Doç. Dr. Halit YAZICI

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü ÖZEL BETONLAR BETON TEKNOLOJĐSĐ GĐRĐŞI Doç. Dr. Halit YAZICI

2 HAFĐF F BETON AĞIR BETON SU ALTINDA BETON DÖKÜMÜD LĐFLĐ BETON PÜSKÜRTME BETON KENDĐLĐĞĐ ĐĞĐNDEN YERLEŞEN EN BETON YÜKSEK PERFORMANSLI BETON RPC, SIFCON POLĐMER KATKILI BETON SĐLĐNDĐRLE SIKIŞTIRILMI TIRILMIŞ BETON VAKUMLU BETON 2

3 DEĞERLEND ERLENDĐRMERME I. VĐZE V %12.5 II. VĐZE V %12.5 ÖDEV %25 FĐNAL %50 3

4 BETON NEDĐR? BĐLGĐ TAZELEME BETON TEKNOLOJĐSĐ 4

5 BETON ÇOK FAZLI (KOMPOZĐT) MALZEME Su Kimyasal Katkı Çimento BETON Mineral Katkı Đri agrega Đnce Agrega 5

6 ÇĐMENTO BAĞLAYICI ĐRĐ AGREGA İSKELET ĐNCE AGREGA DOLGU SU MĐNERAL KATKI HİDRATASYON + İ LENEBİLİRLİK PUZOLANİK REAKSİYON + FİLLER KĐMYASAL KATKI TAZE ve SERTLE Mİ BETON ÖZELLİKLERİNİ GELİ TİRMEK 6

7 NEDEN BU KADAR YAYGIN Suya dayanıklı Đstenen şekil verilebilir (başlangıçta plastik kıvamda, sonra sert ve sağlam) Uzun ömürlü Kolay Temin edilebilme Ekonomik Bakım masrafları düşük 7

8 UYGUN BĐR B ŞEKĐLDE; BETON TASARLANMIŞ, ÜRETĐLMĐŞ, YERLEŞTĐRĐLM LMĐŞ SIKIŞTIRILMI TIRILMIŞ, BAKIMI YAPILMIŞ ve KORUNMUŞ ise UZUN YILLAR HERHANGĐ BĐR R BAKIM VE ONARIM GEREKTĐRMEDEN RMEDEN HĐZMETH ZMETĐNĐ SÜRDÜRÜR. R.

9 MÜHENDİS MİMARIN GÖREVİ İSTENEN DAYANIMDA DAYANIKLI (DURABİLİTE) EKONOMİK İ LEVSEL FONKSİYONEL YAPININ; YÜKLER BELİRLİ BİR GÜVENLİKLE TA INMALI KALICI DENECEK KADAR UZUN ÖMÜRLÜ KIT KAYNAKLARIN VERİMLİ KULLANIMI İHTİYACA CEVAP VEREN GÜZEL İNSAN DOĞASI ESTETİK OLMASINI SAĞLAMAKTIR 9

10 Basınç dayanımı, MPa 800 BETONUN EVRĐMĐ KAPSAMINDA BASINÇ DAYANIMISU/ÇIMENTOĐLĐŞKĐSĐ 325 Reaktif Pudra Betonu (1995 den sonra) Yüksek dayanımlı/yüksek Performanslı Beton (1980 ve 1990 lı yıllar) ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Normal Dayanımlı Beton (1970 li yıllar) Su/çimento oranı Normal Dayanımlı Beton (1950 li yıllar) 10

11 Enerji Tüketimi 11

12 BETON ÜRETİMİ KENDİNE HAS KURALLARI OLAN BİR TEKNOLOJİDİR..ve SANILANIN AKSİNE BU TEKNOLOJİDEKİ GELİ MELER SÜRMEKTEDİR.. BETON ÜRETİMİNİN, ÜRETİMİN KALİTE KONTROLUNUN ve ÜRETİLMİ MALZEMİNİN BAKIMININ (KÜRÜNÜN) BİLİMSELLİK ÇERÇEVESİNDE YAPILMASI ve CİDDİYE ALINMASI MESLEK ETİĞİ AÇISINDAN BİR ZORUNLULUKTUR... 12

13 ÜRETİM M HATALARI GRANÜLOMETR LOMETRĐSĐ BOZUK, BOŞLUKLU BETON!!!!!! 13

14 ÜRETİM M HATALARI GRANÜLOMETR LOMETRĐSĐ BOZUK, BETON!!!!!! 14

15 ÜRETİM M HATALARI KĐL L TOPAKLI ve AĞAÇA PARÇASI ASI ĐÇEREN BETON!!!!!! 15

16 ÜRETİM M HATALARI KAROT ÇIKARTILAMAYAN BETON!!!!!! 16

17 DİZAYN + ÜRETİM M HATALARI 17

18 DONATI KOROZYONU 18

19 DONATI KOROZYONU 19

20 BETON DÜNYADA D EN YAYGIN KULLANILAN TA IYICI SİSTEM S STEM MALZEMESİDİR 20

21 Petronas kuleleri: BETONARME m yükseklik y 21

22 KĐMYASAL KATKILAR MĐNERAL KATKILAR YENĐ TÜR ÇĐMENTOLAR BETON TEKNOLOJĐSĐ SÜREKLĐ GELĐŞMEKTE POLĐMER ESASLI BAĞLAYICILAR YENĐ ÜRETĐM TEKNĐKLERĐ 22

23 Çimento Hamuru, Harç, Beton Çimento Hamuru: Çimento+Su Harç: İnce Agrega+ Çimento Hamuru Beton: İri Agrega+İnce Agrega+Çimento Hamuru Betonda ince agrega taneleri çimento hamuruyla, iri agrega taneleri de harçla bütünüyle kaplanmış olmalıdır. 23

24 BETON TEKNOLOJĐSĐ BETONiç yapı 24

25 Üç farklı faz Çimento hamuru (Cement Paste) Agrega (Aggregate) ArayüzeyGeçiş Bölgesi (Interfacial Transition ZoneITZ) 25

26 ArayüzeyGeçiş Bölgesi Agrega Ara yüzey Çimento Hamuru 26

27 Arayüzey (ITZ) Đri Agreganın etrafını saran 1050 µm kalınlığındaki geçiş bölgesi Bu bölge betonun diğer kısımlarından daha zayıf Mekanik özelliklere etkisi beklenenden daha fazla 27

28 Agrega Geçiş bölgesi Çimento pastası 28

29 Gerilme agrega beton Çimento hamuru Çimento hamuru ve agrega kırılmaya kadar doğrusal davranış gösterir Beton ise kırılmaya kadar doğrusal davranış göstermez Birim şekil değiştirme 29

30 Eğriselliğin nedeni? Dayanımın %50 si Kırılma anı Dayanımın %30 u Gerilme (% Dayanımın) Dayanımın %75 i Birim şekil değiştirme Mikro çatlak 30

31 1. Aşama (σ<0.3fc): Uygulanan gerilmenin basınç dayanımının %30 unun altında kaldığı aşamada geçiş bölgesindeki çatlaklar kararlıdır. Dolayısıyla gerilmebirim deformasyon eğrisi doğrusaldır. 31

32 2. Aşama (0.3fc<σ<0.5fc): Gerilme değeri basınç dayanımının %30 unu aştığı durumda gerilme arttıkça mikroçatlakların uzunluğu, genişliği ve sayısı artmaya başlar. Dolayısıyla, gerilme arttıkça deformasyon gerilmeye oranla daha çok artar ve davranış doğrusallıktan uzaklaşmaya başlar. Ancak, basınç dayanımının %50 sine kadar geçiş bölgesinde bulunan mikroçatlaklar kararlı kabul edilebilir, matristeki çatlama ihmal edilebilir düzeydedir. 32

33 3. Aşama (0.5fc<σ<0.75fc): Basınç dayanımının %5060 ına ulaşıldığında matris çatlamaya başlar. Yükün daha da artması halinde geçiş bölgesindeki çatlak sistemi kararsız duruma geçer ve bağlayıcı matristeki çatlakların yayılması artar. Sonuç olarak gerilmedeformasyon eğrisi yataya doğru belirgin biçimde eğilir. 33

34 4. Aşama (0.75fc<σ): Deformasyon enerjisi belirli bir yük altında çatlakların kendiliğinden yayılması için gerekli olan kritik seviyeye ulaşırsa sonuç kırılma olur. Gerilme artışıyla matriste ve geçiş bölgesindeki çatlakların yayılma hızı yüksek olduğundan çatlak sistemi sürekli hale gelir, çok büyük deformasyonlar oluşur.σ<0.3fc0.3fc<σ<0.5fc0.5fc<σ<0.75fc0.75fc< σ 34

35 Dış yükün uygulanmasından önce bile bağlayıcı matris ile iri agrega arasındaki geçiş bölgesinde mikroçatlaklar mevcuttur. Bu çatlakların sayısı ve büyüklüğü diğer faktörlerin yanısıra, geçiş bölgesinin dayanımına, betonun terleme karakteristiklerine ve kürüne bağlıdır. Normal kür koşulları altında (beton kurumaya veya termal büzülmeye maruzken) matris ile iri agrega arasındaki geçiş bölgesinde, elastisite modüllerinin farklı olmasından kaynaklanan ve çatlamalara sebep olan farklı deformasyonlar oluşur. 35

36 Đri agregaların etrafında toplanan su filmi bu bölgede S/Ç oranını arttırır S/Ç oranının bu bölgede yüksek olması nedeniyle, iri agreganın çevresinde büyük kalsiyum hidroksit (kireç) ve etrenjit kristalleri oluşur. Bu bölge zayıf ve geçirimlidir Tabaka halindeki kireç kristalleri agrega yüzeyine dik yönelme eğilimindedir. 36

37 Çimento Agrega 37

38 Boşluk, gözenek 38

39 ArayüzeyGeçiş Bölgesi Agrega Ara yüzey Çimento Hamuru 39

40 BETON ÜRETİM A AMALARI MALZEME SEÇENEKLERĐNĐN BELĐRLENMESĐ MALZEME DENEYLERĐ (AGREGA, ÇĐMENTO, SU, KATKI MADDELERĐ) MALZEME SEÇĐMĐ DAYANIKLILIK (DURABĐLĐTE) BETON DĐZAYNI (ĐŞLENEBĐLĐRLĐK, ĐŞLEVSELLĐK, EKONOMĐ) DENEME ÜRETĐMĐ MALZEME STOKLANMASI TARTIM DAYANIM BETON SINIFI TAHRĐBATSIZ DENEYLER (TABANCA, ULTRASES) KARIŞTIRMA TAŞIMA ve YERĐNE YERLEŞTĐRME SIKIŞTIRMA (VĐBRASYON) KÜR SERTLEŞMĐŞ BETON ÖRNEK ALMA SLUMP B.H.A SIKIŞIK HAVA % SICAKLIK TAHRĐBATLI DENEYLER (SĐLĐNDĐR, KÜP, KAROT)

41 MALZEMELERİN KALİTE KONTROLÜ BETON DİZAYNI DENEME DÖKÜMÜ AGREGA, SU, ÇİMENTO, MİNERAL KATKILAR, KİMYASAL KATKILAR LABORATUVAR DENEYLERİ İ LENEBİLİRLİK MUKAVEMET (SINIF DAYANIMI) DAYANIKLILIK (DURABİLİTE) YAPI TÜRÜ (ELEMAN BOYUTLARI, DONATI SIKLIĞI vb.) TAZE ve SERTLE Mİ BETON DENEYLERİ PERFORMANS YETERSİZ PERFORMANS YETERLİ BETON DÖKÜMÜ ÖRNEK ALMA TAZE ve SERTLE Mİ 41 BETON DENEYLERİ

42 MALZEME ÖZELLİKLERİ ÇİMENTO

43 ÇİMENTO ÜRETİMİ HAMMADDE KIRMA ÖĞÜTME KARI TIRMA (ISLAK KURU) YAKMA ( C) KLİNKER

44 ÇİMENTO ÜRETİMİ KLİNKER + ALÇI TA I (PRİZ SÜRESİ) PÇ KLİNKER+ALÇI TA I+PUZOLAN (%19) KÇ KLİNKER+ALÇI TA I+PUZOLAN (%40) TÇ

45 ESKĐ ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ PÇ (TS 19) PÇ 32.5 PÇ 42.5 KATKILI ÇĐMENTOLAR KÇ 32.5 TÇ 32.5 PÇ 52.5 BEYAZ ÇĐMENTO (BPÇ 32.5, BPÇ 42.5) YÜKSEK FIRIN CURUFLU(CÇ 32.5, CÇ 42.5) SÜLFATA DAYANIKLI (SDÇ 32.5)

46 YENĐ ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ (TSEN197) CEM II/AS 42,5 N Altsınıf N normal erken dayanımı, R hızlı erken dayanım Standart dayanım sınıfları Alttip, ikinci ana bileşen (bu örnekte yüksek fırın cürufu) Portland çimentosu klinkerinin oranı (A) yüksek, (B) orta ve (C) düşük Ana çimento tipi Bileşim (kütlece % olarak) Ana tipler Genel çimento tipleri Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D Doğal P Puzolan Ana bileşenler Doğal kalsine edilmiş Q Silissi V Uçucu kül Kalkersi W Pişmiş şist T L Kalker LL Minör ilave bileşen CEM I Portland Çimento CEM I

47 YENĐ ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ (TSEN197) Bileşim (kütlece % olarak) Ana tipler Portland cüruflu çimento Portland silis dumanlı çimento Genel çimento tipleri CEM II/AS CEM II/BS CEM II/AD Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D 610 Doğal P Puzolan Ana bileşenler Doğal kalsine edilmiş Q Silissi V Uçucu kül Kalkersi W Pişmiş şist T Kalker L LL Minör ilave bileşen CEM II/AP Portland puzolanlı çimento CEM II/BP CEM II/AQ CEM II/BQ CEM II Portland uçucu küllü çimento CEM II/AV CEM II/BV CEM II/AW CEM II/BW 6579 Portland CEM II/AT pişmiş şistli çimento CEM II/BT Portland kalkerli çimento CEM II/AL CEM II/BL CEM II/ALL CEM II/BLL 6579 Portland CEM II/AM kompoze çimento CEM II/BM

48 YENĐ ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ (TSEN197) Bileşim (kütlece % olarak) Ana tipler Genel çimento tipleri Klinker K Yüksek fırın cürufu S Silis dumanı D Doğal P Puzolan Ana bileşenler Doğal kalsine edilmiş Q Silissi V Uçucu kül Kalkersi W Pişmiş şist T L Kalker LL Minör ilave bileşen CEM III/A Yüksek fırın CEM III cüruflu CEM III/B çimento CEM III/C CEM IV Puzolanik çimento CEM IV/A CEM IV/B CEM V Kompoze çimento CEM V/A CEM V/B

49 ÇİMENTO + ÖZEL ÇİMENTOLAR ALÜMİNLİ ÇİMENTOLAR GENLE EN ÇİMENTOLAR UÇUCU KÜLLÜ ÇİMENTOLAR HARÇ ÇİMENTOSU Vb.

50 SEM (TARAMALI ELEKTRON MİKROSKOBU) FOTOĞRAFI 50

51 ÇİMENTO ÇĐMENTO KARMA OKSĐTLERĐ C 3 S ( 3CaO SiO2) HIZLI DAYANIM C 2 S ( 2CaO SiO2) YAVA VE SÜREKLİ DAYANIM C 3 A ( 3CaO Al 2 O 3 ) KİMYASAL ETKİLERE (SÜLFATA) DAYANIKSIZLIK C 4 AF ( 4CaO.Al2O3.Fe2O3) DAYANIMA KATKISI AZ KARMA OKSĐTLERĐN HĐDRATASYON REAKSĐYONLARI C 3 S: 2(3CaO.SiO 2 ) + n H 2 O C 2 S: 2(2CaO.SiO 2 ) + n H 2 O 3 CaO.2SiO 2 (n3) H 2 O + 3Ca(OH) 2 3 CaO.2SiO 2 (n1) H 2 O + Ca(OH) 2 CSH

52 ÇĐMENTO ÇÖZÜNME ÇÖKELME SU 52

53 Beton: Karmaşık iç yapı Gözenekler Kum tanesi Çimento tanesi Kalsiyım hidroksit 53

54 Erken yaşlarda hidratasyon 3 saat 10 saat 54

55 Hidratasyonun katı ürünleri Kalsiyum silikat hidrat (CSH) C/S oranı : Büyük yüzey alanı ( m2/g) Yüksek Van der Walls kuvvetleri ile dayanım sağlar Çimento hacminin %5060 lık kısmı 55

56 CSH 56

57 Kalsiyum Sülfoalüminat Hidratlar Çimento hacminin %1520 si Önce etrenjit oluşumu Daha sonra monosülfat hidrata dönüşüm 57

58 Kalsiyum Hidroksit (kireç) 58

59 Kalsiyum Hidroksit (kireç) 59

60 Etrenjit 60

61 Etrenjit 61

62 Kalsiyum Hidroksit (kireç) 62

63 The chemical composition of the principal clinker compounds corresponds approximately to C3S, C2S, C3A, and C4AF. In ordinary portland cement their respective amounts usually range between 45 and 60, 15 and 30, 6 and 12, and 6 and 8 percent. 63

64 When portland cement is dispersed in water, the calcium sulfate and the hightemperature compounds of calcium begin to go into solution, and the liquid phase gets rapidly saturated with various ionic species. As a result of interaction between calcium, sulfate, aluminate, and hydroxyl ions within a few minutes of cement hydration, the needleshaped crystals of calcium trisulfoaluminate hydrate, called ettringite, first make their appearance. 64

65 Afew hours later, large prismatic crystals of calcium hydroxide and very small fibrous crystals of calcium silicate hydrates begin to fill the empty space formerly occupied by water and the dissolving cement particles. After some days, depending on the aluminatosulfate ratio of the portland cement, ettringite may become unstable and will decompose to form monosulfoaluminate hydrate, which has a hexagonalplate morphology. 65

66 Calcium silicate hydrate. The calcium silicate hydrate phase, abbreviated as CSH, makes up 50 to 60 percent of the volume of solids in a completely hydrated portland cement paste and is, therefore, the most important phase determining the properties of the paste. The fact that the term CSH is hyphenated signifies that CSH is not a welldefined compound; the C/S ratio varies between 1.5 and 2.0 and the structural water content varies even more. The morphology of CSH also varies from poorly crystalline fibers to reticular network. Due to their colloidal dimensions and a tendency to cluster, CSH crystals could only be resolved with the advent of electron microscopy. In older literature, the material is often referred to as CSH gel. The internal crystal structure of CSH also remains unresolved; previously it was assumed to resemble the natural mineral tobermorite and that is why CSH was sometimes called tobermorite gel. 66

67 Although the exact structure of CSH is not known, several models have been proposed to explain the properties of the materials. According to the Powers Brunauer model,1 the material has a layer structure with a very highsurface area. Depending on the measurement technique, surface areas on the order of 100 to 700 m2/g have been proposed for CSH, and the strength of the material is attributed mainly to van der Waals forces. The size of gel pores, or the solidtosolid distance, is reported to be about 18Å. The FeldmanSereda model visualizes the CSH structure as being composed of an irregular orkinked array of layers which are randomly arranged to create interlayer spaces of different shapes and sizes (5 to 25 Å). 67

68 Calcium hydroxide. Calcium hydroxide crystals (also called portlandite)constitute 20 to 25 percent of the volume of solids in the hydrated paste. In contrast to the CSH, calcium hydroxide is a compound with a definite stoichiometry, Ca(OH)2. It tends to form large crystals with a distinctive hexagonalprism morphology. The morphology usually varies from nondescript to stacks of large plates, and is affected by the available space, temperature of hydration, and impurities present in the system. Compared with CS H, the strengthcontributing potential of calcium hydroxide is limited as a result of considerably lower surface area. 68

69 Calcium sulfoaluminates hydrates. Calcium sulfoaluminate hydrates occupy 15 to 20 percent of the solid volume in the hydrated paste and, therefore, play only a minor role in the microstructureproperty relationships. It has already been stated that during the early stages of hydration the sulfate/alumina ionic ratio of the solution phase generally favors the formation of trisulfate hydrate, C6AS3H32, also called ettringite, which forms needleshaped prismatic crystals. In pastes of ordinary portland cement, ettringite eventually transforms to the monosulfate hydrate, C4AS H18, which forms hexagonalplate crystals. The presence of the monosulfate hydrate in portland cement concrete makes the concrete vulnerable to sulfate attack. It should be noted that both ettringite and the monosulfate contain small amounts of iron, which can substitute for the aluminum ions in the crystal structure. 69

70 Unhydrated clinker grains. Depending on the particle size distribution of the anhydrous cement and the degree of hydration, some unhydrated clinker grains may be found in the microstructure of hydrated cement pastes, even long after hydration. As stated earlier, the clinker particles in modern portland cement generally conform to the size range 1 to 50 µm. With the progress of the hydration process, the smaller particles dissolve first and disappear from the system, then the larger particles become smaller. Because of the limited available space between the particles, the hydration products tend to crystallize in close proximity to the hydrating clinker particles, which gives the appearance of a coating formation around them. At later ages, due to the lack of available space, in situ hydration of clinker particles results in the formation of a very dense hydration product, the morphology of which may resemble the original clinker particle. 70

71 KATKILI ÇİMENTOLAR DOĞAL PUZOLANLAR CURUF UÇUCU KÜL Vb. YAVA HİDRATASYON Kür olayı Portland çimentosuna kıyasla daha önemli Permeabilite Kötü kür Portland Çimentosu 0 Katkılı Çimento Đyi kür Yüksek Katkı Oranı

72 Portland çimentosunda hidratasyon ürünlerinin oluşma hızları 72

73 Hidratsyon ürünlerinin oluşumunun priz süresine, geçirimliliğe, poroziteye, dayanıma etkisi 73

74 Type I General Purpose Type II Moderate heat of hydration and sulfate resistance (C3A< 8%) : general construction, sea water, mass concrete Type III High early strength (C3A < 15%) : emergency repairs,precast, winter construction. Type IV Low heat ( C3S < 35%, C3A < 7%, C2S > 40%):mass concrete Type V sulfate resistant ( C3A < 5%) : sulfate in soil, sewers 74

75 ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ III.tip çimentonun diğerlerine göre g daha fazla C 3 S içermesi i ve C 3 S nin erken dayanıma katkısı bulunması nedeni ile III.tip çimentonun erken dayanımı yüksek olmaktadır. İnceliğinin inin ve C 3 S içerii eriğinin inin fazlalığı nedeniyle, bu tip çimentolar yüksek oranlarda hidratasyon ısısı açığa çıkarırlar. rlar. Çimento Tipi ASTM CSA C 3 S Ana Bileşenlerinin Miktarları (%) C 2 S C 3 A C 4 AF Đncelik (cm 2 /g) I Normal II Orta (Ara tip) III Yüksek hızla dayanım kazanan IV Düşük Isılı V Sülfata Dayanıklı

76 ÇĐMENTO TĐPLERT PLERĐ ASTM Portland Çimentolarının n Dayanım m Kazanma Oranları Çimento Tipi I II III IV V I. Tip normal çimentoya kıyasla dayanım kazanma (%) 1. Gün Gün Gün Ay

77 Çimento tipinin dayanıma etkisi 77

78 Çimento tipinin hidratasyon ısısına etkisi 78

79 Đnceliğin dayanım gelişimine etkisi 79

80 Đnceliğin hidratasyon ısısına etkisi 80

81 Sıcaklığın hidratasyon ısısına etkisi 81

82 Hidratasyon reaksiyonu Su/çimento oranı 0.63 olan çimento hamuru 100 cm3 çimento alırsak Çimento kütlesi Mc= 100*3.14= 314 g Su kütlesi Mw= 314*0.63= 200 g 82

83 1cm3 çimento hidratasyonundan yaklaşık 2 cm3 hamur elde ediliyor 83

84 84

85 Sıfır porozite için gerekli su/çimento oranı: S/Ç= 100/100*3.14 =

86 Hidrate çimentodaki boşluklar CSH içindeki jel boşlukları 525 A Geçirimliliği ve dayanımı etkilemez Sünme ve kuruma büzülmesine biraz etkisi vardır Kapiler boşluklar > 50 nm geçirimliliği ve dayanımı etkiler < 50 nm sünme ve kuruma büzülmesine etkisi çoktur Hava boşlukları Hapsolmuş hava 3 mm Sürüklenmiş hava µm 86

87 Jel suyu Kapiler su Fiziksel olarak bağlı su 87

88 88

89 Sertleşme: plastik kıvamın kaybolması, katılaşma Priz başlangıcı: katılaşmanın başlangıcı (>4560 dak) Priz sonu: Tamamen katılaşma (< dak) 89

90 Ana bileşenler C3S : çok reaktif, hidratasyon ısısı yüksek, erken dayanımı yüksek (%50) C2S: düşük hidratasyon ısısı, yavaş reaksiyon (%25) C3A: yüksek hidratasyon ısısı, sülfatlı ortamda problemli (%10) C4AF: %10 Alçıtaşı: %5, prizi kontrol etmek için katılır. 90

91 Puzolanların hidratasyon ısısına etkisi 91

92 Puzolanların dayanıma etkisi 92

93 Uçucu külün dayanıma etkisi Compressive Strength, MPa day 3 days 7 days 28 days 56 days 90 days FA, % 93

94 Portland çimentosu ve curuflu çimento S/Ç=0,53 BASINÇ DAYANIMI (MPa) G PÇ 90GPÇ DS IK 90GPÇ 28GCÇ 32 90GCÇ DS IK 90GCÇ ÇİMENTO DOZAJI (kg/m 3 ) S/Ç oranı 0.53 olan karışımların 28, 90 günlük ve deniz suyu ıslanmakuruma çevrimleri etkisi sonrası basınç dayanımları 94

95 0,5 0,45 0,4 Genleşme (%) 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 Genleşme Sınırı Puzolanların ASR genleşmesine etkisi 0, Zaman (gün) Kontrol ST5+UK5 ST5+UK10 ST5+UK15 ST5+UK20 ST5+UK25 ST5+UK30 ST5+UK35 ST5+UK40 ST: silika tozu UK: uçucu kül Kontrol: PÇ 95

96 Yüksek fırın curufunun harçların basınç dayanımına etkisi 80 1 Gün 3 Gün 7 Gün 28 Gün 56 Gün 90 Gün 180 Gün Basınç Dayanımı (MPa) YFC (%) 96

97 Yüksek Fırın Curufunun basınç dayanımına etkisi 97

98 Kür yaşının Portland çimentosu ve puzolan içeren çimentoların kalsiyum hidroksit içeriklerine etkisi 98

99 Kür yaşının ve Yüksek fırın curufu içeriğinin Portland çimentosucuruf karışımı hamurlarının Kalsiyum hidroksit içeriğine etkisi 99

100 Farklı çimentoların Normal sıcaklıklarda basınç dayanımı gelişimi 100

101 MALZEME ÖZELLİKLERİ AGREGA

102 Agrega Ekonomi Rijitlik, elastisite modülü Boyutsal stabilite Aşınma dayanıklılığı 102

103 Hafif agregalı beton 103

104 Beton özelliklerini etkileyen agrega özellikleri 104

105 MĐNERAL KÖKENLĐ, DEĞĐŞĐK BOYUTLU, SERT TANELER AGREGA BETONUN % 60 % 80 Đ AGREGA AKILCI SEÇĐM! ÖZELLĐKLER (NORMAL BETON ĐÇĐN) SERT TEMĐZ YÜKSEK DAYANIMLI KĐMYASAL ETKĐLERE DAYANIKLI ĐNERT ADERANSI FĐZĐKSEL BAĞ

106 AGREGANIN KÖKENİ BETONDA KULLANILABĐLEN MĐNERAL VE KAYALAR KĐREÇTAŞI BAZALT GRANĐT DĐYABAZ SĐYANĐT MERMER BARĐT BETONDA KULLANILAMAYAN MĐNERAL VE KAYALAR ANDEZĐT ALÇITAŞI KĐLTAŞI KUMTAŞI KUVARS DIŞINDAKĐ SĐLĐKA MĐNERALLERĐ FELDSPATLAR SÜLFAT MĐNERALLERĐ ANCAK DENEY YAPILMADAN KARAR VERĐLEMEZ!

107 İSTENMEYEN KAYAÇLAR a) Dayanımı düşük kayalar. Genellikle boşluklu, yapraksı, ince yapılı kayaçların basınç dayanımı gibi mekanik özellikleri çok düşüktür. b) Su etkisinde hacim değişikliği yapanlar. c) Betonda sülfat etkisi yaratanlar. d) Çimento ile alkaliagrega reaksiyonu yapanlar. e) Değişik kimyasal reaksiyon yapanlar. 107

108 AGREGA AGREGALARIN SINIFLANDIRILMASI DOĞAL (KUM, ÇAKIL, TOUT VENANT) DERE DENĐZ OVA YAPAY KIRMATAŞ SANAYĐ ARTIKLARI MICIR UÇUCU KÜL TAŞ UNU DEMĐR CURUFU MICIR TOZU VB.

109 AGREGA DENEYLERİ GRANÜLOMETRĐ TANE DAĞILIM AGREGANIN SINIFLANDIRILMASI 70mm 31.5mm BALAST 31.5mm 4mm ĐRĐ AGREGA 4mm 60µ ĐNCE AGREGA 60µ 2µ SĐLT 2µ ALTI KĐL ÖRNEK ALMA : ÇEYREKLEME YÖNTEMĐ BÖLGEÇ

110 AGREGA DENEYLERİ Elek analizi Agreganın özgül ağırlığının bulunması Agreganın sıkışık, gevşek birim hacim ağırlığının bulunması ekilsiz agreganın birim hacim ağırlığı (Parafin ile) Agreganın su muhtevasının bulunması İnce agregada yabancı organik madde bulunması Agreganın 63 µm elekten geçen kısmının bulunması Agreganın incelik modülü tayini Los Angeles deneyi ile kaba agrega aşınma kaybının bulunması Agregadaki hafif malzeme yüzdesinin bulunması (Özgül Ağırlığı 2 den az olan) Agreganın basınç dayanımının bulunması 110

111 AGREGA DENEYLERİ Klorür miktarı tayini Sülfat miktarı tayini Dona dayanıklılık Kusurlu malzeme yüzdesi tayini Elastisite modülünün bulunması AlkaliAgrega Reaktivite Deneyi Donma çözülme sonrası Los Angeles Aşınma deneyi Agregada kuruma çekmesi tayini 111

112 AGREGA DENEYLERİ GRANÜLOMETR LOMETRĐ AGREGANIN SINIFLANDIRILMASI 70mm 31.5mm BALAST 31.5mm 4mm ĐRĐ AGREGA 4mm 60µ ĐNCE AGREGA 60µ 2µ SĐLT 2µ ALTI KĐL ÖRNEK ALMA ÇEYREKLEME YÖNTEMY NTEMĐ BÖLGEÇ KURUTMA ELEME: 31.5 (32) ELEK ALTI TARTMA (1 g duyarlık) DEĞERLEND ERLENDĐRMERME

113 TANE DAĞILIMI Beton karışımlarında farklı agrega granülometrilerininşematik gösterimi: (a) tek boyutlu, (b) sürekli gradasyon, (c) Dmax ın küçültülmesi, (d) kesikli gradasyon, (e) yalnız iri agrega gradasyonu 113

114 AGREGA DENEYLERİ GRANÜLOMETRĐ ÇĐZELGESĐ ELEK NO ELEKTE KALAN ELEKTE KALAN KÜMÜLATĐF (g) ELEKTE KALAN Q % ELEKTEN GEÇEN P % (mm) (g) ELEK ALTI

115 AGREGA DENEYLERİ Granülometri Eğrileri 100,0 100,0 90,0 80,0 E lekten Geçen % 70,0 60,0 50,0 40,0 36,3 50,1 70,8 30,0 20,0 23,6 10,0 0,0 2,7 7,2 14,8 0,25 0, Elek Açıklığı (mm)

116 İDEAL GRANÜLOMETRİ P= (d/d) FULLER, VB. P ĐNCELĐK SINIRI UYGUN GRANÜLOMETRĐ KALINLIK SINIRI ELEK NO ÇOK ĐNCE TANELER FAZLA ÖZGÜL YÜZEY FAZLA SU DÜŞÜK DAYANIM + DAYANIKLILIK ÇOK ĐRĐ TANELER ĐŞLENEBĐLME ZORLUĞU BOŞLUKLU YAPI DÜŞÜK DAYANIM + DAYANIKLILIK HEPSĐ AYNI BOYUTLU TANELER BOŞLUKLU YAPI DÜŞÜK DAYANIM + DAYANIKLILIK

117 GRANÜLOMETRİSİ BOZUK BETON ÖRNEKLER (KİLLİ ve İRİ AGREGASIZ, ADERANSI YOK) GÖLCÜK te YIKILMIŞ BAZI YAPILARDAN ALINMIŞ BETON ÖRNEKLERĐ1999

118 AGREGADA ZARARLI MADDELER KĐL SĐLT ĐÇERĐĞĐ # 63 µm ELEK ANALĐZĐ (MAX. %4) OLUMSUZ OLUMLU ADERANSI ZAYIFLATIR SU GEREKSĐNĐMĐNĐ ARTTIRIR ĐŞLENEBĐLĐRLĐĞĐ ARTTIRIR KILCAL BOŞLUKLARI TIKAR DÜŞÜK DAYANIM ORGANĐK MADDE ĐÇERĐĞĐ (NaOH RENKLENDĐRME DENEYĐ) PRĐZĐ VE SERTLEŞMEYĐ GECĐKTĐRĐR. MUKAVEMETĐ DÜŞÜRÜR.

119 AGREGADA HAFİF MADDELER SAĞLAM OLMAYAN ELEMAN KUM ĐRĐ AGREGA KĐL TOPAKLARI KÖMÜR VE LĐNYĐT YUMUŞAK TANELER 5.00 YENĐ AYRIŞMIŞ ÇAKMAK TAŞI 2.00 KLOR ĐYONU VARLIĞI SÜLFAT ĐÇERĐĞĐ (BARĐT DIŞINDA)

120 AGREGANIN DAYANIKLILIĞI DONMAYA DAYANIKLILIK Na 2 SO 4, MgSO 4 ERĐYĐĞĐ DENEYĐ ( 5 DEFA) KUM ĐÇĐN %15 (Max.) ĐRĐ AGREGA ĐÇĐN %18 (Max.) Na 2 SO 4 ĐLE SU İÇİNDE DONMAÇÖZÜNME AŞINMAYA DAYANIKLILIK LOS ANGELES DENEY YÖNTEMĐ 100 DEVĐRDE MAX. %10 AŞINMA 500 DEVĐRDE MAX. %50 AŞINMA (NORMAL BETON AGREGASI ĐÇĐN) 500 DEVĐRDE MAX. %30 AŞINMA (YOL AGREGASI ĐÇĐN) BASINÇ DAYANIMI MĐN. 100 MPa KĐREÇTAŞI ĐÇĐN MPa

121 AGREGANIN ALKALİ REAKTİFLİĞİNİN TESPİTİ KİMYASAL AGREGANIN REKTİVİTESİ ARA TIRILIR JEOLOJİK AGREGADA REAKTİF BİLE EN ARANIR FİZİKSEL KİMYASAL ÇİMENTOAGREGA KARI IMLARININ BOY DEĞİ İMLERİ ÖLÇÜLÜR DENEY SONUÇLARI KIYASLANIR, SADECE BİR YÖNTEME GÜVENMEK MÜMKÜN DEĞİL 121

122 REAKTĐVĐTE POTANSĐYELĐ OLAN AGREGALARIN SAPTANMASI HARÇ ÇUBUĞU METODU (ASTM C 227) KĐMYASAL METOD (ASTM C 289) PETROGRAFĐK ANALĐZ (ASTM C 295) HIZLI HARÇ ÇUBUĞU METODU (ASTM C 1260) BETON PRĐZMA TESTĐ (ASTM C 1293) CAN CSA A23.225A (KANADA) METODU GELĐŞTĐRĐLMEKTE OLAN RILEM METODLARI (AAR1, AAR2, AAR3, AAR4) MĐKROSKOBĐK ANALĐZ 122

123 DENEY ALETLERĐ HARÇ ÇUBUĞU DENEYLERİ 123

124 Dokuz Eylül Üniversitesi Đnşaat Mühendisliği Bölümü ÖZEL BETONLAR BETON TEKNOLOJĐSĐ GĐRĐŞI Doç. Dr. Halit YAZICI