Betonun Sınırlarını Keşfedin!

İnsanlığın sudan sonra en çok tükettiği ikinci kaynak olan betonun daha yakından tanımak ister misiniz? Türkiye’de bir yılda üretilen beton 100 milyon metreküpe yaklaşmıştır. İnşaat sektörünün vazgeçilmezi betonun öncelikle tarihsel gelişimine bakalım.

Betonun ilk kullanımına 12.000 yıl önce ilk yerleşim yerlerinden olan Göbeklitepe’de rastlanılmaktadır. Mısır piramitlerinde ve Çin Seddi’nin yapımında ise kireç ve alçı esaslı harçlar kullanıldı. Romalılar kireci ve İtalya’da buldukları volkanik külü bir araya getirip, bağlayıcı malzeme olarak kullandı ve buna puzzolan çimento adını verdi. İtalya’da bulunan Pantheon bu malzeme ile yapılmıştır. Daha sonra yapılan bir çok Roma Yapısında bu harç kullanıldı. Betonun özelliklerinden ilk kez milat’tan sonra 27 yılında, mimari ile ilgili bir kitapta bahsedildi. Bundan 500 yıl sonra insanlık tarihinin en önemli yapılarından biri olan Ayasofya’nın yapımında beton kullanıldı. 1.000’li yıllara doğru ise Orta Asya ve Anadolu’da Türkler ve Persler, “Horasan Harcı” adlı çok güçlü bir bağlayıcı geliştirdi.

Günümüzde kullanılan betonun temelleri 19. yüzyılın başlarında Leeds’li duvar ustası Joseph Aspdin tarafından gerçekleştirilen Portland Çimentosu’na dayanmaktadır. Kireçtaşını ve kili bir fırında pişirme ve daha sonra öğütme tekniğiyle elde edilir. İnşaat teknolojisinde çığır açan diğer büyük yenilik, 1903 yılında Almanya’da yaşandı. Kum, çakıl, çimento ve suyun belli oranlarda karıştırılarak, inşaatta doğrudan kullanılmaya hazır bir malzeme halinde şantiyeye taşımayı ilk kez Hamburg’lu bir yapı ustası başardı ve “Hazır Betonun Bağlayıcılık Özelliğini Kaybetmeden Koruma İşlemi” fikrinin patenti aldı. Böylece, Almancadaki adıyla “Transportbeton”, Türkçe söylenişiyle de “Hazır Beton” literatüre girmiş oldu.

Hazır beton dünya üzerinde yaygınlaşınca 1916 yılında Amerika’da trasmikserler üretildi. Bu gelişmeyi beton pompalarının üretimi takip etti. Böylelikle hazır beton yaygınlaşması hızlandı. Betondaki gelişmeleri 1960’lı yıllarda kimyasal katkılar, 1970’li yıllarda liflerin betonda kullanılması takip etti. Böylelikle beton daha kolay işlenebilen, zorlu koşullara dayanabilen ve modern yapılarda da kullanılabilen bir yapı malzemesi haline geldi.

Betonun tarihçesi bu şekildeydi. Bir de betonun özelliklerine birlikte göz atalım. 

Beton, çimento, su, agrega ve kimyasal veya mineral katkı maddelerinin homojen olarak karıştırılmasından oluşan, başlangıçta plastik kıvamda olup, şekil verilebilen, zamanla katılaşıp sertleşerek mukavemet kazanan bir yapı malzemesidir.

Beton üretim sırasında kıvam, yoğunluk, dayanım, dayanıklılık, betona gömülü çelik donatının korozyondan korunmasına ilişkin taze ve sertleşmiş beton için belirlenmiş özelliklere dikkat edilmesi gerekmektedir. Seçilen bileşenler betonun kullanım alanına göre gerekli özellikleri taşımalıdır. Betonun üretimi kadar uygulanışı da önem arz etmektedir. Yapıda, betonun gerekli özelliklerinin sağlanması ancak taze betonun, kullanım yerinde belirli uygulama kurallarına göre işleme tâbi tutulmasıyla gerçekleştirilebilir. Bu nedenle bu standart da verilen şartlara ilâveten betonun taşınması, yerleştirilmesi, sıkıştırılması, kürü ve daha sonraki işlemler, betonun belirlenmesinde dikkate alınmalıdır. Betonun hesaplanan özellikleri sağlaması uygulanış biçimine de bağlıdır.

Beton kullanımının yaygınlaşmasıyla özel amaç ve kullanımlarda bir çok farklı tip özel beton geliştirilmiştir. Bunlar şu şekildedir:

Ağır Beton: Doğal veya yapay agregalar kullanılarak üretilen ve etüv kurusu birim ağırlığı 2600 kg/m3’den büyük olan betonlar ağır beton olarak tanımlanmaktadır. Önceleri bazı özel yapıların kayma veya devrilmeye karşı güvenliğini sağlamak amaçlı kullanılan ağır betonlar günümüzde nükleer enerji santrallerinde, tıp birimlerinde ve nükleer araştırma ve deney laboratuvarlarında radyasyona karşı koruyucu olarak kullanılmaktadırlar.

Polimer beton: Polimer monomer denen çok sayıda organik molekülün polimerizasyon adı verilen kimyasal bir reaksiyon sonunda bir zincir yapı oluşturmasıyla meydana gelmektedir. Polimerler termoplastik ve termoset olarak iki temel guruba ayrılmaktadırlar. Termoplastikler paralel doğrusal zincir yapısına sahiptirler ve ısıtma-soğutma çevrimleriyle yumuşama-sertleşme dönüşümleri yaparlar. Termosetler ise rastgele düzenlenmiş ve birbirleriyle bağlar kurmuş zincirlerden oluşmakta ve polimerizasyon işlemi ile sertleştikten sonra ısıtma ile yumuşamazlar. Kimyasal aktivitesi olmayan polimerler normal betondan daha yüksek basınç ve çekme dayanımlarına sahiptirler. Ancak, elastisite modülleri daha düşük, sünme deformasyonları daha yüksektir. Dolayısıyla betonun zayıf olan çekme dayanımı polimerik malzemelerin kullanımıyla iyileştirilebilir. 

Prepakt beton: Prepakt beton iri agregaların maksimum doluluğu sağlayacak şekilde kalıp içine yerleştirilmesinden sonra oldukça akıcı kıvamda olan çimento hamuru veya harcın kalıbın içine enjekte edilmesi ile üretilen bir beton türüdür. Normal betonun döküm ve sıkıştırma işlemlerinin zor olduğu durumlarda prepakt beton tercih edilebilir. Geometrisi karmaşık olan yapı elemanlarında ve ağır betonun iyi bir şekilde yerleştirilmesinde sorun çıktığında prepakt beton tekniği uygulanabilir. Ayrıca, prepakt beton tamir işlerinde, su tutma yapılarında ve büyük hacimli yapı elemanlarının inşaatlarında başarıyla uygulanabilmektedir. Beton içinde belirli yerlere gömülü elemanlar yerleştirilmesi gerektiği durumlarda prepakt beton uygulaması kolaylık sağlamaktadır. Ayrışma riskinin çok az olması nedeniyle prepakt beton su altında beton dökümü uygulamalarında da başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.

Püskürtme beton: Bir hortumun ucundan basınçlı hava etkisiyle yüksek bir hızda bir katı yüzeye püskürtülen harç veya betona püskürtme beton, şotkrit veya gunit adı verilir. Taze karışım çok yüksek püskürtme hızıyla çarptığı yüzeye sıkışarak yapışır ve dik hatta başüstü bir yüzeyde sarkmadan kendini taşır. Püskürtme yoluyla uygulandığı ve genellikle en fazla 100 mm kalınlıkta tabaka oluşturulduğu için kalıp ihtiyacı ve detayı daha azdır ve bu durum yapı maliyetini azaltmaktadır. Püskürtme beton kabuklar veya katlanmış plak çatılar, tünel kaplamaları ve öngermeli tanklar gibi ince, az donatılı betonarme kesitlerde kullanılır. Özellikle kalıp yapma zorluklarının olduğu yerlerde ve bozulmuş betonların onarılmasında, kaya, toprak yarma şevlerinin veya derin kazı yüzeylerinin stabilizasyonunda, çelik elemanların yangına karşı korunmasında ve kaplama olarak kullanımı avantaj sağlamaktadır.

Su altına dökülen beton: Su altında beton dökümü tasarımı ile üretim, taşıma ve yerleştirme aşamaları açısından normal betondan farklılık göstermektedir. Bilhassa iletim ve yerleştirme açısından özellik ve zorluklar göstermesi nedeniyle teknik olarak kaçınılmaz zorunluluklar olmadıkça doğrudan su altında beton dökümünden sakınılmalıdır. Ancak köprü ayaklarının, liman yapılarının ve bazı açık deniz yapılarının inşaatında ve onarımında ise su altında beton dökümü zorunluluk olmaktadır. Su altına beton dökümünde kullanılan çeşitli yöntemler vardır. Su altında sürekli iletim yoluyla beton dökümünde kullanılan en yaygın yöntem tremi yöntemidir. Tremi üst ucu huni şeklinde olan bir borudur Tremi yöntemiyle su içindeki dar ve derin kalıplar içine ve doğrudan su altı zeminine beton dökümü yapılabilmektedir. Boş durumdaki tremi su altına dik olarak indirilmekte ve üst ucundaki huni şeklindeki kısımdan taze beton beslenmekte ve boru dolu hale getirilmektedir. Borunun yukarı çekilmesiyle taze beton yer çekimi etkisiyle borunun alt ucundan akmaktadır. Tremi borusu su altına indirilirken su ile dolmasını önlemek için borunun alt ya da üst ucundan tıpalama işlemi yapılmalıdır. Temel amaç tremi borusunun içinin devamlı taze beton ile dolu tutulması ve hiç bir surette deniz suyunun girmesine olanak tanınmamasıdır. Bu nedenle beton dökümü sırasında tremi borusu beton döküm hızıyla uyumlu bir şekilde yukarı çekilirken alt ucu sürekli dökülen taze beton içinde kalması gerekmektedir.

Bu yazımızda mesleğimizde önemli yeri olan, geçmişten günümüze gelişerek gelen betonun tarihini ve gelişimini inceledik. Bizler için vazgeçilmez olan betonu yakından tanımalıyız. Üretiminde ve uygulanmasında nelere dikkat edilmesi gerektiğini iyi bilmeliyiz. 

Betonun sınırlarını keşfetmek ister misiniz?

Cevabınız evet ise sizleri betonun sınırlarını keşfetmeye Beton Kano Yarışması ve Festivali ile başlamaya davet ediyorum. 

Beton Kano Yarışması ve Festivali

Beton Kano Yarışması, öğrencilerin yapı malzemesi, beton ve yapısal tasarım konularındaki teorik bilgilerini uygulamaya dönüştürmesini sağlayarak betondan kanolar tasarladıkları bir yarışmadır. Mühendisliğe Hazırlık Kulübü bu yarışmayı ortaya çıkarırken şu amaçlarla yola çıkmıştır;

• İnşaat mühendisliği okuyan öğrencilere yapı malzemeleri uygulamaları ve mühendislik testleri konusunda deneyim kazandırma,
• İnşaat mühendisliği olarak betonun dayanım ve işlenebilirlik özelliğini tecrübe ederek betonun limitlerini keşfetme ve bunu bir çıktı üzerinde görme,
• Betondan kano yapma aşamasında çeşitli inovasyon yöntemleri araştırmaya yönelten yeni fikir edinmeye açık mühendisler yetişmesine katkı sağlama,
• Sportif yarışlarla spor etik ve ahlakının gelişimine katkı sağlama ve rekabet ruhunu kazandırma amaçlarını gütmüştür.

Amerika’ da ‘Concrete Canoe Competition’ olarak American Society of Civil Engineers (ASCE) tarafından düzenlenen bu yarışmayı kulüp olarak Türkiye’de ilk defa Mühendisliğe Hazırlık Kulübü düzenledi. Mühendisliğe Hazırlık Kulübü ASCE’nin Türkiye’deki tek öğrenci temsilcisi olarak, bu yarışmayı düzenlerken ASCE ile birlikte çalışmaktadır.

Yarışmaya 4-10 kişilik takımlar halinde katılınabilmekte ve takım üyelerinin mühendislik veya mimarlık öğrencisi olmaları şartı aranmaktadır. Yarışma şartnamesi düzenli olarak “Jüri Heyeti” ile güncellenir ve İTÜ MHK web sitesinde yayınlanır. Sırasıyla “Seminerler”, “Tasarım Raporu Sunumu”, “Ürün Sergisi”, “Yüzdürme Testi” ve “Sportif Yarışlar” aşamalarından oluşan yarışma sonrasında dereceye giren takımlar Beton Kano Fest’te açıklanır. 

Yarışmayla ilgili detaylı bilgiye www.itumhk.com adresinden veya concretecanoecompetition instagram sayfasından ulaşabilirsiniz. 

Yukarıdaki yazıyı yazdıktan sonra ülkemizi yasa boğan depremler yaşadık. Hayatını kaybedenlere Allah’tan rahmet, yakınlarına başsağlığı diliyorum. Günlerdir televizyonlarda binaların yapımı sırasındaki yanlışlardan söz ediliyor. Bizler de yıkılan binalara baktıkça yapı malzemelerinin yanlış kullanımının nelere mâl olacağını gördük. Bu konu üzerine daha fazla vakit ayırmalıyız. Bir deprem ülkesinde olduğumuzu asla unutmamalı, üzerimize düşen sorumluluğun bilincinde olmalıyız.

Hepimize geçmiş olsun.

Kaynakça:

Bingöl Üniversitesi

https://www.bingol.edu.tr/documents/file/A-Fak-MMF/insaat%20m%C3%BChendisli%C4%9Fi/ders%20notu%20(1).pdf

THBB

https://www.thbb.org/media/356333/hazir_beton_dergisi_teknik_notlar_gecmisten_gelecege_vazgecilmez_yapi_malzemesi_beton_152.pdf

İMO

https://www.imo.org.tr/resimler/dosya_ekler/787a9fe2ee4fff1_ek.pdf