Kür koşulları ve yalıtımın yüksek dayanımlı betonların geçirimlilik, iç-yapı ve mekanik özeliklerine etkileri

Betonun dayanım kazanma sürecinde içinde bulunduğu rutubet ve sıcaklık etkileri kür koşulları olarak tanımlanmaktadır. Çimentonun hidratasyonuna devam edebilmesi için ortamda su bulunması şarttır. Suyun olmaması durumunda hidratasyon yavaşlayarak durur ve bunun sonucu beton dayanım kazanmaz. Dolayısıyla, istenilen özeliklerde beton elde edebilmek için uygun kür koşullarının sağlanması gereklidir. Yerinde dökülen betonların en az yedi gün, puzolan içeren betonların ise daha uzun süreyle rutubetli tutulması önerilir. Üretim ve montaj akışının hızlı gerçekleştiği prefabrike beton sektöründe beton veya betonarme elemanlara uzun süreyle kür uygulanması pratik olmayıp üretim hızını yavaşlatmaktadır. Bu nedenle, böyle üretimlerde çimentonun hidratasyon hızını ve dolayısıyla dayanım kazanma hızını arttırmak için betonun içinde bulunduğu ortamın sıcaklığı yükseltilebilir. Hem yeterli rutubeti sağlamak hem de ortam sıcaklığını arttırmak için en yaygın kullanılan yöntem ise buhar kürüdür. Son yıllarda yaygınlaşmaya başlayan ve çeşitli uygulama alanları bulan ultra yüksek dayanımlı betonlarda, normal koşullarda uygulanan standart su kürü işlemi yerine, sıcaklığının yükseltilmesiyle yalıtılmış ortamda kür uygulanmaktadır. Buhar kürünün uygulanması; sırasıyla; ön bekleme, kontrollü ısıtma, sabit sıcaklıkta tutma ve kontrollü soğutma olarak özetlenebilir. Bu adımların doğru biçimde uygulanamaması veya zamanlamasının doğru yapılamaması gibi hallerde betondan beklenen performansın elde edilememesi, hatta betonun çatlaması gibi durumlarla karşılaşılabilir. Örneğin ortam sıcaklığının hızlı düşmesi durumunda betonun dış yüzeyi hızlı bir şekilde soğurken iç kısımlar daha sıcak kalır, iç kısımlar ile dış yüzeyler arasında aşırı sıcaklık farkı meydana gelir, bu durumda deformasyonlar da farklı olduğundan betonda çatlamalar ortaya çıkabilir. Çatlayan bir elemanın mekanik özeliklerinin ve özellikle de geçirimlilik özeliklerinin olumsuz etkileneceği açıktır. Örneğin, paspayında çatlak bulunması halinde klor iyonunun beton yüzeyinden içeriye taşınımı çok hızlı bir şekilde olur, böylece herhangi bir zamanda, çatlağın oluştuğu kısımdaki klorür konsantrasyonu, çatlak olmayan diğer bölgelere göre çok daha yüksek olur. Çatlaklı kısımdaki yüksek klorür konsantrasyonu sonucu bu bölgelerde korozyon çok daha kısa sürede meydana gelir. Ayrıca çatlaklardan başka zararlı etkilerin ve suyun taşınımı da hızla gerçekleşeceğinden bu etkiler betona çok daha kolay bir şekilde zarar verebilir. Donma–çözülme gibi fiziksel etkiler de daha hızlı biçimde hasar yaratabilir. Bu nedenlerle, betonarme elemanlardaki donatıya kadar ulaşan çatlakların uygun bir yöntemle onarılır. Ayrıca, yapının maruz kalacağı dış etkilere bağlı kalmak kaydıyla genişliği yaklaşık 0,2 mm'nin altındaki çatlaklar ve ağ şekilli çatlakların tecriti de gereklidir. Bundan dolayı çatlaklı beton yüzeylerinin su itici malzemelerle kaplanması önerilmektedir, ancak bu kaplamaların ömürleri, güneş ışınları, sıcaklık, ıslanma-kuruma, donma çözülme gibi çeşitli çevresel etkiler altında işlevlerini sürdürüp sürdürmedikleri konusunda literatürde yeteri kadar çalışma olmayıp uygulamaların etkinlikleri hakkındaki bilgi birikimi sınırlıdır. Servis ömrü daha uzun yapılar elde edebilmek için paspayının kalitesi dikkate alınmalı ve düşük geçirimliliğe sahip, çatlak içermeyen paspayı sağlayabilmek amacıyla uygulanan kür koşullarına da gereken özen gösterilmelidir. Yeterli kalınlıkta paspayı ile donatı korozyondan korunabilir ve uzun servis ömrü sağlanabilir. Ancak paspayı tabakasının oluşturulmasında kullanılan malzemelerin kendisini çevreleyen beton ile oluşturduğu temas yüzeyinin geçirimliliği üzerine literatürde yapılan çalışmalar yeterli değildir. Sunulan bu çalışmanın temel amacı kür koşullarının betonun bazı fiziksel ve mekanik özeliklerine etkilerini incelemektir. Bu kapsamda yapılan deneysel çalışmada; normal, yüksek ve ultra yüksek dayanımlı olmak üzere üç farklı sınıfta betonlar üretildi. Bu betonlar; standart koşullarda su kürü, buhar kürü ve yalıtılmış ortamda yüksek sıcaklık kürü olmak üzere üç farklı kür koşulunda tutuldu. Üretilen betonların basınç dayanımları, klor iyonu geçirimlilikleri ve kılcal su emme değerleri belirlendi. Elde edilen deney sonuçları uygulanan kür koşullarının beton özeliklerini önemli oranda etkilediğini ortaya koydu. Buhar kürü uygulanması sırasında veya betonun dökümü sonrasında bakım koşullarındaki aksaklıklara bağlı olarak oluşan erken yaş çatlaklarının etkisi de çalışma kapsamında incelendi. Bu amaçla, üretilen bazı beton numunelerinde çatlaklar oluşturuldu ve bu çatlaklı beton yüzeyleri monomerik alkilalkoksilan esaslı su itici malzeme ile kaplandı. Ardından, geçirimlilik deneyleri yapılarak bu malzemenin etkinliği değerlendirildi. Ayrıca, beton ve plastik olmak üzere farklı tip paspayı kullanılmasının betonların geçirimlilik özeliklerine etkileri de çalışma kapsamında incelendi. Çalışmada normal dayanımlı betonda nominal çimento dozajı 300 kg/m³, su/ çimento oranı 0,52 olan beton karışımı kullanıldı. Yüksek dayanımlı beton için çimento dozajı 500 kg/m³, su/ çimento oranı 0,32 olan beton karışımı ve ultra yüksek dayanımlı betonda ise çimento dozajı 1000 kg/m³, su/ bağlayıcı oranı 0,17 ve su/çimento oranı 0,22 olan beton karışımları göz önüne alındı. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, yüksek sıcaklıktaki kür uygulamaları ile normal dayanımlı betonlar ve yüksek dayanımlı betonların basınç dayanımlarının azaldığı görülmektedir. Ultra yüksek dayanımlı betonlarda ise yüksek sıcaklıktaki kür uygulamaları basınç dayanımını olumlu etkilemekte ve dayanımlar artmaktadır. Yüksek sıcaklıkta kür yapıldığında normal dayanımlı betonlardaki dayanım azalması yüksek dayanımlı betonlara göre çok daha belirgindir. Normal ve yüksek dayanımlı betonların yüksek sıcaklıktaki kür etkisine bağlı olarak iç yapıları zarar görmekte ve geçirimlilikleri artmaktadır. Ancak, ultra yüksek dayanımlı betonlarda ise buhar kürü uygulaması ile iç yapı iyileşmekte ve daha yoğun bir yapıya dönüşmektedir. Tüm beton sınıflarında, plastik paspayı kullanılan numunelerde hem hızlı klor iyonu geçirimliliği hem de kılcal su emme değeri beton paspayı kullanılan numunelere göre artış gösterdi. Plastik paspayı kullanılması ile ultra yüksek dayanımlı betonun hızlı klor iyonu geçirimliliği değerinde oluşan artış, normal ve yüksek dayanımlı betonlara kıyasla daha fazladır. Paspayı kullanılmayan referans betonlar ile beton paspayı kullanılan numunelerin kılcal su emme ve hızlı klor iyonu geçirimliliği özelikleri incelendiğinde ise tüm beton sınıflarında betonun geçirimlilik değerlerinin paspayı kullanılması ile arttığı belirlendi. Çatlak bulunan beton numunelere su itici tecrit malzemesi uygulanması ile betonların hem kılcal su emme değerinde hem de hızlı klor iyonu geçirimliliği değerlerinde belirgin bir azalma görülmektedir. Bu azalma, bütün beton sınıflarında olmakla birlikte en belirgin etkiler normal dayanımlı betonlarda, sonra sırasıyla yüksek dayanımlı ve ultra yüksek dayanımlı betonlarda olmaktadır. Tecrit malzemelerinin kullanılması ile çatlak bulunan numunelerin geçirimlilik değerleri azalmaktadır. Yaşlandırma deneyi, hem çatlak bulunan tecrit malzemesi uygulanmış numunelere hem de çatlak bulunmayan referans beton numunelere uygulandığında, yaşlandırma etkisi ile başlangıçta çatlak bulunmayan referans numunelerde dahi ağ şeklinde çatlaklar oluşmaya başlamıştır. Deney sonrasında tüm numunelerin kılcal su emme değerinde artış gözlemlenmiştir. Ancak, tecrit malzemesi uygulanan numunelerin yaşlandırma sonrasında kılcal su emme değerindeki artış daha azdır. Yaşlandırma ve donma çözülme çevrimleri tecrit malzemesi uygulanan tüm sınıflardaki beton numunelere zarar vermekte ancak normal dayanımlı betonda verdiği zarar, yüksek ve ultra yüksek dayanımlı betona göre daha fazla olmaktadır. Yaşlandırma ve donma çözülme çevrimleri sonrası normal dayanımlı betonlarda tecrit malzemesi etkinliği önemli ölçüde azalmaktadır. Bu çevrimler sonrası normal dayanımlı beton yüzeyinde tecrit malzemesi kaybolmakta, ancak ultra yüksek dayanımlı betonda yaşlandırma ve donma çözülme çevrimleri sonrası yüzeye uygulanan tecrit malzemesi görülmektedir. Ultra yüksek dayanımlı betonlarda yaşlandırma ve donma çözülme çevrimleri sonunda hızlı klor iyonu geçirimliliği değeri ihmal edilebilecek düzeydedir. Bu sonuç tecrit malzemesi uygulanan ultra yüksek dayanımlı betonun yaşlandırma ve donma çözülme çevrimlerinden etkilenmediğini göstermektedir. Bu durumun oluşmasında tecrit malzemesi dışında betonun iç yapısı da etkilidir.