beton çatlakları
Genel

Beton Çatlakları – Betonda Oluşacak Çatlakların Sebepleri


Beton Çatlakları ve Nedenleri

Çatlak Nedir

Beton çatlakları; sertleşmeden önce, sertleşme esnasında ve sertleştikten sonra fiziksel, kimyasal, termal, ve yapısal etkenler sonucunda oluşan önce yüzeyde görülebilen, sebeplere göre çeşitli şekiller ve farklı uzunluk, genişlik ve derinliklerde meydana gelen ayrılmalara beton çatlakları denir.

Beton Çatlakları Genel Özellikleri

Yapılardaki hasarların belirtisi fazla sehim, çatlak ve bazen titreşimdir. Genellikle ilk aşamada aşırı sehim göze çarpar. Bazen aşırı sehimden elemanın kendisinde çatlak oluşmaz fakat taşıdığı başka elemanda çatlak oluşur. Çatlama hızla girilen ikinci aşamadır. Çatlak niteliği ile ilgili parametreler vardır. Birincisi çatlağın yeri, ikincisi genişliği, bir diğeri ise yeni ya da eski oluşudur. Çatlağın yerinin önemi şu şekilde anlatılabilir. Çatlaklar önce gevrek elemanlarda oluşur. Çatlak ve sehim ve deformasyon o elemanın elastik yük taşıma limitinin üzerinde zorlanmakta olduğunu gösterir. Çatlak taşıyıcı ya da taşıyıcı olmayan elemanlarda olacaktır. Çatlağın olduğu yerde elastik olarak taşınabilen büyük çekme kuvveti etkimektedir. Basınç etkisi altındaki hasar ezilme şeklindedir. Ancak bu etkiye dik yönde yine de çekme kuvvetleri oluştuğundan yine çatlak ve kesme kuvveti vardır. Beton ve yığma kagir yapı malzemesinin basınç dayanımı çekme dayanımının çok üzerinde olduğu için önce çekme çatlakları oluşur.

Taşıyıcı olmayan elemanlardaki çatlak genellikle bu elemanın üzerinde oturduğu ya da taşındığı elemanda aşırı deformasyon ya da sehim sonucudur. Eğer bu taşıyıcı elemandaki sehim ve deformasyon daha da artarsa taşıyıcı elemanın kendisinde de çatlama olacaktır. Bu nedenle taşıyıcı elemandaki çatlak her zaman daha ileri bir hasar aşamasıdır ve daha tehlikelidir.

Betonarme taşıyıcı elemandaki çatlak çekme kuvvetleri taşıyan donatının akma birim deformasyonun üzerinde kalıcı deformasyon yaptığının ve uzadığının da bir göstergesidir. Çatlak boyutlarından donatının birim uzaması ve ulaştığı gerilme tahmin edilebilir.

Çatlağın yeni ya da eski oluşu bu olaya yol açan etkinin o anda sürüp sürmediğinin işaretidir. Çatlakta toz, toprak, örümcek ağı, böcek kozası ya da yuvası ve benzeri yabancı maddelerin bulunması ya da çatlağın her iki yüzeyindeki sıva ya da malzemede oksitlenme belirtilerinin bulunması çatlağın eski olduğunu gösterir. Ancak eski bir çatlağın deprem ya da başka nedenlerle yeniden genişlemesi ya da ilerlemesi de sık görülen bir olaydır.

Çatlağın onarılmış olması ve onarımdan sonra yeniden açılması gibi belirtiler çatlağı yaratan etkinin sürdüğünü gösterir. Çatlağın eski ve durmuş olması çatlağa yol açan etkinin bir dengeye ulaştığına ve daha fazla genişlemesini önleyen karşı etkinin oluştuğunun göstergesidir. Örneğin çatlağı kesen donatılar plastik deformasyon yaparak pekleşmiş ve daha yüksek gerilmeler taşımaya başlamıştır.

Çatlakların oluş nedeni eleman üzerindeki görünüşleri, biçimleri, genel gidişleri ve benzeri faktörlere bakılarak değerlendirilir. Bu çatlak biçiminden yola çıkılarak çatlağa sebep olan etmenler teşhis edilip çözümler üretilebilmektedir. (Şekil 3.1 ve Şekil 3.2)

Genel olarak bütün çatlaklar açılır ve kapanır. Zemin oturmaları ile olan çatlaklar zemindeki mevsimlere bağlı kuruma ve ıslanma ile olan hacim ve taşıma gücü değişimlerinden etkilenerek açılıp kapanabilir. Aynı şekilde sıcaklık değişimleri de genleşme çatlakların açılıp kapanmasına yol açar. Yapının normal kullanımının getirdiği hareketli yüklerdeki değişimler de çatlakların açılıp kapanmasına neden olabilir.

 

Dizayn hataları, inşaat esnasında fazla yüklemeler, hızlı ve kısa inşaat metotları, inşaat malzemelerinin hatalı kullanımı gibi sebepler olduğu gibi, beton karışımını meydana getiren elemanların hatalı seçimi, uygun olmayan beton karışım dizaynı, üretim ve nakliyedeki hatalar, yerleştirme ve sıkıştırmanın iyi yapılmaması, zararlı çevre şartlarına karşı betonun korunmaması, doğru kür metodunun uygulanmaması gibi sebepler betonda çatlakların oluşmasına yol açar. Çatlakların oluşmasına tesir eden pek çok faktör esas olarak yapısal ve yapısal olmayan çatlaklar olarak değerlendirilir.

Yapısal Çatlaklara Sebep Olan Faktörler

Proje dizaynlarındaki hatalar, dizayn değişmesi, bilmeden kullanılan fazla yükler, inşaat malzemelerinin hatalı ve eksik kullanılması, hızlı ve çabuk inşaat metodu yapısal çatlakları meydana getirir ki bunlar kirişlerde mesnetlere yakın yerlerde kesme kuvvetlerinin etkisiyle eğimli, eğilme momentinin yüksek olduğu kesitte düşey eğilme çatlakları oluşur.

Yapısal Olmayan Çatlaklar, Sebepleri ve Çatlak Tipleri

Yapısal olmayan çatlaklar esas olarak üç tip çatlaklardır.

  • Plastik çatlaklar
  • Isı gerilmeleri çatlakları
  • Kuruma büzülmesi çatlakları

Plastik çatlaklar

Plastik çatlaklar iki tipte oluşur.

Plastik Büzülme Çatlakları

Sertleşme esnasında ve henüz plastik durumunda iken oluşur. Beton hemen korunmamış ise güneş ışınları tesiri, sıcak ve rüzgarlı hava ve çabuk buharlaşma sebepleri ilk birkaç saat içerisinde eğimli veya düzensiz harita çatlakları şeklinde meydana gelir.

Plastik Oturma Çatlakları

Bu tür çatlaklar daha ziyade derin kesitlerde meydana gelir. Karışımdaki hafif tanelerin yukarıya çıkması ve buharlaşma oranına bağlı olarak suyun yüzeyde toplanması terlemeye sebep olur. Bu olay neticesinde plastik oturma çatlakları meydan gelir. Bu çatlaklar birinci gün içerisinde görülür. Elemanların bağlantı yerlerine yakın kısımlarda, kolonların üst kısımlarında ve betonarme çeliği hizalarında düzgün yatay çatlaklar şeklindedir. Karışım suyunun fazla oluşu, uygun olmayan kum granülometrisi, priz geciktirici katkılar önemli sebeplerdir.

Isı Gerilme Çatlakları

Çimentonun reaksiyonu dışarıya ısı veren bir reaksiyondur, dökümden sonra ilk 24 saat içerisinde veya biraz daha uzun bir zamanda iç ısı artışı, dışarıya salınan ısıdan daha fazla olur. Dolayısıyla betonun sıcaklığı artar ve genleşme olur. Birkaç gün sonra betonun ısı artışı azalacağından betonda soğuma ve bağlı olarak büzülme olur, çekme gerilmeleri çoğu zaman betonun çekme mukavemetinden veya betonun çekme mukavemetinden veya beton ile çelik arasındaki aderansın mukavemetinden fazla olur ve çatlamalar görülür. Isı büzülmesi çatlaklarına genellikle sertleştikten sonra çabuk soğuma, meydana gelen aşırı ısılar ve aşırı ısı değişimleri ile birlikte uygun olmayan yerleştirme ile birlikte uygun olmayan yerleştirme, sıcak beton, termal genleşmesi fazla olan agrega kullanımı, fazla çimento miktarı, uygun olmayan çimento tipi, geniş ve kalın kesitler, kalıp cinsi, kalıp alma süresi, kalıptan sonra betonun termal izolasyonu iyi yapılmaması gibi sebepler ısı gerilmeleri çatlaklarına sebep olur.

Kuruma Büzülmesi Çatlakları

Taze beton kapiler boşluklarında bulunan serbest suyun buharlaşması ile kurur. Kimyasal reaksiyona girmeyen suyun bir bölümü çimento hidratları tarafından emilir ve jel sistemi oluşturur. Kuruma esnasında çimento jelinde büzümle olur. Jelin büzülmesi agreganın hacimsel miktarı ile sınırlıdır ki, bu büzülmenin en büyük etkenlerindendir. Fazla agrega miktarı daha az harç miktarı demektir. Yüksek su/çimento oranı harcın genleşmesine sebep olur ki bu da daha fazla büzülme demektir.

Netice olarak kuruma büzülmesi; betonun sertleşmesi esnasında suyun fiziksel ve kimyasal olarak kaybolması neticesinde meydana gelen hacim azalmasından dolayı meydana gelir. Isı gerilmelerinde olduğu gibi, betonun şekil değiştirmeleri kısıtlanıyorsa gerilmeler çatlamalara sebebiyet verir. Kuruma büzülme çatlakları üç, dört hafta sonra ve hatta birkaç ay sonra görülürler. Bilindiği gibi beton ve bütün harçlar kuruma esnasında büzülürler ve hemen hemen bütün betonlarda kuruma büzülmelerinin ve termal gerilmelerin sebep olduğu kılcal çatlaklar oluşur. Ancak hemen fark edilmeyen kılcal çatlaklar, kuruma büzülmelerinin etkisi ile sonraki zamanlarda genişler ve oluşan çatlaklar dört hafta sonra %25 oranında olup ve genellikle 6 aylık bir sürede oluşumunu tamamlar.

Kuruma büzülme çatlaklarına sebep olan karışımının büzülen kısmı olan çimento harcıdır. Ancak hafif porüz agreganın da betonun büzülmesine bir miktar etkisi vardır. Fakat agreganın büzülmeye olan tesiri harcınkine nazaran çok azdır. Boşluklarında oluşan menüsküsler ve suyun yüzey gerilmesi sebebi ile su kaybeden çimento harcı büzülür. Kısmen dolu boşluklardaki suyun yüzey gerilmesi boşluk çeperlerini içe doğru çeker, beton da bu iç kuvvetlere büzülerek uymaya çalışır.

Çimento harcının büzülme miktarı öncelikle harcı su/çimento oranının bir fonksiyonudur, betonun büzülme miktarı ise ;

  • Harcın büzülme miktarına
  • Harcın betona olan hacimsel miktarına
  • Agreganın sertliğine (elastisite modülüne)
  • Harç ile agrega arasındaki aderansa bağlıdır.

Kuruma büzülmesi çatlaklarına sebep olan bir önemli faktör de büzülme yeteneği olan agregadır. Normal bir betonda büzülme oranı %0.03 iken büzülebilir agrega ile yapılan betonda büzülme oranı %0.1 olduğu araştırmalar neticesinde görülmüştür.

Ayrıca bünyesinde tuz ihtiva eden agregalar da kuruma büzülmesinin artmasına sebep olur. Betonu oluşturan her bir malzemenin, ya ayrı ayrı ya da aralarındaki iç hareketlerinin bir neticesi kuruma büzülmelerine sebep olmakla birlikte büzülmeyi etkileyen, sıcaklık, kür metodu, havadaki bağıl nem oranı ve açık yüzeyin hacmine olan oranı gibi faktörler de vardır. Fazla su miktarı betondan çabuk buharlaşacağından yüksek bir büzülmeye ve betonun çekme dayanımının düşmesine sebep olacaktır. Dolayısıyla su miktarı uzun süreli kuruma büzülmesine tesir eden faktördür. Çimentonun inceliğinin kuruma büzülmesi çatlaklarına çok az tesiri vardır. Çünkü incelik sayesinde kazanılan erken çekme dayanımı büzülmenin hasarını önler ve böylece denge oluşur. Havadaki bağıl nem oranı azalırsa suyun buharlaşma ile kaybı artar, büzülme ve çatlakların oluşmasına tesir eder. Kür uygulamasının esas amacı sistemde bulunan suyun buharlaşma ile kaybolmasını önlemektir. Dolayısıyla kurumadan dolayı meydana gelecek büzülme ve hacim azalması da önlenmiş olur. Ayrıca çekme dayanımı kapasitesine tesir edeceğinden çatlama riskleri azalacaktır.

Tüm bu açıklamalarda sonra çatlak tipleri ile ilgili bir sınıflandırma tablosu oluşturmak istersek bu tablo sonraki sayfada gösterildiği gibi resmedilecektir. (Tablo 3.1)

Şekil 3.1’de ise bir yapıda oluşabilecek tüm çatlakların oluş sebeplerini ve hangi yapı elemanın hangi bölümünde ne tür bir hasarın meydana getirdiğini anlatmaktadır[3].

beton çatlak tipleri
Tablo 3.1: Çatlak Tipleri
Yapılarda çatlak tipleri
Şekil 3.1: Yapılarda çatlak tipleri

 

 

Kaynak

Yapılarda Hasar

Prof. Dr. Gülgün YILMAZ
Arş. Gör. Dr. Seyfettin Umut UMU

 

Paylaşmak Güzeldir

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir