Beton Çatlamasının 5 Kritik Nedeni
Beton çatlaması sadece binaların görünümünü değil, aynı zamanda yapılarının güvenliğini ve kullanım ömrünü de etkiler. Bu olgu, kuruma büzülmesi, kendi kendine büzülme, plastik büzülme, termal büzülme ve otojen (kimyasal) büzülme olmak üzere 5 kritik nedenden kaynaklanır.
1. Su Kaybından Kaynaklanan Kurutma Çekmesi
Kuruma büzülmesi çoğunlukla betonun kapiler veya jel gözeneklerindeki suyun doymamış hava ortamında kaybolmasıyla gerçekleşir. Yüksek performanslı beton, düşük gözenekliliği nedeniyle normal betona kıyasla daha az kurur. Ancak kuruma büzülmesinin kümülatif etkisi kütle betonunda ciddi bir güç kazanır. Betondaki su kaybı insan vücudundaki gibidir ve iç yapıda değişikliklere neden olur. Bu değişikliklerin yarattığı gerilme betonun çekme dayanımının üzerine çıktığında çatlaklar oluşabilir.
2. İlk Sertleşme Sırasında Plastik Büzülme
Plastik büzülme, sertleşmeden önceki plastik aşamada bulunabilir. Yüksek performanslı betonda düşük su-jel oranı, daha az serbest su ve suya karşı daha hassas olan ince mineral katkılar bulunur, bu da kanamadıkları ve suyu hızlı bir şekilde kaybetmedikleri anlamına gelir. Bunlar, yüksek performanslı betonun plastik büzülmeden muzdarip olma olasılığını artırır. Beton tamamen priz almadan önce yüzeyinde su kaybeder ve iç kısımda sabit bir plastik halde kalır. Böyle bir fark, yüzeyde bir çekme gerilimi yaratır. Gerilme, çekme gerilmesinden daha fazla büyüdüğünde çatlaklar meydana gelir. Oldukça ince olmalarına rağmen, beton yüzeyinde çok sayıda ve yoğun bir şekilde dağılmışlardır.
3. Kendiliğinden Büzülme - Suçlu Nem Değişimleri
Kendiliğinden büzülme, çimento hidratasyonu ile birlikte betonun kapalı iç yapısında nemin azalması anlamına gelir. Böyle bir olay gözeneklerde doymamış su oluşmasına neden olur. Sonuç olarak, negatif basınç oluşturur ve betonun kendi kendine büzülmesini tetikler. Düşük su-jel oranı nedeniyle, yüksek performanslı betonun ilk aşamalarında daha yüksek mukavemet ve daha hızlı su kaybı görülebilir. Gözenek sisteminin bağıl nemi yüzde 80'in altına düşer. Bu arada, yüksek performanslı betonun yoğun yapısı dışarıdan gelen nemi durdurur ve böylece kendiliğinden büzülmeyi şiddetlendirir.
4. Termal Büzülme - Termal genleşmeden kaynaklanan hasar
Dayanıklılık gerektiren büyük hacimli beton projeleri çok daha fazla çimento gerektirir. Bu da daha fazla hidratasyon ısısı getirir ve sistemi daha hızlı bir şekilde 35 ila 40°C civarına kadar ısıtır. İlk sıcaklığa ek olarak, en yüksek sıcaklık 70 ila 80°C'yi bile aşabilir. Beton, termal genleşme ve soğuk büzülme özelliklerine ve 10×10-6/℃ CTE'ye (Termal genleşme katsayısı) sahiptir. Sıcaklık 20 ila 25°C düştüğünde, betonun nihai gerilme değeri sadece 1 - 1,5×10-4 iken, soğuk büzülmeyi yaklaşık (2 - 2,5)×10-4 olarak hesaplayabiliriz. Dolayısıyla, soğuk büzülmenin neden olduğu gerilme, betonun çekme dayanımını kolayca aşabilir. Sonuç olarak, çatlaklar ortaya çıkar ve betonun yüzeyinden iç kısmına doğru uzanarak yapısını ciddi şekilde etkiler.
5. Otojen büzülme - Hidrasyonun Yan Etkisi
Otojen büzülme kimyasal büzülme olarak da adlandırılır. Çimento hidratasyonu sırasında, çimento-su sisteminin mutlak hacmi azalır ve birçok gözenek oluşturur. Bununla birlikte, yüksek performanslı betonda daha düşük su-jel oranı ve ilave ince mineral katkıları nedeniyle hidratasyon sınırlı olabilir. Dolayısıyla, kimyasal büzülme normal betona göre daha az olacaktır. Dikkat çekici bir şekilde, otojen büzülme sonucu oluşan çatlakların betonun mikroskobik yapısı üzerinde hala etkileri vardır. Diğer faktörlerle birleştiğinde, çatlaklar için bir tetikleyici de olabilir.
Yukarıdaki faktörlere ek olarak, beton çatlamasının bir diğer ana nedeni de sıcaklık büzülme stresidir. Bu stres, kütle betonunda kullanılan büyük hacimli çimento hidratasyon ısısını serbest bıraktığında meydana gelen sıcaklık dalgalanması ve büzülmeden kaynaklanır.
Önleme ve Kontrol - Beton Çatlamasına Karşı Nasıl Mücadele Edilir?
1. Beton Karışım Oranını Optimize Edin
- Çimento
- Hidratasyon ısısını azaltmak için düşük ve orta ısılı çimentoya öncelik verin.
- Betonun mukavemetini ve performansını korurken çimento miktarını sınırlayın, sıcaklık artışını azaltın.
- Agregalar
- Orta parçacık boyutuna sahip yüksek kaliteli agrega seçin.
- Beton büzülmesini azaltmak için daha fazla agrega ve daha az çimento harcı kullanın. Örneğin, iyi derecelendirilmiş agregalar ve orta kum betonun yoğunluğunu etkili bir şekilde artırabilir.
- NOVASTAR Polikarboksilat süperplastikleştirici (PCE) yüksek performanslı bir su azaltıcı ajandır ve suda yüksek oranda çözünür. Beton akışını iyileştirebilir ve su tüketimini artırmadan çimento miktarını azaltabilir. Bu su azaltıcının düşük dozajı betona iyi bir akışkanlık kazandırabilir. Ayrıca, betonun klorür iyonları ve alkali içeriği Polikarboksilat süperplastikleştirici (PCE) oldukça düşüktür, bu da betonu daha dayanıklı hale getirir.
2. İnşaat Sürecini İyileştirin
- Katman kalınlığını ve dökme hızını kontrol etmek için çimentoyu katmanlar veya bölümler halinde dökün. Bu, betonun içindeki ısının eşit olarak dağılmasına yardımcı olmak ve termal stres veya sıcaklık gradyanlarını önlemek içindir.
- İdeal yoğunluğu sağlamak ve böylece betonun çatlamasını önlemek için betonu sıkıştırın.
- Buharlaşmayı ve çatlamayı azaltmak için beton döküldükten sonra plastik film gibi nem yalıtım malzemesini örtün.
- Yüzeye su püskürterek betonun içindeki ve dışındaki sıcaklığı kontrol edin. Bu, betonun sıcaklığını kontrol edebilir ve termal stresi azaltabilir.
