PROF DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN / ODTÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

LİMAN ÜSTYAPILARI İÇİN BİR ALTERNATİF: YÜKSEK SIKIŞTIRILMIŞ BETON KAPLAMALAR

SSB Yollar ve Türkiye’deki Uygulamaları

Silindirle sıkıştırılmış beton (SSB), uygun bir agrega gradasyonu, çimento ve sudan oluşan sıfır kıvamlı bir betondur. Geleneksel betona kıyasla daha az çimento ve su miktarına sahip olması ve daha fazla ince agrega içermesi nedeniyle SSB’ler isminden de anlaşılacağı üzere taze halde iken çelik tamburlu silindirleri üzerinde taşıyabilecek kadar katı ve kuru bir kıvama sahiptirler. Bu nedenle SSB’ler uygulama aşamasında geleneksel asfalt yol uygulamalarına benzer yerleştirme ve sıkıştırma işlemlerine tabi tutulmaktadırlar [1].

SSB’lerin yol yapımında bir malzeme olarak kullanımı 1970'lerde Kanada'da başlamıştır. Sonrasında, kullanımı bir miktar azalmış olsa da 2000’li yıllardan itibaren, ağır yüklere karşı sağlamlığı, zorlu iklim koşullarına dayanıklılığı ve bunların inşaat hızı ile ekonomisiyle birleşmesi sayesinde kullanımı giderek artmıştır. Bu özellikler, SSB kaplamaları park ve depolama alanları; liman, intermodal ve askeri tesisler, otoyol banketleri, caddeler ve otoyollar için mükemmel bir alternatif haline getirmektedir. Ayrıca, SSB kaplamalar, kompozit üstyapı sistemlerinde bir temel malzemesi olarak da kullanılabilmektedir [1].

SSB kaplamalar ülkemiz gibi esnek (asfalt) yol uygulamaları ile ön plana çıkan ve rijit (beton) yol uygulamalarında gerekli ekipman ve işçilik tecrübesi bulunmayan ülkeler için rijit üstyapılara geçişte büyük avantaj sağlamaktadır [2]. SSB’lerin sağlamış olduğu diğer avantajlar şu şekilde sıralanabilir.

• Özel ekipman, nitelikli ekip ile hızlı uygulanıyor olması,

• Geleneksel beton yola göre çok daha hızlı uygulanabilmesi ve yolun trafiğe daha erken açılabilmesi

• Daha düşük çimento içeriği ile hem ekonomik ve sürdürülebilir etkinin sağlanması hem de daha az rötre çatlağına maruz kalması

• Geleneksel beton yol uygulamalarından farklı olarak özel bir kalıp ve bitirme tekniği istememesi ve kayma çubuğu ve bağ demiri gibi komşu plakalar arası yük transferini sağlayacak ekipmanlara ihtiyaç duymaması

• Sahip olduğu yoğun matrisi ile düşük geçirimliliğe sahip olması ve böylece çevresel koşullara daha dayanıklı hale gelmesidir.

Türkiye’de ise öncelikle baraj yapımında kullanılmaya başlanan SSB uygulamaları son yıllarda yerel yönetimler tarafından şehiriçi yol kaplamalarında kullanılmaya başlanmıştır. Türkiye'de ilk SSB kaplama yapımı 2009 yılında Antalya Büyükşehir Belediyesi tarafından Avrupa Birliği (AB) ECOLANES (Yüzey Ulaşımı için Ekonomik ve Sürdürülebilir Kaplama Altyapısı) projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir [2]. Son yıllarda, özellikle sunduğu ekonomik üstünlükler nedeniyle SSB kaplama türü birçok yerel yol idaresi tarafından tercih edilmektedir [3]. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı'na bağlı olarak çalışan Yerel Yönetimler Genel Müdürlüğü, 2018 yılından bu yana köy yollarında kullanılan üstyapılara ilişkin resmi istatistikler tutmakta ve Bakanlığın resmi internet sitesinde yayınlanmaktadır [4]. Resmi olarak açıklanan bu veriler dikkate alındığında, beton yol kaplamalarının payının son üç yılda %16’dan %19’a yükseldiği ve beton kaplamalar içindeki payı %2,5’ten %6,3’e yükselen SSB yol üstyapılarının da artışta olduğu görülmektedir. Bu web sitesinin sadece il yerel şehir yönetimlerinin verilerini derlediği ve henüz resmi istatistiklere sahip olmayan büyükşehirlerin verilerini hariç tuttuğu unutulmamalıdır. Bir bütün olarak düşünüldüğünde, yerel yollarda kullanılan SSB kaplama miktarının yaklaşık 5.000 km’yi aştığı tahmin edilmektedir. Yerel yol ağında sıklıkla kullanılan SSB yolların teknik özellikleri ve birim fiyat kılavuzları Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı tarafından Mart 2020’de resmi olarak yayınlanmış olması bu artışın nedenleri arasındadır.

Liman Yapılarında Kullanımı

SSB’nin yüksek yoğunluklu sericilerle üretilen bir çeşidi olan Yüksek Sıkıştırılmış Beton Kaplama (YSB)” (High Compacted Concrete Pavement) kaplamalar, sunduğu çok yönlü avantajlar sayesinde özellikle ABD’deki liman altyapılarında yaygın bir tercih haline gelmiştir [5]. YSB, geleneksel beton yol serim yöntemlerinden farklı olarak sıfır kıvamlı betonun, "yüksek yoğunluklu sericiler" olarak adlandırılan özel ekipmanlarla serilmesi ve yüzeyinin genellikle osilasyonlu silindirlerle düzeltilmesiyle elde edilir (Resim 1). Bu yöntemle imal edilen, YSB kaplamalar yüksek hızlı üretilebilmesi ve trafiğe erken açılabilmesi gibi nedenlerle zorlu liman koşulları ve intermodal tesisleri için de ideal bir çözüm sunmaktadır.

Resim 1. YSB İmalatında Kullanılan Yüksek Sıkıştırma Özelliğine Sahip Serici ve Osilasyonlu Silindir

YSB’nin limanlarda kullanımı 1980'li yıllarda başlamış olup, 2003 yılında Norfolk Uluslararası Terminalindeki ilk uygulamanın ardından kazandığı güvenle birçok liman tesisinde güvenle uygulanmaya başlanmıştır (Resim 2).Amerikan Beton Yol Birliği web-sitesinde bu uygulamalara dair detaylar belirtilmektedir [6]. Bu yazıda bu uygulamalardan bir tanesi olan dünyanın en büyük konteyner limanlarından olan Port Houston Bayport&Barbours Cut’a ait bazı detaylar paylaşılacaktır.

Resim 2. Çeşitli ABD Liman Uygulamaları [5]

Port Houston’daki Yüksek Sıkıştırılmış Beton (YSB) Kaplama Uygulaması

Houston Limanı'ndaki yeni terminal projesinde, YSB kullanımıyla (Resim 3) maliyeti etkin ve 30 yıllık servis ömrünü öngören uzun ömürlü bir çözüm elde edilmiştir [7]. Projede, farklı kalınlıklarda YSB tabakaları, çimento-kireç karışımı ile stabilize edilen taban zemini üzerine, geotekstil, kırma çakıldan imal edilen bir drenaj tabakası ve geri dönüştürülmüş beton agregası içeren bir çimento takviyeli temel tabakası üzerine yerleştirilerek, yapının dayanımını ve ömrünü artıracak bir üstyapı oluşturulmuştur (Şekil 1). Houston'ın agrega açısından fakir bir bölge olması nedeniyle, temel tabakasında geri dönüştürülmüş beton agregası kullanımıyla hem maliyet tasarrufu sağlanmış hem de çevresel etkiler azaltılmıştır. Bu sayede, iki konteyner sahasının genişletilmesi için yapılan ihalede, YSB kullanımı sayesinde yaklaşık %15'lik önemli bir maliyet avantajı elde edilmiştir. Projede, beton üretimi yerinde yapılıp tedarik edilerek çift katman (Resim 4) olarak inşa edilen 35 cm kalınlığındaki YSB tabakası için metrekare başına 38,89 dolar, 45 cm kalınlığındaki YSB tabakası için ise metrekare başına 48,46 dolar gibi uygun maliyetler oluşmuştur. Bu maliyetler, projenin toplam bütçesinde önemli bir tasarruf sağlamıştır.

Resim 3. Port Houston’daki Yüksek Sıkıştırılmış Beton (YSB) Kaplanmış Sahadan Bir Görünüm [6]

Şekil 1. Port Houston’da kullanılan YSB kesitleri (a) Zemin üzeri çoklu istiflenmiş konteyner depolama alanları, (b) Hareketli platform üzeri düşük seviyeli istiflenmiş konteyner depolama alanları, (c) sirkülasyon yolları [7]

Resim 4. Yüksek Sıkıştırma Özelliğine Sahip 2 Finişer ile “Yaş Üzerine Yaş” ( “Wet to wet” ) Çift Katman YSB Uygulamasından Bir Görünüm [8] [8]

Bu maliyet etkinliğinin yanı sıra, YSB'nin sağladığı diğer üstünlükler de projenin başarısını desteklemiştir. Liman yetkilileri, YSB kullanımı sayesinde inşaat süresinin dört ay kısaldığını ve uzun vadede bakım maliyetlerini düşürmeyi beklemektedir. Hızlı inşaat süreci ve düşük bakım ihtiyacı, limanın daha kısa sürede faaliyete geçmesini sağlayarak karlılığı artırmıştır. Nitekim, 2007 yılından bu yana limanda yaklaşık 100 dönümlük alan YSB ile kaplanmıştır. 2020 yılı itibariyle limanın çoğunluğu 45 cm kalınlığında YSB olan 380 dönümlük bir alana sahip olduğu tahmin edilmekte ve bu da onu ABD'deki en büyük YSB sahası olma özelliği kazandırmıştır [8].

Resim 5. 10 Different Projects Over The Past 8 Years With Over 2.8 Million SM Of 458 mm RCC. The container transfer facility is one of the largest in America.

Sonuç

Beton yollar, yüksek taşıma kapasitesi, daha iyi görüş sağlaması, enerji tasarrufu, iklim değişikliğine sağladığı katkı ve çevre dostu özellikleriyle hem ekonomik hem de sürdürülebilir bir ulaşım altyapısı sunmaktadır [9]. Özellikle yüksek sıkıştırılmış beton teknolojisinin Türkiye’ye gelmesiyle birlikte, liman sahaları gibi ağır yük trafiğine maruz kalan alanlarda da beton yolların kullanımı için hiçbir engel kalmamıştır. Türkiye'nin yerli kaynaklarıyla üretilen bu dayanıklı ve uzun ömürlü yol tekniği, ülkemizin ulaşım altyapısını güçlendirmek ve çevresel etkileri azaltmak için önemli bir potansiyel taşımaktadır. 2009'dan beri yerel yönetimlerin tercih ettiği silindirle sıkıştırılmış beton yolların ardından, yüksek sıkıştırılmış beton teknolojisinin limanlarda uygulanmasıyla Türkiye, ulaşım altyapısında dünya standartlarına ulaşma yolunda önemli bir adım atmış olacaktır.

Kaynaklar

[1] Harrington, D., Abdo, F., Adaska, W., Hazaree, C., (2010). Guide for Roller Compacted Concrete Pavements, National Concrete Pavement Technology Center, Institute for Transportation, Iowa State University.

[2] Yaman, İ.Ö. ve Ceylan, H., (2013). “Silindirle Sıkıştırılmış Beton Yollar”, Beton 2013, Hazır Beton Kongresi, 21-23 Şubat 2013, İstanbul.

[3] Akbelen, B. ve Yaman, İ.Ö. (2019). “Silindirle Sıkıştırılmış Beton ve Bitümlü Sıcak Karışım Yolların Teknik ve Ekonomik Analizi”, 1. Beton Yollar Kongresi ve Sergisi, Beton 2013, Hazır Beton Kongresi, 21-23 Şubat 2013, İstanbul.

[4] T.C. Çevre, Şehircilik Ve İklim Değişikliği Bakanlığı (2023). Resmi İstatistik. Yerel Yönetimler Genel Müdürlüğü. https://yerelyonetimler.csb.gov.tr/resmi-istatistik-i-88465

[5] SSB Kaplamalar Konseyi, (2024). https://rccpavementcouncil.org/

[6] ABD Beton Kaplamalar Birliği, (2024). https://www.acpa.org/

[7] Matthew W. S., (2010). “Building it Right the First Time: Integrated Paving Solutions at the Port of Houston”, PCA Bulletin, Skokie, IL, USA.

[8] McFarlane, M. (2016). “RCC Pavement Lays Foundation for Port of Houston Authority Projects”, Texas Contractor, Auğust 2016, pp. 58-59

[9] Akbelen, B., Bulut, İ., Yaman, İ.Ö., (2024). “An Overview of the Potential of Concrete Pavements in Türkiye to Combat Climate Change”, 13th International Conference on Concrete Pavements, Minneapolis, MN, USA.