Rötre Nedir? Çeşitleri Nelerdir? Betonun Çatlamasına Etkisi


RÖTRE

Betondaki su miktarının, çimento hidratasyonu ve çevresel etkiler nedeniyle, azalması sonucu çimento matrisinde iç gerilmeler oluşur ve beton büzülmeye karşı zorlanır. Betonda su kaybının neden olduğu bu hacimsel değişikliğe “Rötre” denir.

Yapıların sadece çimento hamurundan yapılmamasının nedeni; fiyatından başka, yüksek hidratasyon ısısı ve çimento hamurunun bünyesindeki suyu kaybetmesiyle meydana gelen büzülmedir. Betondan ayrılan suyun rötreye neden olması gibi, betona katılan su da bir miktar genleşmeye neden olur. Ancak bu genleşme, rötre gibi tehlikeli değildir. Çünkü beton içerisinde genleşme sırasında basınç gerilmeleri oluşacakken, büzülme sırasında çekme gerilmeleri oluşur. Bu gerilmeler betonun şekil değiştirme süresince ona karşı gelen unsurlar tarafından oluşturulur ve buna bağlı olarak mikro çatlaklar oluşur.

genleşme ve büzülme rötre

Şekil 2.1 : Genleşme ve büzülmenin neden olduğu iç kuvvetler

 



Betonun deformasyonunu engelleyen unsurlar bir şekilde mutlaka vardır. Örneğin ; agregalar, betonarme içindeki donatı, yapı elemanları düğüm noktaları (temel-kolon- kiriş-döşeme birleşim noktaları) gibi etkenler betonun rötre ve genleşmeye bağlı hareketini kısıtlarlar ve bu da mikro çatlaklara sebep olur.

Rötre, beton veya betonarme yapı elemanlarının hem mimari açıdan görünüş hem de dayanımını olumsuz yönde etkiler. Otopark zemin kaplamalarında, havaalanları pistlerinde, betonarme perde duvarlarda, dış cephe prekast elemanlarda, köprü ayaklarında, liman yapılarında hayati önem taşır. Özellikle kimyasal etkilere (sülfat, alkali-silika reaksiyonlar) maruz kalan betonarme yapı elemanlarında rötrenin neden olduğu çatlaklardan dolayı donatının korozyona uğraması kaçınılmazdır. Kısacası rötre, yapının servis ömrünü etkileyen en önemli faktörlerden biridir.

Rötre Türleri

Plastik Rötre

Taze beton yerleştirildikten sonra agrega dibe doğru çökelirken su, yüzeye doğru çıkmaya başlar. Yüzeydeki su, rüzgar veya güneşin etkisiyle buharlaşırken beton içinde hidratasyon bünyedeki suyu kullanmaya devam eder. Bu aşamada yüzeydeki buharlaşma hızı, terleme hızından fazla olursa betonda “plastik rötre” meydana gelir. (Neville, 2000)

Plastik rötrenin sonucu olarak beton yüzeyinde kapileriteden dolayı mikroskobik ölçekte hacim değişiklikleri olur. Bu hacim değişikliğinden dolayı beton yüzeyinde çatlaklar oluşması muhtemeldir. Çünkü, bu bölge yani yüzey, çoğunlukla çekme gerilmelerini karşılayacak elemanlardan yoksun bölgelerdir. (Neville, 2000)

Beton içerisinde veya yüzeyinde kapileriteden dolayı oluşan menisk hali betonda bir basınç etkisi oluşturur. Üst kısım büzülmeye zorlanırken, alt kısım sıkışmaya başlar. Bu basınç etkisi beton içindeki suyun, kılcal boşluklardan yukarı doğru çıkışını hızlandırır. Basınç etkisiyle kendisine daha kolay ve kalıcı bir yol açan su, betonun ilerleyen zamanlarda donatısının korozyona uğramasına neden olacak bu boşlukları da birleştirmiş ve betonun geçirimliliğini arttırmış olur.

Plastik rötre

Sekil 2.2 : Plastik rötre

Otojen Rötre

Otojen rötre, betonun dış etkenlerden (bağıl nem, rüzgar, kür vb.) bağımsız olarak sadece kendi bünyesindeki çimento hidratasyonunun neden olduğu hacimsel değişimden kaynaklanan rötredir. (Lynam, 1934)

Çimento, su ile temas ettiğinde hidratasyon işlemi başlar. Fakat hidratasyon sonucu oluşan çimento-su karışımı hacim olarak hidratasyona girmemiş çimento-su karışımı miktarından daha az olacağından bu aşamada betonda küçük bir hacimsel değişiklik olur. Hidratasyonun neden olduğu bu kendiliğinden kuruma için çimento ağırlığının yaklaşık %25’ i kadar su gerekmektedir. (Ersoy, 1985) Bu yüzden otojen rötre normal veya yüksek su/çimento oranlı betonlar yerine düşük su/çimento oranlı (<%40), yüksek mukavemetli betonlarda gözlenir. (D.P.Bentz ve O.M.Jensen, 2004)



Beton katkı teknolojisinin bugünkü kadar gelişmediği yıllarda işlenebilirliği arttırmanın en yaygın yolu su/çimento oranını arttırmaktı. Günümüzde ise yüksek oran su azaltıcı katkı maddeleri sayesinde düşük su/çimento oranında daha mukavemetli ve işlenebilir beton üretmek mümkündür. Bu yüzden otojen rötre, önceki yıllardan çok günümüzde üzerinde çalışma yapılan bir konu olmuştur.

Kuruma Rötresi

Beton dökümünden sonra çevre koşullarına göre ısı dengeleninceye kadar betonun çevresiyle ısı alışverişi devam eder. Eğer yüzeydeki ısı, iç ısıdan az ise beton içerisinde su, ısı dengeye ulaşıncaya kadar buharlaşır. Yine beton ve çevresi arasında nem farkı da su buharı transferine yol açar. Ortamın rutubeti, betonun kendi rutubetinden az ise, buharlaşma rutubetin fazla olduğu taraftan kuru tarafa devam edecektir. Bunun sonucunda betonda mikroskobik ölçekte büzülme meydana gelir, buna “kuruma rötresi” denir.

Betonda kuruma rötresinin miktarı suyun buharlaşma hızıyla değil, beton içindeki suyun difüzyon hızıyla ilgilidir. Çünkü betonun yüzeyine yakın kısımlardaki su, havadaki nemle çabucak dengeye ulaşırken iç bölgelerdeki nem dengesi, betonun difüzyona müsaade hızıyla alakalı olacaktır.

Otopark zemin kaplamasında kuruma rötresi çatlagı

Şekil 2.3 : Otopark zemin kaplamasında kuruma rötresi çatlağı

Şekil 2.3 de otopark zemin kaplamasında derz yapılarak kuruma rötresi çatlaklarının derz boyunca ilerlemesi beklenmiş ancak başarılı olunamamış.

Kuruma rötresinin betonun yüzeyinde ve alt bölgelerinde farklı miktarlarda olması özellikle plaka betonlarda kıvrılmaya neden olur. Bu da rötrenin neden olduğu çatlakların dışında, trafik yükü ve beton plağının kendi ağırlığının bükülmüş beton plağını zorlamasıyla ilave çatlaklar oluşacaktır. (Bissonnette, 1996)

Plaka betonda kıvrılma olayı

Sekil 2.4 : Plaka betonda kıvrılma olayı

Kaplama betonda üst kısım ile alt kısım arasında farklı kuruma sonucunda betonda kıvrılma meydana gelmiştir.

Karbonatlaşma Rötresi

Atmosferdeki CO2 (karbondioksit) çimento hamurunu etkileyebilir ve rötreye sebep olabilir. Karbonatlaşma rötresi olarak isimlendirilen bu işlem su veya ağırlık kaybıyla ilgili değildir. Hatta karbonatlaşma rötresi sonunda ağırlıkta bir miktar artış da olur. CO2 çimento hamurundaki serbest Ca(OH)2 (kalsiyum hidroksit)’i etkileyebilir ve aşağıdaki basitleştirilmiş reaksiyona sebep olabilir.

Denklem 2.1

Karbonatlaşma rötresinin mekanizması ile ilgili çeşitli teoriler vardır. Bunlardan bir tanesi ; Ca(OH)2 , boşluklardaki menisklerin mevcudiyetinden dolayı bir basınç gerilmesi altındadır. Bu kristaller dayanak görevi görürler ve CSH jel parçacıklarının çökmesini engellerler. Ca(OH)2’ in çözülmesi ve yerine gerilme altında olmayan CaCO3 çökeltisine dönüşmesi, CSH jelinin çökmesine sebep olabilir. Bu da rötreye yol açar. (Powers, 1962)

Diğer bir teoriye göre, denklem (2.1) de gösterildiği gibi Ca(OH)2 , CaCO3’ a dönüşürken H2O (su) açığa çıkar ve bu su, ortaya çıktıkça ıslanma-kuruma çevrimiyle buharlaşıp rötreye neden olacaktır. (Ramachandra, 1981)

Rötre, CO2 ’li ve CO2 ‘siz ortam koşullarında bağıl rutubetin etkisiyle nasıl davranış gösterdiği Şekil 2.5 de verilmiştir. (Verbeck, 1958)



beton numunesinin bagıl nem etkisiyle birim boy değişimi

Şekil 2.5 : CO2’li ve CO2’siz ortamda beton numunesinin bağıl nem etkisiyle birim boy değişimi. (Verbeck, 1958)

 

CO2’nin yaklaşık %50 bağıl rutubette kuruma rötresini arttırdığı şekil 2.5 de görülmektedir. Yüksek nem ve doygun su şartları altında numuneler genellikle CO2 emmez. Aynı şekilde %30 dan az bağıl rutubette CO2 ile reaksiyon azalır.

Karbonatlaşma, betonun mukavemetini arttırırken karbonatlaşma sonucu ortaya çıkan CaCO3 , genleşen hacminden dolayı betonun boşluklarını azaltır. Böylece betonun geçirimliliği de azalmış olur. Ancak betonun alkalitesi CaCO3 sebebiyle azalır. Karbonatlaşma, genellikle havayla doğrudan temas eden yüzeylere yakın bölgelerde oluşur. Beton yüzeyinden donatıya doğru yaklaşırsa donatıda korozyon tehlikesi başlar.

 

Kaynak

İnş. Müh. Turgay KADIOĞLU

RÖTRE AZALTICI KATKI MADDELERİ


Cevap Bırakın