Yer radarı tomografi uygulaması ile betonarme elemanlardaki nem içeriğinin belirlenmesi
Determination of moisture content with using of gpr tomographyapplication on reinforced concrete elements
Yazar: MUHAMMET ERTUĞRUL KARA
Danışman: PROF. DR. AYSEL ŞEREN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Yer altı radarı = Ground penetrating radar

Özet:
Teknolojinin gelişmesi ile yapılarda kullanılan geleneksel ve hasar verici test yöntemlerinin
yerine hasar vermeyen Jeofizik yöntemlerin kullanımı son yıllarda artmaktadır. Bu kapsamda temeli
elektromanyetik dalgaların farklı malzemeler içinde yayılımı, yansıma, saçılma ve kırılma esaslarına
bağlı olan Yer Radarı (GPR) yöntemi özellikle beton ve benzeri malzemelerin iç yapılarının ve
fiziksel özelliklerinin araştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Beton dayanımının önemli bir
parametresi olan nem içeriğinin belirlenmesine yönelik elektromanyetik (EM) dalga teorisi temelli
çalışmalar, başka araştırmacılar tarafından laboratuvar ortamında yürütülmüştür. Bu çalışmanın
amacı betonarme yapılardaki nem içeriğinin yer radarı (GPR) yöntemi kullanılarak belirlenmesidir.
Bu maksatla, EM dalgaların oluşumu, bunların farklı dielektrik ortamlar içerisinde ilerleyişi ve
tomografi çalışmaları ile ilgili matematik modelleme çalışmaları yürütülmüştür. Bu çerçevede, EM
dalgaların ilk varışları kullanılarak tomografi kesitleri oluşturulmuş ve ölçü alınan ortama ait bağıl
dielektrik permittivite dağılımı hesaplanarak elde edilen bu değerler ile ölçü alınan ortama ait yüzde
su içeriği miktarı belirlenmiştir. İlk olarak tomografik çözümlemelerde kullanılan SIRT
(Simultaneous Iterative Reconstruction Technique) algoritması modelleme çalışmaları ile test
edilmiş ve daha sonra Trabzon'da E70 karayoluna ait bir viyadük ayağı üzerinde 12 yer radarı profili
boyunca GPR tomografi verileri toplanmıştır. Verilerin analizi ve tomografik kesitlerin
oluşturulması neticesinde viyadük ayağının beton içi bağıl dielektrik permittivite değeri ortalama 5
olarak bulunmuş ve yüzde su içeriği dağılımı ise yaklaşık %4-6 arasında hesaplanmıştır. Çalışma
sonuçları, betonarme yapıların nem içeriğinin tespitinde zahmetli, zaman alıcı ve hasar verici
geleneksel yöntemler yerine GPR tomografi yönteminin başarılı bir şekilde kullanılabileceğini
göstermiştir.

Abstract:
With the advancements in technology, the usage of non-destructive geophysical techniques
has increasing recently instead of traditional and destructive test methods. In this context, the GPR
method which is based on propagation of EM waves in different materials on the basis of reflection,
refraction and scattering is widely used to investigate inner structure and physical properties of
concrete or similar materials. Towards the determination of moisture content, one of the important
parameters of concrete strength, the studies using the electromagnetic wave theory have already been
conducted in laboratory environment. Following the same approach, this study was executed to
determine the percent moisture content (PMC) of the reinforced concrete constructions (RCC) using
Ground Penetrating Radar (GPR) method that works based on the propagation of the electromagnetic
(EM) waves in a medium. In achieving this, mathematical modelling practices on the formation of
the EM waves and their propagation in various dielectric media and tomography studies using GPR
method were executed. Within this context, by detecting the first arrivals of EM waves, tomography
cross sections were created, and relative dielectric permittivity (DP) was calculated, and finally PMC
of the studied material was determined using these parameters. Firstly, SIRT (Simultaneous Iterative
Reconstruction Technique) algorithm that is used in tomographical analysis was tested by modelling
studies in the study. Secondly, GPR tomography data were obtained from 12 geo-radar profiles on
one of the pillars of a viaduct on the E70 highway in Trabzon province, Turkey. In analysis of the
data, relative DP was found to be 5, and PMC was calculated to be around 4 to 6 percent in the inside
of the studied viaduct pillar. Study results proved that GPR tomography can successfully and safely
substitute for the time consuming, exhausting, and destructive traditional methods in determination
of the PMC of RCCs.