Beton neden çatlar? Ana sebepleriyle beton çatlamaları rehberi!
Beton, dünyada en bilinen yapı ürünüdür. Modern çimentonun 1817'de Louis Vicat tarafından icat edilmesinden beri, araştırma ve geliştirmeler onun özelliklerinin gelişmesinde etkili oldu: uygulamalar gelişti, mekanik kuvvet ve kimyasal dayanıklılık arttı ve ön gerilimli beton gibi malzemeler gelişti. Peki beton geçen bu kadar yıl sonunda mükemmel hale geldi mi? Etrafımızdaki beton yapılara dikkatlice baktığımızda, bu yapıların hiçbirinin mükemmel bir şekilde ortaya konduğunu göremiyoruz. Bu durum, betonun karşı koyulamaz zayıflığı olan çatlama eğilimini daha da ön plana çıkarıyor. Çatlama, betonu popüler hale getiren etken yüzünden daha da dayanılmaz bir hale sokuyor: çelik ile olan uyumu ve kuvvetlendirilmiş beton ile gelişmiş yapı malzemelerini buluşturma kabiliyeti. Fakat, bütün çatlamalar aynı mı? Tabi ki hayır! Aslında, çatlamalar deformasyon, hidrolik çekilme, termal çekilme veya şişme gibi birçok koşuldan dolayı meydana gelebilir. Ana nedenleri aşağıda açıklayarak anlatıyoruz!
Deformasyondan Dolayı Oluşan Çatlamalar
Yapıya uygulanan kuvvetler, gerilme, betona uygulanan baskı ve kesme gerilimleri. Bu kuvvetler sonunda çatlağa sebep olan deformasyonları oluşturur. Yapı üzerindeki çatlak konumu ve yapısı genelde karakteristiktir; bu çatlakların nedeni çatlakların gözlemlenmesi ile tanımlanabilir.
- Baskı sonucu oluşan çatlaklar uygulanan kuvvete paraleldir.
- Gerilim çatlakları uygulanan kuvvete diktir.
- Kesme çatlamaları çekme gerilimine diktir.
Betonun çekme gerilimi onun baskı kuvvetinin 10'da 1'i olup bu sebeple betonun asla kuvvetlendirme amacıyla kullanılmamasına neden olmaktadır.En çok kullanılan güçlendirme biçimi, çelik güçlendirme barlarının birbirine eklenerek çekme gerilimine maruz kalan alanlarda kullanılmasıdır. Bu çeşit beton, genellikle güçlendirilmiş beton olarak adlandırılır. Diğer güçlendirme çeşitleri sentetik fiberler içerebilir. Deformasyon çatlakları genellikle yapılar için çok yüksek olan toprak yerleşim veya yüklerden kaynaklanmaktadır.
Hidrolik Çekmeden Oluşan Çatlamalar
Açık havada bırakılan beton, genellikle sertleşme sürecinde büzüşür. Bu büzüşme betonun içerisindeki havanın buharlaşması sonucu meydana gelir. Çatlama, büzüşme kuvvetinin betonun dayanıklılık kuvvetinden büyük olması durumunda gerçekleşir. Bu, zamanla iki fenomen arasında gerçekleşen bir yarış gibi görülmektedir: suyun buharlaşması ve betonun kuvvetinin artması. Bu aynı zamanda, betonun deforme olamayacak bölümleri için de doğrudur. Büzüşme durumunda, deformasyon oluşamaz. Bu durumlar içsel baskı oluşturur, bu baskılar da çatlamalara, baskının betonun kuvvetini aştığı durumlarda neden olur. Şu söylenmelidir ki, nemle yoğunlaşmış atmosferde daldırılan veya yerleştirilen herhangi bir beton yapı, çok düşük boyut çeşitlerine sahip olur. Çatlama, beton yerleştirilmeden önce meydana gelebilir. Bu, tamamen hidrolik çekmenin bir sonucu değildir, bu büzüşme dışında, nedeni suyun bir kısmının buharlaşması ya da desteğin emilmesidir. Bu fenomen ana olarak, sıcak ve kuru hava koşullarında kaldırım dökmesinde, soğuk havalarda beton seriliminde sıcak odalarda yapmayı veya geçirgen destekler üzerinde etkilidir. Çatlaklar beton eklemleri veya güçlendirme bölgeleri gibi belirli alanlarda meydana gelmektedir.
Termal Çekmeden Oluşan Çatlamalar
Bu problem, özellikle büyük yapıları ilgilendirmektedir. Çimento sulanması ekzotermik bir reaksiyondur, bu reaksiyon zaman içerisinde sıcaklık üretir ve yayar. Sıcaklık çeşitliliği, bütün yapıların bütün alanlarında eşit değildir, diferansiyel deformasyon yaratır ve bu da çatlamaya neden olur.
Şişmeden Oluşan Çatlamalar
Betonun şişmesine neden olabilecek birkaç faktör bulunmaktadır. En çok etkileyen faktörler şu şekildedir. Betonlar sülfat gibi tuzlar yüzünden şişebilir, bu durum dünyada bulunduğu gibi beton ile direk etkileşime girebilir. Bu durum çimento içerisinde yer alan alüminat ile kimyasal bir reaksiyon verir ve genişleyen bir madde oluşturur. Şişme aynı zamanda betonun içerisindeki suyun donmasının bir sonucu suyun buz haline gelmesi ve bu şekilde hacmini artırması sebebiyle de gerçekleşebilir. Son olarak, şişme betonun içindeki güçlendirmenin oksidasyonu(paslanması) sonucu da ortaya çıkabilir. Bu fenomenlerin hepsi, ivmelenerek çatlamalara neden olmaktadır! Çok farklı ortamlarda olsa bile bu fenomenler, aynı sonuca neden olurlar: eğer beton kuvveti aşılırsa içsel gerilim kuvvetinin oluşması, ve bu durum çatlamanın gözlenmesine neden olur.
Çelik Güçlendirmenin Korozyonundan Oluşan Çatlamalar
Beton çoğunlukla alkalindir ve bu sayede çelik güçlendirmeyi korur ve güçlendirilmiş betonun göze çarpacak kadar sağlam kalmasını garanti eder. Yine de betonarme demiri zaman içinde bazı durumlar altında aşınabilir ve pas oluşturabilir. Eğer oluşan pas miktarı önceki mevcut betonarme demiri miktarında fazla ise, bu durum beton içerisinde çekme gerilimine neden olabilir. İlerlemiş korozyon durumunda, beton çatlayabilir veya tabakalar halinde ayrılabilir. Beton içerisindeki çelik korozyonunun ana nedenleri:
- Betonun karbonasyonu; nemli ortam şartlarında, bu korozyonu başlatabilir.
- Deniz tuzu veya eritici tuzların beton içeriisnde veya betonarme demiri etrafında var olması. Aynı şekilde, nemli ortam şartlarında, bu durum korozyonu başlatan etmen olur.