BETON DÖŞEMELERDE YÜZEY ÇATLAK DERİNLİĞİ TAHMİNİ İÇİN ULTRASONİK ATIMLI DALGA HIZI ÖLÇÜM TEKNİKLERİNİN VERİMLİLİĞİNİN BİR ARAŞTIRMASI

AN INVESTIGATION OF EFFICIENCY OF ULTRASONIC PULSE VELOCITY MEASUREMENT TECHNIQUES FOR DEPTH ESTIMATION OF SURFACE CRACK IN CONCRETE SLABS

Özet

Beton, inşaat sektöründe en çok kullanılan yapı malzemesidir. Ana karışım unsurları agrega, çimento ve su olan, bu unsurlar ile birlikte kimyasal katkılar, uçucu kül gibi bağlayıcı malzemelerin belirli bir oranda karıştırılması ile üretilebilen kompozit bir malzemedir. Yüksek basınç dayanımı ve durabilite, yangına karşı dayanıklılık gibi birçok avantaja sahiptir. Ayrıca hemen hemen her geometrik şekilde kalıplara dökülerek farklı yapı elemanı tasarım gereksinimlerini karşılayabilmektedir. Ancak deprem, çatlak oluşumu, korozyon, karbonasyon, pullanma ve kimyasal ve fiziksel bozulma gibi farklı çevre etkileri nedeniyle betonun yapısında hasarlar meydana gelebilir. Bu faktörler betonun yapısında kusur ve süreksizliklere yol açmaktadır. Bunların sonucunda yapının hizmet ömrü önemli ölçüde kısalabilmektedir. Bu sebeple betonun yapısındaki kusur ve hasarların tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri ile erken teşhis edilmesi, hızlı önlem ve iyileştirme faaliyetleri gerçekleştirilebilmesi hayati önem taşımaktadır. Bu çalışma sertleşmiş betonda yüzeye dik ve içi hava dolu çatlak derinliğinin tahmini için uygulanan bazı ultrasonik atımlı dalga hızı ölçüm tekniklerinin konvansiyonel betonlarda verimliliğinin araştırmasını içermektedir. Böylece atım geçiş mesafesi ve çatlak derinliğindeki değişimin derinlik ölçüm verimliliğine etkisinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaç için laboratuvar ortamında üretilmiş beton döşeme numunesi ve kullanılmakta olan beton yaya yolu üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Öncelikle beton yüzeye dik çatlak modelinin elde edilmesi için bir beton döşeme numunesi dökülmüş ardından taze halde döşeme yüzeyine dik iki farklı derinliğe sahip plastik bir malzeme batırılarak numune sertleşmeye bırakılmıştır. Bir gün sonra, dikey çatlak modelini tamamlamak için plastik eleman döşeme numunesinden çıkarılmıştır. Böylece boyutları, karışım tasarımı, dayanımı ve çatlak derinliği önceden bilinen numuneye ultrasonik atımlı dalgalar yüzeyden iletim yöntemi ile uygulanmıştır. Bunun dışında, kullanılmakta olan ve elmas kesici ile daha önceden belirli bir derinliğe kadar kesilmiş beton bir yaya yolu yüzeyinde düşük kaliteye sahip beton konumlarının saptanması için yüzey haritalandırma uygulaması gerçekleştirilmiştir. En önemlisi, bu dikey kesikler birer çatlak gibi düşünülmüş, çatlak derinliğinin tahmini için laboratuvar ortamında döşeme numunesi üzerinde uygulanan ve verimliliği yüksek olduğu görülen olası yüzeyden iletim tekniklerinin sahada kullanılmakta olan bu beton yol üzerinde de yüksek verimlilikle uygulanabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır.

Abstract

Concrete is the most used material in the construction industry. It is a composite material made by mixing aggregate, cement and water, which are the main components, sometimes including chemical admixtures and cementitious substances such as fly ash. It has numerous advantages such as high compressive strength, exceptional durability and fire resistance. Significantly, it is able to mold into almost any shape of a structural component to comply with diverse design requirements. On the other hand, due to numerous external and internal factors such as earthquake, storm, excessive loading, aging, thermal stresses, carbonation and AAR, crack formation may occur in concrete structure. These factors are the cause of discontinuity and defects in concrete. At the end, service life of the structure will drastically decrease. Therefore, early detection of the concrete damage by using non-destructive and together with destructive inspection techniques are vital important to take rapid prevention and treatment actions. This research study involves an investigation of efficiency of ultrasonic pulse velocity measurement techniques to estimate depth of crack perpendicular to the surface inside hardened concrete. Thus, It was aimed to investigate the effects of transmission distance change during the crack depth measurement. For this purpose, experiments were conducted using a concrete slab specimen and an in-situ plain concrete pathway. First of all, the slab specimen was prepared to replicate vertical crack by inserting a vertical plastic material having two different depths in the fresh concrete surface while casting. After one day, the plastic component was removed from the slab to simulate the vertical crack. In this way, it was objected to investigate the most efficient vertical crack depth measurement technique by applying surface transmission of ultrasonic pulsed waves on the specimen, whose dimensions, mixture content, compressive strength and crack depth were known. Apart from these, experiments such as surface mapping were performed to detect inferior quality locations on the surface of an in-situ plain concrete pathway cut to a certain depth by diamond type cutter. Most significantly, perpendicular cut of the pathway was considered vertical crack and it was aimed to investigate reliability and applicability of the most efficient techniques from the studies to estimate the in-situ concrete crack depth.