Çelik Tel Donatılı Beton Nedir? Türleri ve Kullanım Alanları


ÇELİK TEL DONATILI BETON

Çelik Tel Donatılı Beton Tanımı ve Temel Kavramları

Çelik tel donatılı beton, agrega, çimento ve su gibi temel beton bileşenlerine, mineral ve/veya kimyasal katkıların yanı sıra çelik tel katılmasıyla elde edilen bir kompozit malzemedir. Çelik teller yalın betonların ve betonarme elemanların performanslarının iyileştirilmesi için kullanılır. Bilindiği gibi geleneksel betonlar gevrek malzemelerdir ve sünek olmayan bir davranış gösterirler. Çekme gerilmesi altında donatısız betonlar çatlar. 1800’ li yılların başında bu sorun çekme yükünü alacak donatı çubuklarının kullanılmasıyla aşılmıştır.

Gevrek bir malzeme olan geleneksel betonlar, yorulma dayanımı, aşınma dayanımı, çekme dayanımı ve çatlak dayanımı sonrası yük taşıma kapasiteleri bakımından zayıf özeliklere sahiptirler. Çelik tellerin betona katılmasıyla betonların bu özeliklerinde belirgin iyileştirmeler elde edilmiştir. Çelik teller gevrek olan betonun çekme şekil değiştirmesini artırarak betona yarı-sünek davranış özeliği kazandırır. Bundan dolayı betonun çatlama dayanımı ve tokluk özelikleri iyileşme gösterir.

Çelik tellerin betona katılmasındaki amaç, çatlak kontrolünü sağlamak ve tepe yükü sonrası çimento matrisi tarafından uzun süre taşınamayan çekme kuvvetlerine karşı koymaktır. Genel olarak çelik tel donatılı beton davranışını şu iki özelik belirler; eğilme dayanımı ve eğilmedeki tokluğu. Çelik telin narinliği ve kullanılan tel miktarı ÇTDB’ ların özelliklerini etkileyen en önemli etkenlerdir.



Çelik Tel Türleri

Çelik Teller şekillerine göre üç sınıfa ayrılır:

Sınıf A: Düz, pürüzsüz yüzeyli teller

Düz Pürüzsüz Yüzeyli Çelik Tel donatılı beton

Şekil 3.1a Düz Pürüzsüz Yüzeyli Tel

 

Sınıf B: Bütün uzunluğunca deforme olmuş teller

Uzunluğu boyunca deforme olma şekline göre üç tipe ayrılır.

  1. Üzerinde girintiler ve çıkıntılar oluşturulmuş tel
  2. Uzunluğu boyunca dalgalı teller
  3. Ay biçimi teller

Şekil 3.1.b. Üzerinde Girintiler ve Çıkıntılar Oluşturulmuş Tel

Dalgalı çelik tel donatılı beton

Şekil 3.1.c Uzunluğu Boyunca Dalgalı Teller

Şekil 3.1.d Ay Biçimi Teller

 

Sınıf C: Sonu Kancalı Teller

Sonlarındaki kancalara göre iki tipe ayrılır.

Şekil 3.1.e İki Ucu Kancalı Teller

Şekil 3.1.f Bir Ucu Kancalı Tel

 

Çelik Tel Donatılı Beton Kullanım Alanları

Çelik tel içeren betonlar normal betonlara oranla sağladıkları belirgin üstünlüklerinden dolayı oldukça geniş kullanım alanına sahiptirler. Bu kullanım alanları şu şekilde özetlenebilir.



Püskürtme beton uygulamaları;

Çekme donatısı kullanılmadan yüksek dayanımlı beton elde edilir. Kaplama kalınlığı, düz ve hasırlı olan beton kaplama kalınlıklarına oranla daha az olmaktadır. Ayrıca kırılmaya karşı yüksek enerji yutma kapasitesinden dolayı daha büyük bir süneklik sağlanır. Kazıların ve temellerin desteklenmesi, kanal kaplamaları, köprü mesnetlerinin korunması, bozulan deniz yapılarının ve köprülerinin onarımı, bazı sığınakların kaplamaları gibi uygulama alanları vardır. Ayrıca yüksek dayanım ve dayanıklılığa sahip olmasından dolayı kaya ve toprak zeminlerin şev stabilizasyonu veya istinat duvarı yapımında da kullanılmaktadır.

Yol kaplamaları;

Beton yol kaplamalarında ve geleneksel yolların temel döşemesinde yükleri alt temele aktaran eleman olarak kullanılmaktadır. Genellikle yol temellerinde zayıf beton veya bitümlü malzeme kullanılır. Bu tür kaplamalar yüksek trafik yoğunluğu olan yerlerde büyük ölçüde yüzey düzensizliğine neden olurlar. Buna karşılık çelik teller, oluşan çekme gerilmelerinin bir kısmını taşır ve çatlamaya karşı koyar.

Ayrıca yüksek trafik yoğunluğuna sahip yollarda büyük önem taşıyan, kırılma enerjisi ve eğilme dayanımı yüksek beton elde edilmesini sağlar. Bunun yanında, yol yapımında daha uzun bağlantı mesafelerinin uygulanmasına imkan verir.

Yol kaplamalarında kullanılan Çelik tel donatılı betonların en belirgin üstünlüğü normal betonlara kıyasla daha yüksek sünekliğe sahip olmalarıdır. Ayrıca yüksek kırılma enerjileri ile bağlantı boyunca çatlakları ve yüzeylerin pullanma ile dökülmelerini büyük ölçüde azaltır ve önler. Beton yollarda çelik tel kullanımı, geleneksel kaynaklı donatılı betonlara kıyasla daha ekonomiktir.

Taşıma ve yerleştirme (işçilik dahil) maliyeti Çelik tel donatılı beton da daha düşük olmaktadır. Ayrıca daha ince kaplamaya kalınlığına imkan vermesi ve donatının döşeme içerine gelişigüzel yerleştirilmesi gibi sorunların olmaması da çelik tellerin diğer üstünlüklerini göstermektedir.

Yüksek trafik yoğunluğuna sahip beton yollarda çelik tel kullanımının  üstünlükleri
  • Yüksek sünekliği sahip olması,
  • Kaplama kenar ve köşelerin kırılmaya karşı dirençlerinin iyileştirilmesi,
  • Betonun rötresinde azalma,
  • Geleneksel donatı yerleştirilmesindeki hataların ortadan kalkması,
  • Geleneksel beton yollara kıyasla yapım süresinin kısa olması,
  • Bütün doğrultularda daha yüksek çekme şekil değiştirme kapasitesi,
  • Çatlak kontrolünün kolay olması ve matris kırılmasından sonra yüksek enerji yutma kapasitesi.

Su ve deniz yapıları;

Geleneksel betonlara kıyasla, yüksek sünekliği, aşınma ve darbeye karşı direnci, deniz ortamında bozunmaya karşı direnci gibi üstün özelliklerinden dolayı su yapılarında kullanılmaktadır. Özellikle dalgakıran yapımında, dolu savak, savak yatağı ve savak kapakları, dinlendirme havuzu gibi su yapılarının tamir ve bakımda, açık kanal kaplamalarında, toprak dolgu barajların geçirimliliğinin azaltılması için yüzeylerinin ince kaplamalarında kullanılmaktadır. Ayrıca aşınma direnci yüksek olduğundan kavitasyon hasarlarına karşı kaplama olarak kullanılabilir.

Zemin kaplamaları;

Yük taşıma kapasitelerinin yüksek olması, çatlak kontrolü sağlaması, dinamik ve ani yüklemeler karşı yüksek direnç göstermesinden dolayı endüstri yapılarının zeminlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca, ambar ve hangar zeminlerinde, iskele ve rıhtım kaplamaları gibi kullanım alanları bulunmaktadır.

Prefabrike elemanların üretimi;

Yüksek dayanıma, sünekliğe ve dayanıklılığa sahip birçok prefabrike yapı elemanın üretiminde kullanılmaktadır. Bunlar, muayene bacaları, yağ ayırıcıları, transformatör kabinleri, yağmur suyu kolektörleri, atık su tankları, atık madde tankları, cephe ve bölme duvar elemanları, kanalizasyon boruları, tünel segmanları, monoblok garajlar, demiryolu sınır taşları, su drenaj blokları, atık depolama kutuları, ev mahzenleri, kablo kanalları, yalıtılmış duvar panelleri, santral kabinleri, prekast banyo kabinleri, çatı elemanları, öngerilmeli çatı olukları, otobüs durakları, yiyecek kilerleri, tren tünellerindeki saklanma yerleri, baca elemanları, birleştirilmiş kanallar ve bakım yolu, demiryolu traversleri, demiryolu taban döşemesi, refrakter prekast elemanlar, istinat duvar elemanları, temel blokları, prekast banka kasaları ve kanaletlerdir.

Depreme dayanıklı stratejikyapılar;

Sünekliliğin yüksek olması istenilen bu tür yapılarda kullanılabilir. Çelik tel donatılı betonların sünekliği normal betonlara oranla yüksek olduğundan çarpma ve titreşim gibi dinamik yük etkilerine karşı daha dayanıklıdırlar. Bu nedenle depreme dayanıklı her türlü yapıda kullanılabilmektedir.

Kabuk yapılar ;

Kesit kalınlıklarının azaltılmasına imkan verdiğinden ince kabuk yapılarda, kubbelerde ve mimari açıdan kalınlığı sınırlı olan yapı elemanlarında kullanılmaktadır.



Güvenlik Yapılarında;

Sığınaklar, sığınak kapıları ve güvenlik odalarının yapımında kullanılmaktadır.

Çelik Tellerin Betona Karıştırılması

  • Çelik teller betona ilave edilmeden önce betondan şu standartların sağlanmış olması beklenir,
  • Çimento miktarı en az 320 kg/m olmalı,
  • Kum (0mm-4mm) miktarı toplam agrega kütlesinin %40- %45’ i olmalı (750 kg/m – 850 kg/m ) ,
  • en büyük dane büyüklüğü doğal agrega için 28 mm kırma taş için 32 mm olmalı,
  • 14 mm’ den büyük agrega oranı %15- %20 ile sınırlandırılmalıdır.
  • Su/çimento oranı en çok 0,55 olmalıdır.
  • Betona işlerlik sağlaması amacı ile akışkanlık verici katkılar kullanılabilir.
  • Çelik teller, beton santralinde beton hazırlanırken, transmikserde bütün malzemenin karıştırılması esasında veya transmikserde bulunan hazır betona ilave edilebilir.
  • Tüm durumlar için genel kurallar şunlardır: Homojen bir beton karışımı elde etmek için temel ilkelere dikkat edilmelidir, kritik çelik tel miktarı aşılmamalıdır, çelik tel donatılı beton karışımını kolaylaştırmak ve gerekli olduğunda tel miktarını artırmayı sağlamak amacıyla ince agrega kullanılmalıdır, taze betonda homojen tel dağılımı gözle kontrol edilmeli birbirine yapışık teller halinde betona karıştırılan tel demetler veya teller beton içinde tamamen dağılıp ayrılıncaya kadar beton karışımı devam etmeli ve üniform dağılım göz ile fark edilmelidir.

Beton santralinde karıştırılması kuralları

Kum çakıl ve çelik teller bir konveyör band aracılığı ile karıştırma kazanına verilebildiği gibi beton santralinin tartı kovasına da konulabilir. Her iki durumda da, çelik teller kum ve çakılın üzerine dökülmelidir. Karışıma , çimento, su ve gerekli ise uçucu kül ilave edilmelidir. Bütün teller ayrılıp dağılıncaya kadar karıştırılmalıdır. Gerekli süre mikser tipine bağlı olup , bu süre 1-2 dakika arasında olmalıdır. Karıştırma kazanı içinde hazırlanan betona teller en son olarak da ilave edilebilir.

Transmikserde bütün malzemelerin karıştırılması kuralları

Agrega ve teller mikserlere konarak karıştırılmalıdır. Çimento ve su ilave edilmelidir. 2 dakika- 4 dakika sonra karışım kontrol edilmelidir. Homojen karışım gözle fark edilebilir.

Transmikserlerde bulunan hazır betona tellerin ilave edilmesi kuralları

Transmikserlere konan beton, mikser kapasitesinin %80’ nini aşmamalıdır. Yüksek su/çimento oranından kaçınmak için akışkanlık verici katkı maddeleri kullanılmalıdır. Teller, miksere 20 kg/dak-30 kg/dak hızı ile konmalı ve bu esnada mikser tamburu en yüksek hız ile çevrilmelidir. Karıştırma zamanı mikser tipine bağlıdır. Bütün teller betona karıştırıldıktan sonra mikser kısa müddet ile durdurulmalı ve tel dağılımı göz ile kontrol edilmelidir. Homojen dağılım elde edilmezse, transmikserin bu karışım sistemi ile uygun olmadığına karar verilmelidir.

Kontrol kuralları

Kontrolluğun seçeceği karışımlardan her kontrol için, her 1000 m lük betondan 3 adet 10 litrelik beton numunesi alınmalıdır. Alınan 3 adet 10 litrelik numuna su ile yıkandıktan sonra çelik lifler mıknatıs yardımı ile toplanıp hassas olarak tartılmalıdır.

 

Kaynak

İnşaat Müh. Tolga AYDÖNER

ÇELİK TEL TAKVİYELİ BETONLARIN MEKANİK DAVRANIŞI




Cevap Bırakın