EN DÜŞÜK BETON SINIFI NEDİR ?

EN DÜŞÜK BETON SINIFI NEDİR ?
Serdar AYDIN, Bülent BARADAN
Dokuz Eylül Üniversitesi, Müh. Fak. İnş. Müh. Böl.

Dünyada ve son zamanlarda ülkemizde, betonarme yapıların tasarımında sadece statik ve dinamik yükleri dikkate alarak beton sınıfının seçiminin yanlış olduğu anlaşılmaya başlanmıştır. Çevresel etki sınıfları dikkate alınmadan inşa edilen yapılar, durabilite (kalıcılık, dayanıklılık) problemlerinden ötürü bir süre sonra kullanım dışı kalabilmekte veya bu problemler sonucunda taşıma gücünün bir kısmını kaybeden yapı deprem veya aşırı yükleme sonucunda hasar görebilmektedir. Son yıllarda yaşadığımız deprem felaketleri sonrasında yapılan gözlemlerde, hasarlı yapıların birçoğunda korozyon olayı sonucu çelik donatı-beton aderansının yok olduğu, çelik donatının kesit kaybı nedeniyle taşıma gücünü büyük oranda kaybettiği, pas payı tabakasının çatladığı veya döküldüğü görülmüştür. Bu nedenle, mühendis ve mimarların yapının servis ömrü boyunca işlevselliğini koruyabilmesi için, betonarme yapıların zamanla bozulmasına yol açan etkenleri göz önünde bulundurarak yapı daha tasarım aşamasında iken gerekli önlemleri almaları gerekmektedir. Alınacak önlemler yıpratıcı etkinin türüne ve şiddetine göre farklılık gösterebilir. Etkinin tipine bağlı olarak, uygun malzemelerin seçimi, betonun geçirimsizliğini sağlayacak şekilde uygun karışım dizaynının yapılması ve betonarme donatısının korozyonunu önlemek açısından yeterli pas payı tabakasının oluşturulması gereklidir.
Ülkemizde, Mart 2004’te yürürlüğe giren ve TS 11222 Hazır Beton Standardının [1] yerini alan, TS EN 206-1 “Beton, özellik, performans, imalat, uygunluk” standardında da [2] ağırlıklı olarak betonarme yapıların dayanıklılığı konusunun önemi vurgulanmış, betonun bulunduğu ortamın değerlendirilebilmesi açısından çevresel etkiler sınıflandırılmış ve uzun ömürlü yapıların tasarımı açısından bir takım sınırlamalar getirilmiştir. TS EN 206-1’e göre çevresel etkiler, 6 ana gruba ayrılmıştır. Bunlar, korozyon veya zararlı etki tehlikesinin olmadığı XO sınıfı, karbonatlaşmadan kaynaklanan korozyon riskinin bulunduğu XC1/XC2/XC3/XC4 sınıfları, deniz suyunun neden olduğu korozyon riskinin bulunduğu XS1/XS2/XS3 sınıfları, deniz suyu haricindeki klorür etkisinin olduğu XD1/XD2/XD3 sınıfları, donma-çözülme riskinin olduğu XF1/XF2/XF3/XF4 sınıfları ve zararlı kimyasal ortamın bulunduğu XA1/XA2/XA3 sınıflarıdır.
Çevresel etkilere dayanıklı beton üretiminde kaliteli, geçirimsiz beton üretmek ilk ve en önemli önlem olarak düşünülür. Bu nedenle, TS EN 206-1 standardında, her etki sınıfı için beton karışımlarının sağlaması gereken şartlar -en yüksek su/çimento (S/Ç) oranı, en düşük çimento dozajı ve en düşük beton sınıfı-, malzeme seçimiyle ilgili diğer önlemler ile birlikte sunulmuştur. Bununla birlikte, maalesef TS EN 206-1 standardının proje mühendislerince henüz yeterince incelenmemiş veya tam olarak anlaşılamamış olmasının bir sonucu olarak, yapıların projesinin hazırlanması esnasında çevresel etki sınıfları dikkate alınmamakta veya yapı XO çevresel etki sınıfına giriyor gibi düşünülmekte ve yapılar Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (A.B.Y.Y.H.Y. 1998) hükümleri uyarınca, I. ve II. derece deprem bölgelerindeki yapı betonlarında kullanılacak minimum beton sınıfı olan C20 olarak seçilmektedir [3]. Deprem yönetmeliğimizde (A.B.Y.Y.H.Y.) verilen en düşük beton sınıfı olan C16-C20, TS EN 206-1 standardında zararlı yıpratıcı hiçbir etkiye maruz kalmayacak ve donatı korozyonu riskinin çok az olduğu yapılarda kullanılması önerilen beton sınıfıdır. Bir çok durumda, yıpranma koşulları dikkate alındığında, en düşük beton sınıfı kendiliğinden C30/37 düzeyine çıkarmaktadır. Ayrıca C30/37 beton sınıfını projelerde kullanmak birçok durumda yapının maliyetini arttırmayıp, kesitlerin küçülmesi ve donatının azalması ile, tersine düşürmesi söz konusudur [4].
Hazır Beton siparişlerinin çok büyük çoğunluğu belki %95’i XO çevresel etki sınıfına göre alınmaktadır. XO çevresel etki sınıfı tamamen kuru, hiçbir zararlı etkinin olmadığı ortamlara uygun bir sınıftır. Böyle bir bölgeye sadece binaların orta ve iç kısımlarında rastlanabilir. Nemin olmadığı yerler oldukça kısıtlıdır. Standartlara ve gerçek ortam koşullarına uymayan bu duruma son vermek açısından, betonarme projesi yapan meslektaşlarımıza ve hazır betonculara önemli görevler düşmektedir.
Bilindiği gibi, Avrupa ve ABD’de taşıyıcı beton olarak artık C20/25 kullanılmamaktadır. Örneğin, Avrupa Hazır Beton Birliği istatistiklerine göre, 2004 yılında Türkiye’de 25.5 MPa’ın üzerinde dayanıma sahip betonların üretim oranı yaklaşık %15 iken bu değer İspanya’da %90’dır (Şekil 1). Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki yönetmeliğin, TS EN 206-1’e uyum sağlayacak şekilde en düşük beton sınıfının C30/37 olarak bir an önce değiştirilmesinde yarar vardır. Ayrıca, günümüz beton teknolojisi ile Hazır beton tesislerinde C30/37 sınıfı betonların üretimi açısından hiçbir sıkıntı olmadığını belirtmekte yarar vardır.




Şekil 1. 2004 yılı istatistiklerine göre 25.5-35 MPa arasındaki dayanıma
sahip betonların üretim oranlarının ülkelere göre dağılımı


Diğer çevresel etkilerin yapının inşa edileceği ortamda bulunmadığı düşünülse bile, yapının dış ortama açık taşıyıcı elemanları ve yapı içerisinde nemin sürekli olarak var olduğu banyo, tuvalet ve mutfak kısımlarındaki betonarme elemanlar her durumda karbonatlaşmadan kaynaklanan korozyon riskine açık elemanlardır. Karbonatlaşma açısından düşünüldüğünde, C20/25 sınıfı betonlar, kuru veya sürekli olarak su içerisindeki elemanlar için önerilen beton sınıfıdır. Bununla birlikte, bir yapıda bu tür elemanlar yok denecek kadar azdır. Bu nedenle, karbonatlaşma açısından en düşük beton sınıfının C25/30 olduğu ve etkinin şiddetine bağlı olarak C30/37’ye çıktığını söyleyebiliriz. Karbonatlaşma riskine karşı, temellerin çoğu (XC2) için en düşük beton sınıfının C25/30, binanın dış kısmındaki yağmur etkisinden korunmuş elemanlar, yağmur suyu veya diğer suların etkisine açık elemanlar (XC3 veya XC4) için ise, en düşük beton sınıfının C30/37 olduğu görülmektedir. Klorürlerin sebep olduğu korozyon riski açısından, sahilde veya sahile yakın yerlerde bulunan yapılar (XS1) için minimum beton sınıfı C30/37 dir. Donma-çözülme riskinin bulunduğu ortamda kullanılacak betonlar için, etkinin şiddetine göre en düşük beton sınıfı C25/30-C30/37 aralığında olmalıdır. Ayrıca, orta ve şiddetli etki durumlarında (XF2, XF3 ve XF4) hava sürükleyici katkı maddesi kullanılarak betonun en az hava içeriğinin % 4 olması sağlanmalıdır. Bu bakımdan, ıslanma-kuruma ve donma-çözülme etkilerine maruz elemanlarda kesinlikle hava sürükleyici katkı kullanılmalı ve en düşük beton sınıfı C30/37 olmalıdır. Zararlı kimyasal ortamda kullanılacak betonlar için ise, etkinin şiddetine göre en düşük beton sınıfının C30/37-C35/45 aralığında olması istenmektedir. Ayrıca, sülfat etkisi riski var ise sülfata dayanıklı çimento kullanımına gidilmelidir.
Betonarme donatısının korozyona karşı korunması sadece yukarıda verilen önlemlerin alınması ile sağlanamamaktadır. Pas payı tabakasının kalınlığı ve kalitesi de (geçirimliliği ve alkali ortamın varlığı) donatıların korozyona karşı korunmasında çok önemli rol oynamaktadır. Bir bakımdan gerekli önlemler alınmalıdır. TS EN 206-1 standardında betonun pas payı tabakasının kalınlığının ENV 1992-1’de verilen minimum koşullara uygun olması istenmektedir [5]. Bu bakımdan, karbonatlaşmadan kaynaklanan etki durumunda (tüm yapılar için bu risk mevcut) en az 25- 30 mm , klorür etkisi var ise en az 45 mm pas payı bırakılmalıdır.

SONUÇ VE ÖNERİLER
• Yapının servis ömrü boyunca işlevselliğini koruyabilmesi, yapının maruz kalacağı yıpratıcı etkilerin türünün ve şiddetinin tasarım aşamasında belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınmasıyla mümkündür. Beton sınıfının yalnızca yapısal kaygılar dikkate alınarak seçilmesi oldukça hatalı bir yaklaşımdır. Beton sınıfı seçiminin, yapının servis ömrü boyunca maruz kalacağı yıpratıcı etkilerin ve yapısal ihtiyaçların birlikte değerlendirilerek yapılması en doğru yaklaşımdır.
• Bugünkü beton teknolojisi ile C30/37 sınıfı betonların üretimi açısından hiçbir zorluk yoktur. Ayrıca sanıldığının tersine, yapıların maliyetini istisnalar dışında düşürmektedir.
• Hazır beton siparişlerinin çok büyük çoğunluğu XO olarak alınmaktadır. XO sınıfı, tamamen kuru, hiçbir zararlı etkinin olmadığı ortamlara uygulanır. Bununla birlikte, yapı elemanlarının çok küçük bir kısmı bu gruba girmemektedir. Pratik olarak bir yapıda farklı beton sınıflarının aynı anda kullanımı mümkün olmadığı için XO etki sınıfının uygulanması çok hatalı bir yaklaşımdır. Bir başka deyişle, tamamıyla XO etki sınıfına giren bir yapı yoktur. En iyimser yaklaşımla yapının hiçbir çevresel etkiye maruz kalmadığı düşünülse bile, tüm yapılar açısından potansiyel bir risk olan karbonatlaşmanın yarattığı korozyon dikkate alındığında, yapılarda kullanılacak en düşük beton sınıfı C30/37 olmaktadır.
• Çevresel etki sınıfları da göz önüne alınarak, Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik hükümlerinde verilen minimum beton sınıfı olan C16-C20, C30/37 olarak değiştirilmelidir.
KAYNAKLAR
[1] TS 11222 (2001): “Beton, Hazır Beton, Sınıflandırma, Özellikler, Performans, Üretim ve Uygunluk Kriterleri”, TSE, Ankara.
[2] TS EN 206-1 (2002). “Beton, Özellik, Performans, İmalat, Uygunluk”, TSE, Ankara.
[3] Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (1998), İMO İzmir Şubesi Yayın No:25, İzmir.
[4] Koca C., Karaesmen E., Erkay C. (1998). “Beton Basınç Mukavemeti Değişikliklerin Yapı Maliyetine Ve Kalitesine Etkileri”. Hazır Beton Dergisi, Temmuz 1998, THBB, İstanbul.
[5] ENV 1992-1 (2001): “Eurocode 2: Design of Concrete Structures, Part I: General Rules and Rules of Buildings”. CEN. Brussels.