Sürdürülebilir bir Gelecek için Deniz Suyu Kullanılarak Üretilmiş Betonlar

Boğaziçi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Nilüfer Özyurt’un yürütücülüğünde aynı bölümden doktora öğrencisi Olcay Aydoğan, Yıldız Teknik Üniversitesi’nden Dr. Abdullah Akca ve İstanbul Aydın Üniversitesi’nden Senem Bilici’nin yer aldığı “Sürdürülebilir Bir Gelecek için Deniz Suyu Kullanılarak Üretilmiş Sentetik Lifli Betonlar” isimli proje, deniz suyuyla beton üretiminin imkânları üzerine önemli veriler sunuyor.

21. yüzyılın insanlık için zor bir yüzyıl olacağını vurgulayan Prof. Dr. Nilüfer Özyurt, beton üretiminde deniz suyu kullanımının dünyada her gün daha fazla önemsenmeye başladığına dikkat çekiyor ve kendi ekibinin projeye başlama motivasyonlarını şöyle aktarıyor: “İçinde bulunduğumuz yüzyılda iklim değişikliği, soluduğumuz havanın kalitesi, yeni salgın hastalıklar, doğal afetler, nüfus artışı gibi sorunlarla baş etmemiz gerekecek. Günümüzde yapılan her araştırmanın bir noktada çevre ve sürdürülebilirlik konularına çözüm üretmeye yönelik olması gerektiğini düşünüyorum. Dünyanın önde gelen kurumları da bu konulara eğiliyor, örneğin Birleşmiş Milletler’in yayınladığı ‘Sürdürülebilir Kalkınma 2030 Hedefleri’ global olarak yüz yüze olduğumuz sorunları 17 hedefte çözmeyi amaçlıyor. Altı numaralı hedef de dünyadaki tüm canlıların temiz suya ve temizlik hizmetlerine erişimiyle ilgili.”

Türkiye de su fakiri ülkelerden biri olma tehlikesi ile karşı karşıya

Prof. Dr. Özyurt, Türkiye ve dünyadaki su sıkıntısının önümüzdeki yıllarda ciddileşeceğinin altını çiziyor: “Aslında dünyadaki su miktarı değişmiyor; ama iklim değişikliği ve nüfus artışı gibi nedenlerle elimizdeki suyu kirletiyoruz ya da temiz suya erişimimiz azalıyor. Katar, İsrail, Lübnan ve İran gibi bazı ülkelerin çok kısa vadede çok büyük su problemi yaşaması bekleniyor. Örneğin Katar’da temiz su olarak sadece yer altı suyu var, çok az yağış alıyor ve içilebilir su elde etmek için deniz suyunu arıtma yoluna gidiyorlar. İstatistikler Türkiye’nin de yakın gelecekte ciddi risk altında kalacak ülkelerden birisi olacağını gösteriyor. Türkiye’de bugün 1519 metreküp olan kişi başına düşen su miktarının 2030 yılında 1100 metreküpe düşmesi bekleniyor.”* Bu da Türkiye’nin de çok kısa vadede su fakiri ülkeler sınıfına gireceği anlamına geliyor.

Yapı sektörünün tatlı su ihtiyacı ciddi miktarda

Yapı sektörü denilince ilk akla gelen malzeme beton ve beton yapımında ciddi miktarda su kullanılıyor. Özyurt bu nedenle yapı sektörünün orta seviyede suya ihtiyacı olan sektörlerden sayıldığını belirtiyor: “Bütün sektörlerin suya ihtiyacı var ama dünyada en çok kullanılan yapı malzemesinin beton olması yapı sektöründe ciddi miktarda içilebilir su ihtiyacının olduğunu gösteriyor. Bu nedenle denize yakın ve içilebilir suya erişimin az olduğu bölgelerde bu ihtiyacı deniz suyundan karşılamak çok avantajlı olabilir.”

“Deniz suyunun yapı sektöründe kullanılmamasının en önemli sebebi içinde barındırdığı klor ve sülfat iyonları. Klor iyonları betonu güçlendirmek için kullanılan ve halk arasında inşaat demiri olarak bilinen çelik donatının paslanmasına ve işlevini yitirmesine, yani korozyona neden oluyor. Bu nedenle ilk aşamada deniz suyundan yararlanılarak üretilmiş betonları çelik donatının olmadığı donatısız beton uygulamaları için önerebiliriz. Sonraki aşamalarda çelik donatı yerine alternatif polimer esaslı donatıların kullanıldığı uygulamalarda da rahatlıkla kullanılabileceğini düşünüyoruz.”

Beton kullanımı köprüler ya da binalardan ibaret değil

Prof. Dr. Özyurt, beton denilince akla ilk olarak binalar ya da köprüler gibi donatılı beton uygulamaları geldiğini, ancak endüstriyel zemin ya da yol betonları gibi çok sayıda uygulamada da betonun donatısız olarak kullanılabildiğini ifade ediyor.

Olcay Aydoğan da donatısız beton uygulamalarının tahminimizden daha çok yerde kullanıldığını Brezilya örneği üzerinden açıklıyor: “Brezilya’da yapılan bir çalışmaya göre donatılı betonlar kullanılarak yapılmış bina, köprü gibi yapıların sektördeki dağılımı sadece %25, yani donatının kullanılmadığı harç, donatısız beton ve diğer uygulamaların sektördeki payı %75 olarak gösterilmekte. Türkiye için elimizde bir veri yok ancak benzer gelişmişlik düzeyinde olduğumuzdan yakın sonuçlar öngörülebilir. Sadece kaldırım taşlarını yapmak için kullanılan betonda deniz suyu kullanılması bile ciddi miktarda içilebilir su tasarrufu sağlayacaktır.”

Deniz suyuyla üretilmiş beton en az normal beton kadar dayanımlı ve dayanıklı üretilebilir

2018 yılında başlayan ve Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Fonu tarafından da desteklenen projede şimdiye dek elde edilen veriler, deniz suyu kullanılarak yapılmış betonların içilebilir su kullanılarak yapılmış betonlardan dayanım ve dayanıklılık açısından ciddi bir fark barındırmadığını gösteriyor. Bu amaçla proje ekibinde yer alan isimlerden Boğaziçi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü doktora öğrencisi Olcay Aydoğan, içilebilir su ve deniz suyu kullanılarak üretilen betonlar üzerinde detaylı iç yapı analizleri yaparak 2 farklı suyla üretilmiş betonlarda oluşan iç yapı ürünlerini ve bunların dayanım ve dayanıklılığa etkilerini inceliyor.

Bu verilerin deniz suyunun beton yapımında kullanılabileceği anlamına gelse de yeterli olmadığını belirten Prof. Dr. Özyurt, “Beton servis ömrü çok uzun bir malzeme, bizim için de betonun servis ömrünü nasıl tamamlayacağı önemli. Dayanımı yüksek bir beton yapabilirsiniz ama 10 yıl sonra kullanılmaz hale gelebilir. Bu nedenle deniz suyuyla yapılmış betonların sadece dayanımını değil, dayanıklılığını da (servis ömrünü) inceleyebilmek için projeyi uzun vadeli tasarladık,” ifadelerini ekliyor.

Hedefimiz uluslararası iş birlikleriyle kılavuz niteliğinde kaynaklar oluşturmak

Deniz suyu kullanılarak yapılmış betonların bazı bölgeler için daha avantajlı olacağını ifade eden Prof. Dr. Nilüfer Özyurt, “Akdeniz, Karadeniz ya da Marmara Denizi’ndeki suyun klorür ve sülfat iyon miktarları birbirinden çok farklı. Bu da farklı denizlerden su alınarak yapılan betonların erken dayanım, servis ömrü gibi özelliklerinin farklı olacağı anlamına geliyor. Bu nedenle projenin ilerleyen aşamalarında hedefimiz uluslararası iş birlikleriyle farklı denizlerden alınan deniz sularıyla üretilen betonlarda dayanım ve dayanıklılık profilleri elde etmek ve bu profillerin deniz suyundaki iyonlarla değişimini gösteren ve kılavuz olarak kullanılabilecek kaynaklar hazırlamak.”

Deniz suyuyla üretilen betonlar depreme ne kadar dayanıklı?

Deniz suyu ve beton bir arada düşünüldüğünde 1999 Marmara Depremi sonrası yaşanan tartışmaları hatırlamamak elde değil. Özyurt, bu konuya şöyle açıklık getiriyor: “1999 Depremi sonrası deniz kumuyla gelen klor iyonlarının donatıda korozyona neden olduğu lanse edildi, bu yanlış değildi. Ancak binaların hasar almasında ya da yıkılmasında deniz kumu kesinlikle tek başına neden değildi. En önemli neden düşük dayanımlı kalitesiz beton ve düzgün yapılmamış betonarme tasarımdı. O dönemde deprem bölgesinden yıkılmış binalardan gelen numuneleri incelediğimizde kullanılan betonların elimizde ufalayabileceğimiz kadar düşük dayanımlı betonlar olduğunu görmüştük. İnsanların deniz suyu ve beton denilince çekinmelerini anlıyorum ancak gerekli önlemler alınırsa deniz suyu kullanılarak da sağlam ve uzun ömürlü betonlar yapılabileceğini rahatlıkla söyleyebilirim.”

Polimer esaslı donatıların kullanılması ülkeleri altyapı bakım masraflarından kurtarabilir

Deniz suyuyla üretilmiş betonların güçlendirilmesi için kullanılabilecek alternatif donatılar olan polimer esaslı donatılar ise yapı sektöründe henüz çok yaygın değil. Özyurt bunun nedenlerini şöyle açıklıyor: “Aslında çelik donatı, beton kaliteli değilse çok çabuk korozyona uğrayan bir malzeme, ancak şu anda sektörde alternatifi yok. Polimer esaslı donatılar sektörde yeni kullanılmaya başlandı ve oldukça maliyetli ancak yakın gelecekte kullanımının yaygınlaşması ve ucuzlaması bekleniyor.”

“Ayrıca Amerika’dan Asya’ya pek çok kıtada altyapı bakımı için ülkeler bütçelerinden ciddi bir pay ayırıyor. Çelik donatı kullanılarak inşa edilmiş bir köprünün sürekli bakımını yapmak yerine, yapıları en baştan daha maliyetli olsa da polimer esaslı donatı ile inşaa ederek 100 yıl bakım yapmadan kullanabilmek hükümetler için de müthiş bir avantaj sağlayacaktır.”