı betonun geçirimsizliği yalnız beton kalitesiyle sağlanamaz: - Pas payının yeterli kalınlığa sahip olması (TS 500 minimum pas payı kalınlıklarını vermektedir) - Betonun pas payı kalınlığı ve donatı sıklığı ile uyumlu incelikte olması (agrega maksimum tane büyüklüğünün pas payından küçük olması -ki TS 11222 betonları agrega maksimum tane büyüklüğüne göre sınırlayarak bu uyumu kolaylaştırmıştır- projede betonu buna göre tanımlamak yeterlidir) -Betonun kıvamının elemanın geometrisine, kalıbın zorluğuna, donatı sıklığına, yerleştirme - sıkıştırma imkânlarına, şantiye kalitesine uyumlu olarak seçilmesi (TS 11222 betonları kıvamlarına göre 5 sınıfa ayırmakta ve gerekirse vibrasyon gerektirmeden kendi kendine yerleşecek kıvam bile öngörmektedir, projede betonu buna göre tanımlamak yeterlidir) ve iyice yerleştirilip sıkıştırılması - Betonun kürünün yeterli süre yapılarak çatlaksız, geçirimsiz bir pas payı tabakasının elde edilmesi de gereklidir. Örneğin, fotoğrafta görülen istinat duvarının beton sınıfı C30 bile olsa, pas payı ve yerleştirme işçiliği kalitesizliğiyle açıkta kalan donatıyı korozyona karşı koruması düşünülemez.
SONUÇ
Marmara Bölgesi'nde betonarme yapılarda, donatıyı korozyona karşı korumanın temel yolu projeyi en az C30 betonu ile tasarlamaktan geçmektedir. Buna ilâve olarak proje mühendisi, betonun agrega maksimum tane büyüklüğünü (örneğin 15 mm pas paylı çekirdek perde betonu için 12 mm Dmaks'lı ince beton) ve kıvamını (örneğin vibrasyon kalitesi düşük bir şantiye için en az 16-22 cm çökmeye sahip K4 kıvam sınıfı veya vibratör sığmayacak sıklıkta donatıya sahip kiriş için 22 cm'den yüksek çökmeye sahip K5 kıvam sınıfı) yapısı, yapı elemanları, şantiye kalitesi ile uyumlu seçmeye özen gösterirse başarı şansını yükseltmiş olacaktır. Tabii ki yine de şantiye mühendisinin uygun Dmaks'lı ve uygun kıvamlı betonu boşluksuz yerleştirip sıkıştırmak için asgari gayreti göstermesi ve pas payı kalınlıklarını projeye uygun olarak sağlaması gerekecektir. 20 katlı iş merkezini C35 ile tasarlarken 20 katlı konut binasını C20 ile tasarlama "çifte standart"ından vazgeçmemiz, beton dayanım sınıfını yalnızca bir kesit hesap aracı olarak görmek yerine aynı zamanda bir durabilite, uzun ömür aracı olarak değerlendirmeye alışmamız gerekecektir. Gelin ilk önemli adımı atalım; projemizde C30'un altında beton sınıfı kullanmayalım (İstanbul Bülten, İMO Yayını, s.53).
|
