2017
Prof. Dr. Mustafa ÖZTÜRK
İÇİNDEKİLER
1.
GİRİŞ
2.
ISI ADALARI
5
3.
SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK GEÇİRGEN BETON UYGULAMA ALANLARI
7
4.
SU GEÇİREN BETON UYGULAMASI
10
4.1
Su Geçiren Beton Ve Asfaltların Uygulamasındaki Kısıtlılıklar
13
4.2
Su Geçiren Beton/Asfaltın Kullanılmadığı Alanlar
14
5.
SU GEÇİREN BETON VE ASFALTLARIN AVANTAJLARI
15
6.
KAYNAKLAR
18
1.
Şehirleri doğayla uyumlu hale getirmek gereklidir. Havayı, suyu ve toprağı koruyarak,
yağmur suyunun toprakla buluşmasını sağlayarak, hakim rüzgar yönü ve hızını muhafaza
ederek, bir yapının başka bir yapı üzerinde gölge oluşturmasını önleyerek, yeşil koridorlarla
temiz hava hareketi oluşturarak ve insanların kolayca erişebileceği mekanlarda gül bahçeleri
oluşturarak şehirler planlamalı, güzelleştirilmeli ve esnetilmelidir.
Sürdürülebilir şehirlerde, altyapı, yeşil bina, yeşil yollar, ekosistem, yağmur suyunun toprakla
buluşması, yağmur suyu yönetimi ve taşkın kontrol yönetimi içerecek şekilde bütüncül
planlanmalıdır.
Kentler, dünya yüzeyinin yaklaşık %1'ini kaplarken, "brüt dünya ürününün yaklaşık %80'ini
üretiyor, dünyanın enerjisinin %78'ini tüketiyorlar ve insan nüfusunun yarısından fazlasına ev
sahipliği yapıyorlar.
Şehirler, yollar, meydanlar, binalar ile beton ve asfalt yığını haline dönüştürülmektedir.
Şehirler betonlaştıkça ve asfaltlaştıkça ısı adasına dönüşmektedir. Betonlaşan ve asfaltlaşan
şehirlerde yağış rejimlerinde anormallikler olmaktadır ve şehrin su tutma kapasitesi minimize
olmaktadır.
Şehirlerde betonlaşma ve asfaltlaşma arttıkça yağmur suyunun toprakla buluşması azalmakta,
ağaçsızlaşma artmakta, yeraltı sularının beslenmesi engellenmekte ve PM
/PM
kirletici
konsantrasyonları artmaktadır.
Yağmur suyunun toprakla buluşması engellendiği için normal yağışlı havalarda dahi sel
felaketi olmaktadır. Sel felaketi sonrası oluşan taşkınların oluşturduğu felaketi ortadan
kaldırmanın maliyeti oldukça yüksektir.
Betonlaşan ve asfaltlaşan şehirler, ısı adalarına dönüşmekte ve hava kirliliğini tetikleyici
ortamlar oluşturmaktadır. Yazın soğutmada harcanan enerji maksimum seviyeye
ulaşmaktadır.
Şehirler ile yakın çevresindeki yeşil alanlar ve kırsal kesim arasındaki sıcaklık farkı 2 ila 4
derece arasında değişmektedir (Şekil 1).
Isı adası olan şehirlerde;
Daha fazla sis (smog) oluşur. Sis, hava kirliliğini tetikler ve halk sağlığını tehdit edici
çıkabilir.
Sağlık problemleri riski artar.
Bileşik kanal sistemlerinde yağmur suyu ile, temiz sular kirlenmekte, taşkınlar artırmakta ve
atıksu arıtma tesislerinde verimlilik düşmektedir.
Göl, gölet ve akarsulara temiz yağmur suyunun ulaşmasını sağlamak için şehirlerde daha
yüksek geçirgenlik ve porozite özelliğine sahip su geçiren beton ve asfalt kullanımını
yaygınlaştırmak gereklidir.
kesitlerinin nasıl olacağı ortaya konmalıdır.
Kanalizasyon sistemlerinde taşkınları minimize etmek, yağmur suyunu doğru yönetmek,
yağmur suyunun kirlenmesini önlemek ve atıksu arıtma tesisinin kirlilik yükü değişkenliğini
minimize etmek için şehirlerde yağmur suyunun yeraltı suyu ile buluşmasını sağlamak için su
geçiren beton ve asfalt kullanımını yaygınlaştırmak gereklidir.
Su geçiren beton ve asfaltların kullanıldığı düşük yoğunluklu yollarda, daha düşük lastik
sesleri elde edilir, gürültü azalması sağlanır; lastik sesini iki ila sekiz desibel azaltabilir ve
gürültü düzeyi 75 desibelin altına düşer.
İnsanların bir araya geldiği alanlarda, park yerlerinde, çocukların oynadığı diğer açık
alanlarda ; serin kaldırımlar, otoparklar ve parklar oluşturulabilir.
Yaz aylarında şehirlerde sıcaklığın düşürülmesi, serinletilmesi, soğutmada enerji tüketiminin
ve yüzey suyu buharlaşmasının azaltılması için su geçiren beton ve asfalt kullanımı teşvik
edilmelidir.
Su geçiren beton ve asfalt bileşenlerinin ne olacağı, hangi test metotlarına göre test edileceği
net olarak ortaya konmalıdır.
Su geçiren beton ve asfaltların işletilmesi, bakım ve onarımının nasıl olacağı ortaya
konmalıdır.
2.
Çevreyle uyumlu olmayan kentler geliştikçe, daha fazla bitki örtüsü kaybolmakta, daha fazla
toprağın hava ile teması önlenmekte, binalar ve yollarla kaplanmaktadır. Betonlaşma, yüzey
sularından ve topraktan daha fazla suyun buharlaşmasına ve hava sıcaklıkların artmasına
neden olmaktadır.
Kentsel alanlar, Şekil 1'de görüldüğü gibi yeşil alanların azalmasından, toprağın
betonlaştırılması ve asfaltlaştırılması, yüksek binaların hava hareketini durağanlaştırmasından
dolayı ısı adasına dönüşmektedir. Asfalt ve beton, güneşten gelen ısıyı yansıtmak yerine
emer; yüzey sıcaklıklarının yükselmesine neden olur. Buna ilave olarak, yüksek binalar ve dar
sokaklar, öğleden sonra ısıyı emer, ısı kaçışını önler ve geceleri geç saate kadar ısıyı tutar.
Koyu renkli yollar, caddeler, meydanlar ve binalardan dolayı ısınan şehirlerde, vatandaşları
serinletmek ve hava kirliliğini azaltmak için enerji talebi ve küresel ısınmaya neden olan sera
gazı emisyonu artmakta ve kentlerde enerji tüketimi iki katına çıkmaktadır.
Kentsel ısı adası etkisi, araçların, fabrikaların ve klimaların yaydığı ısı ile daha da
artmaktadır.
Kırsal ve kentsel alanlar arasındaki en büyük sıcaklık farkı, normalde gün batımından sonra
üç ila beş saat arasında ortaya çıkmaktadır.
Isı adası etkisinden dolayı şehirler çevreden (kırsal alanlar) (2 ila 4 °C) daha sıcak olmaktadır.
Sıcaklık, küresel ısınmanın etkisiyle daha da artmaktadır. Bu sıcaklık farkı, ağaçların ve
bitkilerin yerine daha fazla bina ve kaldırım yapılmasından kaynaklanmaktadır.
Konvansiyonel kaplama malzemeleri ile, yazın gündüz saatlerinde sıcaklıklar, şehirlerde 120-
150 °F (48-67 °C)’e kadar ulaşabilir, fazla ısıyı üzerlerinden havaya aktarabilir.
Kentsel malzemelerin özellikleri, özellikle güneş yansıması, termal emisyon ve ısı kapasitesi,
güneş enerjisinin nasıl yansıtıldığını, yayıldığını ve emildiğini belirlediği için kentsel ısı
adalarının gelişimini de etkiler.
Isı adaları, özellikle yaz aylarında soğutmada pik yapan enerji talebi, klima giderleri, hava
kirletici ve sera gazı emisyonları, ısı ile ilişkili hastalık ve ölüm oranını ve su kalitesini
artırarak toplulukları etkileyebilir. 20°C- 25°C’den başlayarak yaz aylarında hava
sıcaklıklarındaki her 0.6 °C artış için enerji talebi % 1.5-2.0 artmaktadır. Bu durum toplum
göstermektedir. Hava sıcaklığı arttıkça, klimanın enerji tüketim talebi de artmaktadır.
Yaz aylarında sıcaklıklarda her 1 derece (F) artış, klima enerji talebinde yaklaşık % 1.5-2
artışa neden olmaktadır.
Yaz aylarında şehirlerde oluşan ısı adaları, özellikle öğlenden sonra evlerde ve iş yerlerindeki
soğutma sistemleri, aydınlatmalar ve elektrikli aletlerin enerji talebi pik yapmaktadır.
Soğutmada enerji talebi arttıkça fosil yakıtlı termik santrallerde sera gazı ve hava kirletici
emisyonlar artmaktadır. Yine enerji talebinin artmasıyla termik santrallerde azot oksit
emisyonu artmaktadır. Azot oksitler ve uçucu organik maddeler sıcak yaz aylarında ikincil
ozon kirleticisinin oluşmasına ve artmasına neden olmaktadır.
Kentsel ısı adaları, genel rahatsızlık, solunum güçlüğü, ısı krampları, yorgunluk, ölümcül
olmayan sıcaklık çarpması ve ısı ile ilişkili ölümlere neden olmaktadır.
Isı adası ve küresel ısınmanın etkisiyle şehirlerde yazın soğutmada tüketilen enerji miktarı,
kışın ısınmada kullanılan enerjiden daha yüksek olacaktır.
Yaz ayları kentsel ısı adalarının nedenlerini ve etkilerini belirlemek ve sıcaklıkları düşürmek
için stratejiler geliştirilmelidir.
Diğer yandan, şehirlerde smog (duman) seviyeleri sıcaklık artışı ile de ilişkilidir. Kentsel
alanların sıcaklığı arttıkça, sis ve kirlilik seviyesi de artar. Los Angeles'ta, her 1 derece
o
F
sıcaklık artışı ile sis %3 oranında artar.
10 derecede F olarak artar, bu da suda yaşayan organizmaların stresine veya ölümüne neden
olur.
Şehirlerde şiddetli yağışlı havalarda;
Yağmur suyu akışını ve drenajını doğru yönetmek,
Yer altı su kaynaklarını beslemek,
Evsel atıksu arıtma tesislerini verimli işletmek,
ve sıcaklığını düşürmek için;
Cadde, sokak ve meydanların ağaçlandırılması, yeşil koridorların oluşturulması kısaca
ve su buharı havayı soğutur. Bu bir sulak alan soğutucusu ile aynı prensipte çalışır.
Ağaçlar genellikle çim kadar su buharlaştırmaz. Su ağacın gövdesinden yapraklarına
kadar yükselir ve bu da çimlerin üzerinden geçmekten çok daha uzun bir yolculuktur.
Bu yüzden ağaçlar genellikle çimlerden daha az suya ihtiyaç duyarlar ve binalara
gölge oluştururlar),
Şehirlerde planlama çalışmaları, hakim rüzgar yönüne, rüzgar koridorlarına ve hızına
sağlayıcı şekilde çalışması,
Binaların çatıları, duvarları, kaldırımlar ve asfaltlar gibi şehrin bileşenlerinin renginin
sadece %5 oranında yansıtır. Açık renkli beton ve asfaltlar, koyu renklilere göre
güneşten gelen ısıyı daha fazla yansıtır. Beyaz renkler, %90 oranında güneşten gelen
ısıyı yansıtır. Isıyı emmemesi ve yansıtması nedeniyle, geceleri ısı da atmosfere geri
gönderilmez, bu da ortamdaki ısınmayı azaltır.)
Ve yağmur suyu geçiren beton ve asfalt çalışmaları;
Kaldırımlar, açık otoparklar, yürünebilir yollar,
Okul ve kampus meydanları, park bahçelerde yolları, açık alandaki voleybol ve
Düşük trafik yoğunluklu alanlar,
TEM ve E-5 gibi yolların güvenlik şeritleri
Stadyum içindeki yeşil saha çevresindeki yollar,
Pazaryeri zeminleri,
Ahırların altlıkları,
dönüştürerek Sürdürülebilir Şehir Drenaj Sistemi dönüştürmek ve zeminin ısı emme ve
yayma etkisini minimize ederek şehri yazın serin ve kışın ise ılıman tutmak mümkündür.
Yağmur suyunu geçiren beton ve asfalt kullanan şehirlerde yıllık yağmur suyu oranının %50
ila %100 yer altına dren olduğu gözlenmiştir.
Su geçiren beton ve asfaltların uygulanmasında özel önem gerektiren alanlar;
Mevsimlik olarak 122 cm içinde yüksek su içeren alanlarda,
Zemin eğiminin %5’den fazla olduğu yerlerde,
30.48 m mesafe içinde kuyu olan yerlerde,
Bina temellerinden <3.048 m aşağıya doğru eğim ve <30.48 m’den fazla eğim olan
depolama veya taşıma alanlarına yakın yerlerde.
Su geçiren beton çok önemli özelliklere sahiptir. Ancak deneyimli bir yapım firması ve hazır
karışım tedarikçisi olmadan başarısız bir yapım gerçekleşir. Su geçiren betonun
yerleştirilmesi ve düzgün şekilde bitirilmesi uzmanlık ister. Doğru karışım, uygun sıkıştırma
ve sertleştirme, kritik öneme sahiptir. Aşağıdaki adımlara dikkat edilirse, su geçiren alanların
yapım performansının ve dayanıklılığının artırılmasına yardımcı olur.
Donma çözülme döngüleri sırasında kaldırım doygunluğunu önlemek için kaldırım
2.
Donma sıcaklıklarında dahi, su geçiren yüzey sıcak kalır. Sürüş ve yürüme için güvenli
bir alan olarak kaldığı tespit edilmiştir.
3.
donmuş geçirgen betona deşarjı önlenmelidir.
4.
Su geçiren beton kaplama sistemleri, toprağın iyi sızdırdığı veya bir alt taban drenaj
5.
infiltrasyon oranına sahip toprakta su geçiren beton ve asfalt kullanılması tavsiye edilir.
6.
Ana kayaya veya mevsimsel su yüksekliğine olan minimum derinlik, 61 cm‘den daha
7.
eğimler için otopark yapılacak alanlar teraslanmalıdır.
8.
Çevredeki sızdırmaz alanlardan infitrasyon alanlarına akışı yönlendiren fırsatlar olmalı.
alanlar için 3:1 den küçük olmalı.
9.
Sıfıra yakın çökme, portland çimentosu, kaba agrega (1190 ila 1480 kg/m
yoğunlukta),
minimum ince agrega (99.67 kg/m
3
yoğunlukta), katkı maddeleri ve su karışımıyla % 15
2
/dakika) - 1.2 cm/s (700 lt/m
/dakika)
geçirgenlik değeri aralığına, 2 ila 8 mm gözenek boyutu aralığına ve 2.8 ila 28 MPa
10.
Su geçiren betonda kullanılan agreganın boyutları 9.5 ile 19 mm arasında değişir.
Maksimum 37,5 mm boyutlu agregada başarılı şekilde kullanılır, maksimum 20 mm
boyutlu yaygın olarak kullanılmaktadır. 25 mm'ye kadar tek ebatlı agrega da
kullanılmıştır. Az miktarda ince agrega (<2.4 mm), mukavemet ve dayanıklılık için
faydalı olmaktadır.
11.
Maksimum % 10 oranında uçucu kül ve % 5 silika dumanı kullanılarak çok düşük erken
yapışma özelliklerini geliştirmek için yoğunlaştırılmış silis dumanı da %5 bağlayıcı
değişiminde kullanılmıştır.
12.
Su/çimento oranının 0.27 ila 0.30 (ağırlıkça) arasında olması tavsiye edilir.
13.
Bağlayıcı/agrega oranının 0.18-0.22 (ağırlıkça) arasında olması istenir.
Genellikle agrega/çimento oranları (A/C), kütle oranı 4 ila 6 arasındadır. Bu A/C oranlar,
15.
Su geçiren beton veya asfalt kesiti Şekil 2’de verilmiştir.
1. %100 boşluklu, 15.24 cm kalınlıkta sele suyunu tutan üst tabaka,
2. Gözenek aralığı %15-25 olan ve 15.24 cm kalınlıkta su geçiren beton veya asfalt,
3. %30 boşluklu, 15.24 cm kalınlığında sıkıştırılmış metal veya taş,
4. %15 boşluklu, 61 cm kalınlıkta sıkıştırılmış mevcut toprak,
16.
Yerleştirmeden önce yüz ağırlık çimento başına 155 gram ekleyerek, hidratasyonu
önlemek (geciktirici değil) için gereklidir; bazı yapım firmaları viskozite değiştirici ve
orta menzilli su azaltıcı kullanmak isteyebilir.
17.
Yapım firmalarının, geleneksel betondan farklı olduğu için geçirgen beton ile çalışma
ve uygulamadan geçirilmelidir.
18.
%12 ila %20 arasındaki boşluk oranında olacak şekilde
çapraz yuvarlama ile, ardından el altında belli ağırlığa sahip el makaraları ile çapraz
haddeleme ile sağlanabilir.
Kenarları veya ek yerleri aşırı doldurulmamalı. Eklemler, testere ile değil "pizza kesici"
20.
Sertleşme, beton yerleştirildikten sonra 10 dakika içinde başlamalı ve en az 7 gün
devam etmelidir . Şap sıyırma ve plastik kaplama, yerleştirme arasındaki süre boyunca,
yüzeyde püskürtme buğu giderici spreyi kullanmaktan sakınılmalıdır.
21.
Geçirgen beton içine bir desen damgalanacaksa, açık yüzlü pullar kullanarak plastik kür
22.
Normal yağışlı havalarda su geçiren asfalt ile klasik asfalt görüntüsü,
Kısıtlılıklar;
Rutin (üç aylık) vakum süpürme gerektirir (vakum destekli kuru süpürge aracı ile),
Uygulanması (yapımı) sertifikalı firma tarafından yapılmasını gerektirir,
Tıkanmayı önlemek için uygun zemin stabilizasyonu ve erozyon kontrolü gereklidir,
Başarı için malzeme üretimi ve montajı için kalite kontrolü esastır,
Beton dökümünden sonra 7 gün için plastik altında kür yapmalıdır,
Malzeme maliyeti, geleneksel betondan %15 - %25 daha pahalıdır (zeminin
durumuna, uygulama alanına ve boyutuna göre bu değişir),
Su Geçiren Beton/Asfaltın Kullanılmadığı Alanlar;
Yüksek kirletici alanlardan gelen yükleme alanlarında, yüksek kirletici yükleme
Toprak erozyonunun yoğun olduğu yerler,
Su geçiren beton ve asfaltlar çevreye uyumlu sürdürülebilir çözümler olup avantajları;
Toprak suyla can bulur,
Doğayla uyumlu, estetik ve çevre dostu zeminler elde edilir,
Taşkınlar minimize edilir ve yolların bozulması önlenir,
Arıtılmamış yağmur suyunu elimine eder, sıfır akış oluşturur ve verimli yağmur suyu
azaltır ve yağan kar yüzeyde birikmesi yerine tabana akar,
Akiferi korumak ve yer altında depolamak için doğrudan yer altı sularını besler, yer
arıtma tesisi verimliliği üzerinde olumsuz etkiyi minimize eder,
"İlk yıkama" kirliliğini azaltır,
Akarsuları, havzaları ve ekosistemleri korur,
Yağmur suyu yönetimi için ideal olur ve taşkın kontrol önlemleri sağlanır,
Sulak alanlarının kuraklıktan etkilenmesini minimize eder,
Yerinde etkili aerobik biyoreaktörler ve kirlilik yutak alanları gibi hareket eder,
Yüzey kaynaklı toplam azot (%80-85), toplam fosfor (%65), toplam askıda katı madde
biyobozunur/biyobozunur olmayan yağlar gibi birçok kirleticileri %65-95 oranında
filtre eder, absorbe eder, adsorplar, kimyasal olarak bağlar veya biyobozunur.
az suya ihtiyaç olur, buda ağaçların ve çalıların daha sağlıklı büyümesine yardım
eder,
Çimler ve diğer bitkiler daha sağlıklı olur,
Isı absorbe edilmediğinden ve depolanmadığından yüzey sıcaklığı ve ısı adası etkisi
dioksit emisyonu azalır,
Suyun yüzeyde göllenmesini ve ıslak zeminde temasın azalması potansiyelini elimine
eder,
Yağmur suyunun altyapı sistemine zarar verme etkisi azaltılır,
Trafiğin güvenliğini artırır,
Kar ve buz daha hızlı eridiği için kışın yollarda tuz kullanımını en az %75 oranında
asfalt kullanılan yerlerde, pik akış %90 ve yüzey akış %43 oranında azaltılabilir.
Yağmur suyunun ağacın köklerine ulaşması, oksijen transferi, toprağın havalanması
Gözenekli beton zeminindeki toprağın havalanması ve suyun buharlaşması sonucu su buharı
salındığından böylece şehir yazın serin ve kışın ise ılıman olur.
Bitkilerin terlemesi, bitkilerin kökleri ile toprağın neminin çekildiği ve yapraklarındaki küçük
açıklıklar vasıtasıyla su buharının atmosfere salındığı biyolojik süreçtir. Bitkiler büyük
miktarda su buharı salgılarlar. Büyüyen bitkiler, gövde ve yapraklarında tuttuklarının 10 kat
daha fazlası su verebilirler. Bu yavaş doğal süreçler, özellikle şehirlerde yağmur suyunun
yeraltı suyunu besleme ve bitki örtüsünü koruma imkanı sağlar.
Serin kaldırımların ısıtma seviyeleri daha düşüktür, akşam ve gece saatlerinde, standart
kaldırımdan daha yavaş bir şekilde depolanmış ısı yayarlar. Yavaş soğuma, gece ısı adası
etkisini azaltmaya yardımcı olur.
2. “Analysis of pervious concrete properties”,
3.“Pervious
Applications
and
Stormwater
https://www.ltrc.lsu.edu/ltc_11/pdf/Pervious%20Concrete%20Applications%20and%20S
tormwater%20Management.pdf
4. “Pervious Concrete Physical Characteristics and Effectiveness in Stormwater Pollution
http://www.intrans.iastate.edu/research/documents/research-
reports/pervious_concrete_in_stormwater_pollution_reduction_w_cvr.pdf
5.
Asphalt
Design,
http://www.flexiblepavements.org/sites/www.flexiblepavements.org/files/events/conferen
ces/Porous%20Asphalt%20Pavements.pdf
6.
“Reducing
Urban
Heat
Compendium
of
Strategies”,
7. “Pervıous Concrete – A Sustaınable Choıce In Cıvıl Engıneerıng And Constructıon”,
8. “Clogging in permeable concrete: A review”, Journal of Environmental Management 193