1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer

Telefon: (0472) 215 79 42

Kalite Ve Güvenin Eseri

Beton Otoyolların Yapım ve Tasarımında Son Gelişmeler
Bozulmuş Asfaltın Üstüne “Çok İnce Beton Kaplamalar”
Beton Yüzeyler Karayollarında Sürüş Gürültüsünü Azaltıyor
Beton Yollar Trafik Sorununa Bir Çözüm Sunabilir mi?

Almanya’daki Beton Otoyolların Yapım ve Tasarımında Son Gelişmeler * 

Çeviren : İnş. Y. Müh. Tümer Akakın – THBB Teknik Ofis Sorumlusu

Özet

Almanya’da, ortalaması 11.5 – 13 Ton dingil yükünü bulan ağır trafik altındaki otoyolların yapımında yıllardır beton kullanılmakta ve başarılı sonuçlar alınmaktadır. Yüzey dayanıklılığı ve kayma dayanımı yüksek, sürüş gürültüsü çok düşük olan bu beton yolların servis ömrü 25-40 yıl arasındadır.

Beton kaplamalar genleşme derzsiz veya donatısısz olarak üretilebilmektedir. Enine derzler her 5 Metre’de bir bırakılmakta, enine derzler bağlantı demirleriyle, boyuna derzler ise donatıyla sabitlenmektedir.

En yoğun ve ağır yüklü trafikte beton yolların kalınlığı çimento stabilizasyonlu temelde 260 mm, agregalı temelde 300 mm’dir. Kayar kalıp makineleri genel olarak iki tabaka halinde betonu yerleştirir. ABD’deki AASHO yol testlerindeki sonuçlara ve deneyimlere dayanarak, otoyollar çimentolu temel veya asfalt üzerine yerleştirilmeye başlanmıştır. Almanya ‘da Amerika’ya göre daha geç bir tarihten, 1982 yılından bu yana kayar kalıp sistemleri kullanılmaktadır. Eski beton yol kaplamaları kırılarak temelde kırma taş agregası ve yeni beton yapımında agrega olarak değerlendirilmektedir.

Giriş 

Almanya‘da G. Daimler ve C. Benz tarafından ilk otomobilin üretildiği yıllarda (1888), ilk beton yol da Breaslau’da (şimdi Polonya’da) yapılmıştı. 1934‘den itibaren otoyolların yapımında da beton kullanılmaya başlandı. 

1960’ lara kadar, çimento içermeyen alt temelle, çelik donatılı, enine derz aralıkları 7.5 Metre ile 10 Metre arasında değişen, genleşme derzli beton yollar yapıldı. 1972 yılında, ısı ve nem değişikliğinin eğilme üzerine etkisi ile ilgili olarak yapılan araştırmalara dayanarak, genleşme derzleri olmayan ve 5 Metre’lik döşemelerin kullanılacağı yeni bir yol yapım yöntemi bulundu. 

Sonraki yıllarda, AASHTO yol testlerinden edinilen deneyimlere de dayanılarak, otoyol kaplamaları çimentolu temel veya asfalt temel üzerine yerleştirilmeye başlandı. Beton yol yapımında Almanya’da Amerika’ya göre daha geç bir tarihte, 1982 yılından itibaren kayar kalıp kullanımı başladı. Bu gecikmenin temel nedeni, bağlantı demirleri ve boyuna demirlerin yerleştirilmesindeki güçlüktü. Ancak, makina teknolojisindeki ilerlemelerle bu sorun büyük ölçüde çözüldü. 

Almanya Avrupa’nın ortasında yer aldığından, oldukça yoğun bir trafik yükü altındadır. (Otoyollarda ortalama 8000 kamyon /gün) Dingil yükleri 11.5 Ton’dan 13 Ton’a kadar değişiklik gösterebilmektedir. Bu nedenle, özellikle Doğu Almanya’daki yeni yol projelerinde beton yollar tercih edilmektedir.

Yapım Yöntemleri ve Tasarım

Yukarıda değinilen, “beton yol yapımında her 5 Metre’de bir enine derzler ve genleşme derzleri bırakılması” yönteminin tercihinde aşağıdaki etkenler rol oynamaktadır:

1. Isı ve nem yüzünden oluşan eğilme gerilmelerinde düşüş,
2. Derz aralıkları çok az bırakılıp, agrega kenetlenmesi sağlanarak, derz dolgusu üzerindeki gerilmelerin azaltması.

Image


 Derzlerde yük aktarımının sağlanması ve iki döşeme arasında kot farkı oluşmasını engellemek amacıyla, her 250 mm’de bir bağlantı demirleri yerleştirilmiştir. Trafiğin daha hafif olduğu şeritlerde bağlantı demirleri 500 mm’ye kadar çıkan aralıklarla yerleştirilmiştir. Bağlantı demirleri 25 mm kalınlığında ve 500 mm uzunluğundadır. Ayrıca 0.3 mm kalınlığında bir plastikle kaplıdır. Boyuna derzlerin açılmasını engellemek için 20 mm kalınlığında 800 mm uzunluğunda nervürlü plastik kaplı donatılar yerleştirilmektedir. Kesilerek yapılan dezlerde her beş metrede 3, inşaat derzlerinde ise her beş metrede 5 adet kullanılmaktadır. 

Bugün beton yol yapımında 3 farklı tasarım yöntemi kullanılmaktadır. Bunlar, Çimentolu Temel Üzerinde Beton Kaplama, Geotekstiller ve Çimentolu Temel Üzerinde Beton Kaplama ve Kırma Taş Agregalı Temel Üzerine Kalın Beton Yol Kaplaması’dır. 

Çimentolu Temel Üzerinde Beton Kaplamalar

Önce çimentolu temel yerleştirilir. Üzerine beton kaplaması dökülür. Beton yol kaplamasıyla temel arasında, derzlerde daha gevşek olmak üzere bir bağ oluşur. Suyun aşağı tabakalara doğru geçerek, temelin erozyonuna neden olmaması için çimentolu temelde 15 N/mm2’lik bir dayanım öngörülmüştür. 

Image

Bu dayanım, alt temelde büyük çekme ve gerilmelere, sonuç olarak geniş açılmalara neden olur. Bu nedenle alt temelde ince kesikler açılarak, çatlamaların aynı yerde toplanması sağlanmalıdır.Temel, yük altında bu noktalardan kırılır ve derz tam olarak oluşur. Kaplamada ise aynı noktalarda beton taze haldeyken veya sertleştiğinde kesilerek derz bırakılır. 
Bu yöntemin en büyük avantajı, enine derzlerin eşit olarak açılmasını sağlamasıdır. Bir dezavantajı ise yazın yerleştirilen betonlarda güçlü güneş ışınları altında yüksek eğilme gerilmelerinden dolayı ilk gecede boylamasına çatlakların oluşmasıdır. Bunu engellemek için yüzeydeki yüksek ısı oluşumunu engellemek gerekir. Bu da, beyaz renkte kür malzelmeleri kullanılarak sağlanabilir.

Geotekstiller ve Çimentolu Temel Üzerinde Beton Kaplaması

Beton yollarda kullanılan geotekstil malzemeleri, örülmemiş halde 500 gr/m2 ağırlıkta kullanılan ve polipropilen veya poli-etilenden oluşan malzemelerdir. Bu malzeme beton dökümünden önce çimentolu temel üzerine serilerek sabitlenir. Beton dökümü yapacak araçlar bu kumaşın üzerinden geçecekse büyük özen gösterilmelidir. Bu geçişlerde oluşabilecek çatlamalar geotekstilin iki tabakayı birbirinden ayırma özelliğini kaybettirecek ve çatlamaların üst yüzeyde de oluşmasına neden olabilecektir. Bu tip tasarımlarda çimentolu temellerde derz yapılmaz. Geotekstil çimentolu temelin erozyonunu engeller ve iki tabaka arasına girmesi muhtemel suyun, kaplamaların yanından atılmasını sağlar.

Kırmataş Agregalı Temel Üzerine Kalın Beton Yol Kaplaması

Üçüncü seçenek, beton otoyolların altına kırma taş agregalı temel serilmesidir. Bu temel, en az 300 mm kalınlığında ve çok geçirgen yapıda olmalıdır. Böylece derzlerden veya yanlardan gelen suyun yukarıya pompalanması engellenecektir.

Beton yollarda Portland Çimentosu (32.5 - CEM I 32.5) kullanılır. Çimento için bazı ek koşullar da vardır. Çimento çok ince olmamalı ve 2 saatten önce priz almamalıdır. 1980’lerde 5 – 10 yıllık beton yollar üzerinde çatlamalar görüldü. Bu çatlaklar büyüyerek yolun bozulmasına neden oldu. Hasarlı yolların tümünde Na2O miktarı % 1-1.4 arasında olan çimentolar kullanılmıştı. Bu çatlamaların alkali agrega reaksiyonundan kaynaklandığı tam olarak doğrulanamadı. Çünkü, agregalar farklı kaynaklardan elde edilmişti. Yüksek alkali miktarından oluşan reaksiyonlar sonucu iç ve dış gerilmeler artmaktadır. Bu olaylardan sonra alkali oranı % 1’ in altında çimentolar kullanılmış ve bir daha bu olaylarla karşılaşılmamıştır.

Beton yol yapımında kullanılan agregaların niteliğinde yapısal betondaki kullanımdan daha sıkı şartlar getirilmektedir. Betonun üst kısmında bulunan bölümde an az % 50’si 8 mm’nin üzerinde büyüklükte olmalı ve agregaların en az % 35'''' i kırılmış olmalıdır. Buna ek olarak, donma - çözülme ve aşınmaya karşı dayanıklılık kontrolü, yapısal betona göre daha dikkatli yapılmak durumundadır. 
Betonda en az % 4 sürüklenmiş hava bulunmalıdır. Sürüklenmiş hava kabarcıkları arasındaki boşluklar 0.2''''mm den daha fazla olmamalıdır. 

Yüzey Bitirmesi

Beton yol aşağıdaki üç şartı sağlamalıdır;
1. Yüksek kayma direnci
2. Yüzey düzgünlüğü
3. Düşük sürüş gürültüsü
Beton yol yerleştirilmesinin son adımında yüzey bitirmesi yapılır. İlk etapta kayar kalıp makinesi tarafından enine yapılan bitirmeden sonra, boyuna 300 g/m2 ağırlığında bir telis beton üzerinde çekilerek son bitirme yapılır. Bu, yüksek kayma dayanımı sağlar ve gürültüyü azaltır. Beton yolda lastik gürültüsünü azaltmanın diğer yolu ise beton yolu iki tabakaya ayırıp, üst tabakada maksimum agrega boyutunu düşürmek ve priz geciktirici uygulanmış üst tabakayı alt tabaka prizini aldıktan sonra uzaklaştırmaktır.

Bu işlemler farklı yüzey bitirmesi yapacak makineler gerektirir. 15 yıl trafik altında kalan betonun üstteki harç fazı aşınacak ve küçük agregalar yüzeyde açığa çıkacaktır. Bu da yıllar sonra kayma dayanımını daha da iyileştireceği gibi gürültüyü de azaltacaktır. Yüzeydeki harç tabakası hemen beton dökümünden sonra priz geciktiricilerin yüzeye sürülmesi ile alınabilir. Buna “görünür agregalı beton” da denir. Genel olarak 2000 g/cm2 ağırlığındaki bir fırça ile bitirme yapılarak hedeflenen gürültü düzeyinin yakalanabildiği kanıtlanmıştır. 

Kür

Çimento eğer yeterli miktarda su ile temas etmezse hidratasyon gerçekleşmez. Bu nedenle yerleştirmeden hemen sonra yüzeye kür katkıları uygulanır. Özellikle yüksek sıcaklıklarda veya rüzgarlı ortamlarda ek olarak yüzeye su kürü uygulanır. 1980’lere kadar beton dökülen yolların üzerine çadır uygulaması yapıldı. Bu şekilde güneş ışınlarının ısıtma etkisinden beton korunmak istendi. Fakat çadırın uçması veya içinde suyun yoğunlaşması nedeniyle yol yüzeyinde bozukluklara neden olabildiği görülmüştür. Güneş ışınlarından kaynaklanan ısınmaya karşı suyun büyük faydası görülmüştür. Ayrıca, beyaz pigmentli kür maddeleri de çatlamaları azaltmaktadır.

Derzler

Çatlakların erken yaşta oluşmasını engellemek için enine ve boyuna derzler, genellikle 3 mm genişliğinde ve mümkün olan en kısa zamanda kesilmelidir. Enine derzlerde plak kalınlığının % 25’ine, boyuna derzlerde ise % 45’ine kadar kesilir. Derz kesme makinalarının su soğutmalı elmas uçlu olanları kullanılır. Bu işlem sırasında oluşan sulu beton artığı temizlenir. Derz doldurulmadan önce 15-35 mm derinliğe kadar 6-15 mm arası genişliğe kavuşturulur. Kullanılan derz dolgu malzemesi genellikle bitümen  veya neoprane türündedir.

Derzlerdeki en büyük sorun iki ayrı yaştaki beton arasındaki derzlerde görülür. Bu problemi çözmek için gece vardiyasıyla çalışılarak, sürekli döküm yapılıp, iki ayrı yaştaki betonun derzle ayrılması engellenir.

Yönetmelikler

Almanya’da beton yollar Alman Beton Yollar Şartnamesi’ne göre yapılmakta ve müteahhit tarafından 5 yıllık bir garanti sağlanmaktadır. Böylece müteahhidin kullanması muhtemel ucuz işçilik ve malzeme kalitesizliğinden kaynaklanabilecek sorunların da önüne geçilmiş olmaktadır. 


Almanya’da yapılan beton yollarda uygulanan kalite ve performans denetimleri şöyle sıralanabilir: 

1. Üretici firma, agrega , çimento ve katkıları kendi iç denetimiyle denetler.
2. Firma, yılda iki kez dış denetimden geçer.
3. Yolun yapımı sırasında müteahhit firma dayanım, kayma dayanımı, yol kalınlığı, düzgünlük özelliklerini denetler.
4. Yol, teslimden önce yeterlilik deneylerinden geçirilir.
5. Kontrol deneylerinde her 1000 m2’den bir karot alınarak, yolun kayma dayanımı, yüzey düzgünlüğü, basınç dayanımı ve kaplama kalınlığı incelenir.

Geri Dönüşüm

Otoyol yüzeyleri yenileneceğinde 30-40 yaşındaki yollar kırılarak agrega haline getirilir. Bunun bir kısmı çok ince malzeme çimentolu temel yapımında, kalanı ise agrega boyutlarına göre ayrılarak yüzeyde kullanılacak beton haricinde, normal kumla karıştırılarak beton yapımında kullanılır. Az miktardaki derz dolgusunun beton üzerinde fazla bir etkisi olmamaktadır. Beton geri dönüştürülürken çene tipi yerine, çarpma kırıcısı kullanılmalıdır.

Hızlı Kaplama

Beton yollarda onarım işlemleri, yeni katkı teknolojileri ile çok kısa sürelerde tamamlanabilmektedir. 360-400 kg/m3 , 0.4 su çimento oranı ile 12/N/mm2 değeri elde edildiğinde yol trafiğe açılabilmektedir. Yüksek akışkanlaştırıcılar kullanılmakta 6 saatte trafiğe rahatlıkla açılabilmektedir. Beton, içten vibratörlü yüzey mastarlarıyla bitirilmeli, ayrıca yüzey şekillendirilmesi ve derzler yol açılmadan önce yapılmalıdır.

Sonuç

Almanya’da beton yol yapımı konusunda kaydedilen gelişmeler uzun yıllar süren araştırmaların sonucudur ve bu araştırmalar aralıksız sürmektedir. Son yıllardaki beton yol konulu araştırmalarda, özellikle aşağıdaki iki konu üzerinde yoğunlaşılmaktadır:

· Beton yüzeyinin dayanıklılık özellikleri
· Kayma dayanımında kum özelliklerinin etkisi

Kaynaklar

1. FLEISCHER, W., SODEIKAT, Ch., SPRINGENSCHMID, R. Conclusions from the longtime behavior of cement-bound road bases. Proceedings, 7th International Symposium on Concrete Roads, 3-5 October 1994 Vienna. Session 1, Design and Performance, pp. 55-60, AIPCRñPIARC 1994.
2. BLESSMANN, W., FLEISCHER, W., WIPPERMANN, D. Concrete pavement on a crushed aggregate unbound roadbase, a new design for heavy-traffic motorways. Proceedings, 8th International Symposium on Concrete Roads, 13-16 September 1998, Lisbon, Theme I, Quality Assurance and Specifications, pp. 35-44, AIPCRPIARC 1998.
3. SPRINGENSCHMID, R., FLEISCHER, W. Influence of cement on the durability of concrete pavements. Proceedings, 7th International Symposium on Concrete Roads, 3-5 October 1994 Vienna. Session 1, Design and Performance, Session 6, Materials and Concrete Technology, pp. 89-95, AIPCR-PIARC 1994.
4. FLEISCHER, W. Influence of the cement on shrinkage and swelling of concrete. Doctoral thesis, Technical University of Munich, 1992. Schriftenreihe: Reports of the Institute of Building Materials, Technical University of Munich, Editor R. Springenschmid, 1991, H. 1.
5. VON WILCKEN, A., FLEISCHER, W. The use of slipform technique for traffic infrastructure construction. Proceedings, 8th International Symposium on Concrete Roads, 13-16 September 1998, Lisbon, Theme II, Progress in Concrete Road Materials and in Construction Processes, pp. 89-97, AIPCR -PIARC 1998.
6. FLEISCHER, W., GROSSMANN, D., M÷SCHWITZER, H. Neuerungen bei Fahrbahndecken aus Beton, Teil 1: Grundlagen und Vorschriften, Teil 2: Baumaflnahme A 4. Beton 50 (2000) H. 7, pp. 376-380, H. 8, pp. 442-447.
7. SOMMER, H. Developements for the exposed aggregate technique in Austria. Proceedings, 7th International Symposium on Concrete Roads, 3-5 October 1994, Vienna. Session 8, Noise Reducing Surfaces, pp. 133-140, AIPCR-PIARC 1994. 8. SPRINGENSCHMID, R. AND HILLER, E. Influence of temperature during curing on stresses in concrete pavements. Proceedings, 8th International Symposium on Concrete Roads, 13-16 September 1998, Lisbon, Theme II, Progress in Concrete Road Materials and in Construction Processes, pp. 259-263, AIPCR-PIARC 1998.
9. Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflaechen, Ausgabe 2001, RStO 2001. Forschungsgesellschaft f¸r Strassen und Verkehrswesen, FGSV Verlag, Köln, Germany, 2001.
10. Zusaetzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien fü¸r den Bau von Fahrbahn-decken aus Beton, Ausgabe 2001, ZTV Beton-StB 2001. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen, Abteilung Strassenbau. FGSV Verlag, Kˆln, Germany, 2001.
11. Zus‰tzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Fugenfü¸llungen in Verkehrsfaechen, Ausgabe 2001, ZTV Fug-StB 2001. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen, Abteilung Strassenbau. FGSV Verlag, Köln, Germany, 2001.
12. Zusaetzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Bauliche Erhaltung von Verkehrsfl‰chen - Betonbauweisen, Ausgabe 2001, ZTV BEBStB 2001. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen, Abteilung Strassenbau. FGSV Verlag, Köln, Germany, 2001.
13. SPRINGENSCHMID, R. and FLEISCHER, W. Zur Technologie der Wiederverwendung von altem Straflenbeton. Strasse + Autobahn 44, (1993) H. 12, pp. 715-718.
14. FRANKE, H. J. Recycling concrete pavements in motorway construction. Proceedings, 7th International Symposium on Concrete Roads, 3-5 October 1994, Vienna, Session 3, Reconstruction: Recycling, Stabilization, pp. 129-134, AIPCRPIARC, 1994.
15. SOMMER, H. Recycling of concrete for the reconstruction of the concrete pavement of the motorway Vienna - Salzburg. Proceedings, 7th International
Symposium on Concrete Roads, 3-5 October 1994, Vienna, Session 3, Reconstruction: Recycling, Stabilization, pp. 173-177, AIPCR-PIARC, 1994.
16. SPRINGENSCHMID, R. Möglichkeiten und Grenzen für die Wiederverwendung von Beton aus Fahrbahndecken. Betonstrassentagung 1995. Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen, Schriftenreihe der Arbeitsgruppe Betonstrasslen, H. 22. Kirschbaum Verlag, Bonn 1996, pp. 35- 40.
17. SPRINGENSCHMID, R.; SODEIKAT, CH. High-quality concrete with recycled aggregates. Proceedings, 8th International Symposium on Concrete Roads, 13. ñ 16. September 1998 Lisbon. Theme V, Safety and Environment, pp. 191-194, AIPCR-PIARC, 1998.

(*) “The Indian Concrete Journal” (Şubat 2002) dergisinde yayınlayan aynı başlıklı yazıdan özetleyerek Türkçe’ye çevrilmiştir  

Ünlü Sözler

Silginiz kaleminizden önce bitiyorsa, yanlışınız çok demektir.