Beton Yollar (Rijit Üstyapılar) | Kullanılan Malzemeler | Avantaj ve Dezavantajları

Beton Yol (Rijit Üstyapı) Nedir?

Çimento betonu ile yapılan kaplamalara beton yollar (rijit üstyapılar) denir. Yol kaplaması olarak betonun görevi, trafikten gelen şiddetli tekil yükleri tabana iletmek ve bu sırada tabanın deforme olmasını engellemektir. Betonun rijitliğinden faydalanılarak bunlar sağlanır.

Beton kaplamanın davranışı, dökülmüş olan beton tabakalarının özelliklerinin yanında, kaplama altına serilen alt temel ve temel tabakaları ile mevcut taban toprağının niteliklerine bağlı olarak değişir. Bu sebeple, projelendirme sırasında, beton kaplamanın davranışını etkileyen taban toprağı, temel malzemesi, betonu oluşturan kum, çakıl, çimento ve betonarme demiri gibi malzemelerin fiziksel özelliklerinin çok iyi bilinmesi gerekmektedir.

Silindirle Sıkıştırılmış Beton Yollar (SSB) | Roller Compacted Concrete Pavement

Beton yol teknolojisinde yaşanan hazır beton, kayar kalıp, geçirimli beton, lifli beton, sürekli betonarme gibi yenilikler ve hızlı gelişmelerle beton kaplama günümüzün modern yolları için asfalt kaplamalara karşı bir seçenek haline gelmiştir.

Rijit Üstyapıların Bakımı

Beton yollar, 30–40 yıllık hizmet süreleri için projelendirilir. Projelendirme ve yapım işlerinin iyi şekilde gerçekleştirilmesi durumunda beton yollar tüm hizmet ömürleri boyunca az miktarda bakım geçirirler. Periyodik bakım sadece 4–5 yılda bir, derz dolgularının yenilenmesidir. Bu ise trafiğe müdahale edilmeden tenha zamanlarda yapılabilen düşük maliyetli bir iştir.

Bunun dışında az olmakla beraber, pompaj olayı sonunda çöken plakların, altına beton enjekte edilerek yükseltilmesi ve taze betonda arıza olarak meydana gelmiş küçük çatlakların çimento veya sentetik reçine harcı ile kapatılması gibi bakım-onarım masrafları oluşabilir.

Rijit Üstyapıların Avantajları

• Kayma sürtünme katsayıları yüksektir. Kaymaya karşı direnci fazladır. Boyuna sürtünme katsayısı 0.70, enine sürtünme katsayısı 0.65 civarındadır.
• Islak oldukları zaman, sürtünme katsayısının küçülmesi, esnek kaplamalara göre daha azdır. Yol yüzeyi düz olduğundan yağış suları kolay akar ve yüzey çabuk kurur.
• Yuvarlanma sürtünme katsayısı sayesinde harekete karşı direnci düşüktür. Araçların yıpranması azalır, mekanik ömürleri artar. Motordan tekerlere aktarılan kuvvet düzenli olacağından yağ ve yakıt masrafı azalır. Bandaj ve lastik aşınması az olur.
• Gürültüsüz ve tozsuzdur. Işığı az emer. Yüzey pürüzlülüğü az olduğu için yüksek hızda az gürültü yapar. Açık rengi sayesinde gece kolay görülür. Islak olduğu zaman dahi, tehlikeli far ışığı yansımalarına sebep olmaz. Bu olay trafik güvenliği bakımından önemlidir.
• Gereği gibi bakım yapıldığında tam bir yüzey geçirimsizliği sağlar.
• Gerekli önlemler alındığında zayıf zeminler üzerinde de iyi hizmet görebilirler.
• Özenle inşa edilen bir beton kaplamanın bakım masrafları, asfalt kaplamalara göre daha düşüktür. İyi yapılmış beton yolların hiçbir yüzey bakımı olmadan 20 yıl kullanılması mümkündür.
• Esnek üstyapılarda sıklıkla görülen ondülasyonlar beton yollarda görülmez.
• Rijit kaplama uzun süre kullanıldıktan sonra yüzeyi çok bozulacak olursa, basit bir tamirle diğer kaplamalara ( parke veya asfalt ) temel görevi yapabilir. Kendi kendine de temel görevi yapar. Diğer kaplama tiplerine göre en önemli özelliklerinden biri de temel ve aşınma tabakasının aynı malzemeden ve genellikle tek tabaka halinde yapılabilmesidir.
• Ülkemizin birçok bölgesinde beton dökümü için inşaat mevsimi daha uzun sürelidir. Asfalt kaplamanın aksine ıslak zeminde de döküm yapılabilir.
• Betonda kullanılan çimentonun hammaddesi tamamen yerlidir.

Rijit Üstyapıların Dezavantajları

• Projede veya inşaatta yapılacak küçük bir hata veya ihmal, trafik ile ilgili olmadan, kaplamanın çabuk bozulmasına sebep olan çatlakların oluşmasına sebebiyet verebilir. Priz sırasındaki rötre ve diğer ısı değişiklikleri çatlakların oluş nedenlerindendir. Ayrıca don olaylarının tekrarlanması durumunda, çatlamış olan kaplama tamamen bozulabilir.
• Yapım sırasında ve beton prizini tamamlayıncaya kadar yol trafiğe kapalı kalacaktır. Bu süre yaklaşık bir aydır. Tamir ve bakım yapılırken de aynı sakınca ortaya çıkmaktadır.
• Asfalt kaplamanın aksine trafik altında çalışmaya elverişli değildirler. Trafiğe açık bir yolda uygulanmaları halinde servis yolu inşaasını gerektirirler. Bu ayrıca bir masraf ve zorluklar doğurur.
• Beton yollar alt tesisler bakımından zorluklar çıkarır. Beton yolların yapımından sonra doğalgaz, kanalizasyon, su ve telefon tesislerinin yapım ve tamirleri çok zor yapılır. Yeraltı tesislerinde oluşacak arızaların yerlerini bulmak zordur.

Beton Yollar ve Asfalt Yolların Karşılaştırılması

• Açık rengi dolayısıyla güneşte göz kamaştırmalarına neden olurlar. Betona boya karıştırılıp, renkli yol yapılarak bu sakıncalar giderilebilir.
• Derzlerin varlığı ve kaplama yüzeyinde kaymaya karşı direnç sağlanması için oluşturulan yivler gürültü yapmakta ve sürüş konforunu azaltmaktadır.
• Derzlerin yapımı ve bakımı büyük özen ve tecrübe gerektirmektedir.
• Aşınma etkisi ile kaygan hale gelir. Ancak, aşınma uygun malzeme kullanılarak geciktirilebilir. Ayrıca her iki tip kaplamada da bu sakınca vardır.
• Temel ve aşınma tabakası aynı cins malzemeden olduğu için, eskiden mevcut bir yolun kalitesini iyileştirmede ekonomik olarak kullanılamaz.
• Rijit üstyapıların diğer önemli bir sakıncası da, küçük periyotlu günlük ısı değişikliklerinden kaynaklanan, plak içi sıcaklık eşitsizliğidir. Güneş ışığına doğrudan maruz kalan plağın üst yüzeyi alt yüzeyine göre daha çabuk ısınır. Isı yükselmesi yavaş yavaş derinlere doğru iner. Alt yüzeyinin derecesi maksimum değerine üst yüzeyinden birkaç saat sonra erişir. Kaplamanın kalınlığına göre, plağın alt ve üst yüzeyleri arsındaki sıcaklık farkı 300 °C’ye kadar çıkabilir.

Beton Yolların Sağlaması Gereken Zorunluluklar

Güvenlik Zorunluluğu

Yolda görüş uzaklıkları yeterli olmalı ve yolun kaplaması her türlü hava koşullarında kolayca görülebilmelidir. Taşıt sürücüsü fren yaptığı zaman yol yüzeyi ile tekerlek arasında yağışlı havada bile, büyük bir aderans sağlanmalıdır.

Konfor Zorunluluğu

Yol yüzeyinde büyük girinti ve çıkıntılar olmamalıdır. Yol yüzeyindeki dalgalanmalar, taşıtın düşey yönde sarsılmasına ve seyir gürültüsünün artmasına sebep olur. Gürültü ve sarsıntı konfor bozucu, insanları rahatsız edici ve yorgunluk vericidir.

Ekonomik Olma Zorunluluğu

Yol sağlam olmalı, uzun yıllar kalitesini koruyabilmeli, yapım ve giderek daha büyük önem kazanan bakım masrafları az olmalı, taşıt işletme giderleri ve trafik kazalarının maliyeti düşük olmalıdır.

Beton Yollarda Kullanılan Malzemeler

Çimento

Çimento; su ile karıştırıldığında az veya çok akıcı niteliğe kavuşan, sadece suyun etkisi ile priz yapan, katılaşan ve sonuçta sertleşen ince taneli malzemelerdir. Çimentonun bileşimine giren klinker, puzolan, cüruf, tras, alçı taşı, alçı ve uçucu küllerin doğal olarak az veya çok oranda hidrolik veya puzzolanik özellik göstermeleri gerekir.

Çimentonun karışımdaki ana görevi; katılaşacak betona mekanik mukavemet sağlamaktır. Beton malzemesinde rötre, çimentonun su ile temasında başlar ve belirli bir süre sonra hızla gelişir. Betonun taşınması ve kalıba yerleştirilmesi, bu bakımdan hızla gerçekleştirilmelidir. Priz süresi, ısı oluşması ve malzemenin büzülmesi büyük ölçüde çimento bileşenlerinin oranlarına ve tane inceliğine bağlıdır.

Agrega

Betonun hacim olarak % 60–75 ini, ağırlıkça da 4/5 ini agrega oluşturur. Beton agregası doğal kum ve çakıl karışımlarından, ayrıca yapay kırmataş (mıcır) malzemelerden meydana gelir. İstenilen boyutların elde edilebilmesi için iri taş kütleleri konkasörde kırılıp, agrega daha ufak dane boyutuna indirgenir. Bu durumda daneler köşeli ve pürüzlü yüzeyli olup, kırmataş-mıcır veya kırma kum adlarını alırlar. Beton üretimine uygun nitelikteki bir agrega temiz, sert ve sağlam olmalı, suyun etkisi ile yumuşamamalı ve dağılmamalıdır.

Karışım Suyu

Standartlarda betonarme betonunda kullanılacak karma suyunda asitli ortam bulunmaması yani pH değerinin 7’nin üstünde olması istenmektedir. Karma suyundaki asitli ortam, çürümüş bitki köklerinden oluşan hümik asitten kaynaklanır. Bu asit de piriz olayını geciktirir.

Endüstriyel bölge atık sularında rastlanabilecek ağır metal oksitleri ve tuzları (Hg, Pb, Zn) priz süresini etkiler. Deterjan ve likit yağ kirlenmeleri, karma suyunun priz, katılaşma ve sertleşme üzerindeki rolünü geriletir.

Manganez, magnezyum, amonyum ve tuzları, hidrate olmuş çimento bileşenlerini iyon değişme yolu ile tahrip eder. Donatı demirlerinin paslanmasına yol açacak klor ve sülfat iyonlarının üst sınırları sırasıyla 0,5 gr/lt ve 1 gr/lt dir. Aşındırıcı özellik taşıyan karbonik asit ve priz geciktirici yağların karma suyunda bulunmaması gerekir.

Donatı

Eğilme momentleri nedeniyle oluşan çekme gerilmelerinin beton yerine donatı ile karşılanması öngörülür. Betonun çekme gerilmeleri altında direnci, basınç gerilmelerine göre çok azdır. Basit çekme altında betonun direnci, basit basınç altındaki direncinin 1/10-1/12’si düzeyindedir. Bu yüzden taşıyıcı bir yapı elemanının kesitinde çekme gerilmelerini alacak şekilde, çekme bölgelerine çelik çubuklar yerleştirilir.

Beton ile çeliğin aralarındaki aderans nedeniyle beraber çalıştığı durumda, çekme gerilmelerinin tamamı donatı tarafından, basınç gerilmelerinin tümü veya önemli bir kısmı beton tarafından alınmaktadır.

Yol betonlarında kullanılan donatıların diğer önemli bir işlevi de, betonun rötresinden kaynaklanan şekil değiştirmelerin ve kılcal çatlakların, beton ve donatı arasındaki aderansın yardımıyla üniform olarak dağıtılmasıdır.

Beton yol inşaatında diğer bir donatı kullanma alanı da derzlerdir. Düşey yük transferi sağlanması için kayma demirleri kullanılır. Bu demirlerin çapları plağın kalınlığına bağlı olarak 20 mm den fazla seçilir. Boyları genellikle 80 – 100 cm dir. Demirin yüzeyi kaymayı sağlamak için nervürsüz olmalıdır.

Sertleşmiş betonun içinde, plağın genleşmeden kaynaklanan şekil değiştirmesine engel olmamak için, plastik veya bitümlü bir film ile kaplanmış olmalıdır. Derzlerin ve çatlakların zamanla açılıp genişlemelerini önlemek amacıyla kullanılan donatılara bağlantı demiri denilir. Yüksek aderanslı olan bu tip donatılar genellikle 12 mm çaplı ve en az 80 – 100 cm uzunluğundadır.

Beton Katkı Maddeleri

Çimento ağırlığının en çok %5 i kadar bir oranda betona eklenen kimyasal katkı maddeleri, betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya betona ek yeni özellikler kazandırmak amacını taşırlar.

Katkı ürünleri şu gruplar içinde toplanabilir:

• Akışkanlaştırıcı (su kullanımını azaltıcı) katkılar.
• Süper akışkanlaştırıcı katkılar.
• Priz hızlandırıcı katkılar.
• Priz geciktirici katkılar.
• Hava sürükleyici katkılar.
• Geçirimliliği azaltıcı katkılar.

Beton Yol Neden Avantajlıdır?

Peki, Türkiye’de Neden Asfalt Yol Kullanılmıyor?

Aslında yavaş yavaş kullanılmaya başladı. Hatta Afyonkarahisar’da 2004 yılında deneme amacıyla Türkiye’de ilk beton yolu yapıldı ve bozulma olmadan 11 yılını sapasağlam tamamladı. Bunun üzerine Eskişehir’de de 2 km uzunluğunda 40.000 m beton yol yapıldı ve bu çalışmayla Türkiye’de de beton yol yapımının yaygın olarak kullanılabileceğini, teknik ve ekonomik olarak asfalt yol ile karşılaştırıldığında beton yolun daha verimli ve kullanışlı olduğu gösterildi. Ve ayrıca 2017’de “beton yol” Karayolları’nın şartnamelerine girdi. Ve bundan sonra müteahhitler, ihalelere beton yol teklifi verebilecek.

Kaynak: Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği, Niçin Beton Yol?