Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YRD.DOÇ.DR. KAMĐLE TOSUN FELEKOĞLU

Transkript

1 Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESĐ II DERSĐ BETON TEKNOLOJĐSĐ BETON TASARIMI YRD.DOÇ.DR. KAMĐLE TOSUN FELEKOĞLU

2 BETON BĐLEŞENLERĐ ÇİMENTO HAMURU İNERT MİNERAL DOLGU HAVA ÇİMENTO +SU VE SERBEST (HİDRATE SU ÇİMENTO) İNCE AGREGA KABA BOŞLUKLAR 4 mm KATILAR ÇAĞIMIZIN MALZEMESİ BETON, değişik boyutlardaki agrega tanelerinden ve bu tanelerin yüzeylerini kaplayarak aralarındaki boşlukları dolduran çimento hamurundan oluşan ÇOK FAZLI KOMPOZİT BİR MALZEMEDİR.

3 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON ÇİMENTO HAMURU (ÇİMENTO + SU) AGREGA İRİ (Çakıl, Kırmataş, Curuf Vb.) KATKI MADDELERİ İNCE (Kum, Mıcır Tozu vb.) ÇİMENTO : BAĞLAYICI İRİ AGREGA : YÜKLERİ TAŞIYICI İNCE AGREGA : BOŞLUKLARI DOLDURUCU SU : HİDRATASYON BAŞLATMAK + İŞLENEBİLİRLİK SAĞLAMAK KATKI : İSTENEN ÖZELLİKLERİ GELİŞTİRMEK

4 SERTLEŞMİŞ BETON BETONUN ÖZELLİKLERİNDEN EN ÖNEMLİSİ BASINÇ DAYANIMI BETON DAYANIMI; ÜZERĐNE GELEN YÜKLERĐN NEDEN OLACAĞI ŞEKĐL DEĞĐŞTĐRMELERE VE KIRILMAYA KARŞI BETONUN GÖSTEREBĐLECEĞĐ MAKSĐMUM DĐRENME OLARAK TANIMLANMAKTADIR. BETONUN MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐNĐN EN YÜKSEK DEĞERĐDĐR. TÜM OLUMLU ÖZELLĐKLERE PARALELLĐK GÖSTERĐR. DĐĞER ÖZELLĐKLERE GÖRE DENEYSEL OLARAK KOLAY BULUNUR. BETONUN SINIFINI BELĐRLER.

5 BETON DAYANIMINI OLUŞTURAN UNSURLAR Betonun yük altında kırılması, çimento hamurunun veya agreganın yeterli direnci gösterememesinden ya da çimento hamuru ile agrega taneleri arasındaki aderansın yeterince yüksek olmamasından kaynaklanır: Çimento hamurunun dayanımı (hidratasyon derecesi, s/ç oranı) Çimento hamurunun dayanımı (hidratasyon derecesi, s/ç oranı) Agreganın dayanımı Çimento hamuru ile agrega arasındaki aderans

6 BASINÇ DENEYĐ ve BASINÇ DAYANIMI Oynar Örnek başlık Yağ pompası Yükleme çerçevesine -yüksekliği ayarlanabilir bir üst tabla ile oynar ve hareketli alt tabla arasına- deney örneği yerleştirilir. Alt tablanın altındaki pistonun silindirine bir pompa yardımıyla yağ basılır.

7 BASINÇ DENEYĐ ve BASINÇ DAYANIMI Yağın basıncı alt tablayı yukarı yönde iterek örneğin kırılmasına yol açar. Bu arada haznedeki basınç kuvveti bir dinamometre ile ölçülür. Örneğe uygulanan gerilmenin üniform dağılmasının sağlanması için, örnek yüzeylerinin pürüzlü olmaması gerekir. Bu amaçla deney örneklerinin alt ve üst tablaya temas eden yüzeylerine eş dağılımlı gerilmeyi sağlamak amacıyla özel bir karışımdan başlık dökülür.

8 BASINÇ DENEYĐ ve BASINÇ DAYANIMI P σ = A

9 BETON SINIFI GÖSTERİMİ TS 500 C30 28 Günlük 15/30 cm Karakteristik Silindir Basınç Dayanımı En Az 30 MPa TS EN 206/1 C30/37 28 Günlük 15 cm Ayrıtlı Karakteristik Küp Basınç Dayanımı En Az 37 MPa 28 Günlük 15/30 cm Silindir Basınç Dayanımı En Az 30 MPa

10 BETON SINIFLARI (TS 500) Beton Sınıfı f ck Karakteristik Silindir Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) Eşdeğer küp (150 mm) Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) f ctk Karakteristik Eksenel Çekme Dayanımı (N/mm 2 ) E c (28 günlük) Elastisite Modülü (N/mm 2 ) C16 C18 C20 C C30 C35 C40 C45 C

11 BETON SINIFLARI (TS EN 206-1) Basınç dayanımı sınıfı Silindir dayanımı fck, silindir N/mm 2 Küp dayanımı fck, küp N/mm 2 C 8/ C12/ C16/ C20/ C25/ C30/ C35/ C40/ C45/ C50/ C55/ C60/ C70/ C80/ C90/ C100/

12 BETONUN ÖZELLİKLERİ BASINÇ DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER: 1.) BETONUN YAŞI f c ZAMANIN ARTAN BĐR FONKSĐYONUDUR. f c t ÇĐMENTO TĐPĐ VE KÜR KOŞULLARI ÖNEMLĐDĐR.

13 BETONUN ÖZELLİKLERİ 2.) ÇĐMENTO ĐLE ĐLGĐLĐ FAKTÖRLER: a) DOZAJ MİN. DOZAJ: C min = 550 / 5 D D: Betonda Kullanılan Max. Agrega Tane Çapı. D = 32 mm İÇİN C min = 275 kg/m 3 D = 16 mm İÇİN C min = 316 kg/m 3 b) ÇİMENTO TİPİ Çimento kompozisyonu ve incelik f c EYÇ PÇ KÇ t

14 ÇĐMENTO ĐLE ĐLGĐLĐ FAKTÖRLER Çimento dozajının beton basınç dayanımına etkisi Çimento Tipi Ana Bileşenlerinin Miktarları (%) İncelik (cm 2 /g) ASTM CSA C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF I Normal II Orta (Ara tip) III Yüksek hızla dayanım kazanan IV Düşük Isılı V Sülfata Dayanıklı Farklı çimentolar kullanılarak üretilen betonların dayanımları

15 BETONUN ÖZELLİKLERİ 3.) SU ĐLE ĐLGĐLĐ FAKTÖRLER: ĐŞLEVĐ: KĐMYASAL REAKSĐYONU (HĐDRATASYONU) BAŞLATMAK, ĐŞLENEBĐLĐRLĐK SAĞLAMAK KALĐTESĐ :ĐÇĐLEBĐLĐR NĐTELĐKTE MĐKTARI: HĐDRATASYON ĐÇĐN GEREKLĐ MĐKTAR ÇĐMENTO AĞIRLIĞININ % i KADARDIR. fc TAM SIKIŞMIŞ BETON (TEORİK) VİBRASYON İLE SIKIŞTIRMA EL İLE SIKIŞTIRMA S/Ç

16 Betonda fazla ya da eksik su kullanımının dayanıma etkisi

17 BETONUN ÖZELLİKLERİ 3.) SU ĐLE ĐLGĐLĐ FAKTÖRLER:

18 BETONUN ÖZELLİKLERİ 4) Agrega nın etkisi S/Ç oranı dayanımı etkileyen en önemli faktör olmasına rağmen, agrega özellikleri özellikle betonun çekme ve kırılma özellikleri açısından önemlidir. Normal dayanımlı betonlar için en önemli agrega parametreleri agreganın şekli, yüzey yapısı ve en büyük tane çapıdır. Çimento hamurunun çok daha düşük dayanımlı olması nedeniyle agreganın kendi dayanımı beton dayanımı üzerinde daha az etkindir.

19 BETONUN ÖZELLİKLERİ 5.)KOMPASĐTE - fc ĐLĐŞKĐSĐ: YÜKSEK KOMPASĐTE YÜKSEK DAYANIM 6.) DIŞ ETKĐLER - KÜR KOŞULLARI: YÜKSEK SICAKLIK DERECELERĐ YÜKSEK NEM ORANLARI DAYANIM KAZANMA HIZINDA ARTIŞ

20 KÜR KOŞULLARI Priz ve sertleşme aşamasında betona çevre koşullarının etkisi çok büyüktür. Kür koşulları adı da verilen çevre koşullarını ayarlamak suretiyle betonun kalitesini yükseltmek mümkündür. Kür koşullarını, sıcaklık ve rutubet etkisi olarak düşünmek gerekir. Sıcaklık derecesinin ve rutubet oranının yüksekliği, hidratasyonu Sıcaklık derecesinin ve rutubet oranının yüksekliği, hidratasyonu hızlandırması nedeniyle, betonun dayanım kazanma hızını artırır. Rutubeti yüksek tutmak, hatta ortamı doygun rutubette tutmak kaydıyla sıcaklık 60 o C' nin üzerine çıkarılarak (70-90 o C) dayanım kazanma hızı arttırılabilir. Bu işleme, ısıl işlem, atmosfer basıncında buhar kürü, etüvleme, tünel kalıp yöntemi gibi adlar verilmektedir. Bu yöntemlerde beton çok kısa sürede (1-2 gün) istenen dayanıma ulaşır. Prefabrik beton yapı elemanlarının üretiminde bu yöntemlerden yararlanılır.

21 KÜR KOŞULLARI Beton dayanım kazanma hızı kriterleri, 2 günlük ortalama basınç dayanımının 28 günlük dayanımına oranına bağlı olarak tayin edilmektedir. Bu oranın 0.5 ten büyük olması durumunda dayanım gelişiminin hızlı, 0.3 ile 0.5 arasında olması durumunda orta, 0.15 ile 0.3 arasında olması durumunda ise yavaş olduğu kabul edilir.

22 OLGUNLUK DERECESİ Gerekli sertleşme süreleri aşağıda açıklanan "olgunluk derecesi" kavramına dayanılarak saptanır. Olgunluk derecesi aşağıda verilen sıcaklık (T) ve zamanın (t) etkisini birlikte belirten bir büyüklüktür : Olgunluk = f (T x t) Nurse-Saul Denklemi: M(t) = (Ta-To) t Burada, M (t), t yaşındaki olgunluk, (t), zaman aralığı, gün veya saat, Ta, (t) zaman aralığında ortalama beton sıcaklığı, ⁰C To, betonun zamanla dayanım kazanmadığı en yüksek sıcaklık (beton bu sıcaklığın altında dayanım kazanmaz), ⁰ C

23 M(t) = (Ta-To) t Betonun eriştiği olgunluk seviyesinin hesaplanmasında, hangi sıcaklık derecesinin altında zamanla dayanım artışının olmadığının bulunması gerekmektedir. Farklı araştırmacılar, -20 o C ile 5 o C arasında değişen sıcaklıklar bulmuştur. Genellikle, 0 o C ve -10 o C kullanılmaktadır. Bu değerin değişiminde kullanılan çimento türü etkilidir. To sıcaklığı, çimentonun tipine, katkının veya çimentonun hidratasyon hızını etkileyen diğer bileşenlerin tipine ve dozajına, ve sertleşme aşamasında betonun maruz kaldığı sıcaklık aralığına bağlıdır. Örneğin, Tip I çimento için, katkı kullanılmamışsa ve kür sıcaklığı 0 ile 40 o C arasında değişiyor ise tavsiye edilen To sıcaklığı 0 o C dir. Diğer durumlar için ve dayanım tahmininde maksimum doğruluk için To sıcaklığı deneysel olarak ASTM C1074 standardına göre belirlenmelidir.

24 Beton yaşının ve sıcaklığın fonksiyonu olarak beton basınç dayanımı yüzdeleri (%100 =28 gün 23 C de kür)

25 Olgunluk, kritik inşaat aktivitelerinin başlamasına izin vermek için, betonun dayanımının tahmin edilmesinde kullanılmaktadır. Örneğin, Kalıpların ve dikmelerin sökülmesinde, Çubuklara art germe uygulanma zamanın tespitinde, Soğuk hava korumasının sona erdirilme süresinin tayininde, Yolların trafiğe açılma zamanın belirlenmesinde kullanılmaktadır.

26 BETONUN ÖZELLİKLERİ 7.)DENEY KOŞULLARI YÜKLEME HIZI PRES TABLASI-ÖRNEK YÜZEYĐ ARASI SÜRTÜNME ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI ÖRNEKLERĐN NEM DURUMU

27 BETONUN ÖZELLİKLERİ 7.)DENEY KOŞULLARI YÜKLEME HIZI: kg/cm 2 /s Yapılan deneyler, yavaş yüklenen örneklerin dayanımlarının, hızlı yüklenen örneklere kıyasla daha düşük olduğunu göstermiştir

28 BETONUN ÖZELLİKLERİ 7.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI STANDART SĐLĐNDĐR 15X30 cm KAROTLARDA FARKLI h/d ORANLARI VARSA TS de h/d =1.0 h/d ORANI=2.0 DÜZELTME YAPILMALIDIR. ASTM ve BS DE h/d < 0.95 ĐSE DENEY YAPILAMAZ!

29 BETONUN ÖZELLİKLERİ 7.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI 15 veya 20 cm AYRITLI KÜP BOYUT ETKĐSĐ : ÖRNEK : 10 cm 15 cm 20 cm BAĞIL DAYANIM (%) :

30 BETONUN ÖZELLİKLERİ 7)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLĐ VE BOYUTLARI 15 veya 20 cm AYRITLI KÜP ŞEKĐL ETKĐSĐ : ŞEKĐL : NARĐNLĐK (h/a) : PLAK 0.5 BAĞIL DAYANIM (%) : KÜP PRĐZMA

31 BASINÇ DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER ÖRNEK ŞEKLİ, BOYUTLARI ve NARİNLİĞİ d h h/d ORANI PRES TABLASI İLE SÜRTÜNME

32 Düzgün kırılma

33 Düzgün olmayan kırılma

34 Düzgün kırılma

35 Düzgün olmayan kırılma

36 BASINÇ DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER: 8) Mineral ve kimyasal katkıların etkisi

37 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI Deneysel çalışmalara dayanarak, malzeme oranları, ortam şartları, sıkıştırma şekli vb. faktörlere bağlı olarak betonun basınç dayanımı bağıntılarla yazılabilir. Deneylerle oluşturulan bağıntılar dayanımın hesaplanmasında değil, fakat tahmin edilmesinde yararlı olmaktadır. Hemen hemen bütün formüllerde çimento/su ilişkisi dayanımı etkileyen esas değişken olarak alınmıştır.

38 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI Bu formüllerde kolaylık olması açısından; betonu oluşturan bileşenler çimento, su, kum, iri agrega, hava boşluğu sırasıyla, C, S, U, V ve H harfleriyle simgelenecektir. Değerler ağırlık cinsinden ise büyük, mutlak hacim cinsinden ise küçük harfler kullanılacaktır. f c ise betonun basınç dayanımını simgeleyecektir.

39 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI a) Bolomey formülü f c C = K k B S+ h Burada KB; çimentonun mekanik dayanımına, agreganın granülometri bileşimine, agreganın şekli ve biçimine, sıkıştırma şekline, ortam şartlarına ve deney örneğinin şekline bağlı bir deneysel parametredir. Ortalama olarak 7 gün için 15 N/mm 2, 28 gün için 19 N/mm 2 değerleri alınabilir. k katsayısı ikinci katsayı olup, arasında değişir, 0.5 değerini almak yeterli olmaktadır. h hava boşluğunun su ile dolu olduğu varsayılır. Örneğin betonda 15 dm 3 hava boşluğu saptanmış ise, formülde h yerine 15 kg konur.

40 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI b) Feret formülü c f c = K F c + s + h Bu formülde dayanımı etkileyen en önemli faktör çimento hamuru içindeki çimento miktarıdır. Bağıntı ikinci derecedir. Çimento hamuru hacmi, c+s+h, çimento miktarı ise c dir. Buradaki KF katsayısı N/mm 2 arasında alınır. 7 gün için 150, 28 gün için 180 N/mm 2 ortalama değerleri kullanılır. 2

41 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI c) Graf Formülü f c = f cc C K S G 2 Graf formülü çimento cinsinin etkisini formülde açık bir şekilde gözönüne alan bir bağıntıdır. Burada fcc çimentonun standart mukavemetidir. Örneğin CEM I 42.5 için 42.5 N/mm 2 alınır. K G değeri 4-10 arasında değişir ve beton yaşından bağımsızdır. Beton yaşının etkisi fcc ile dikkate alınır.

42 BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI d) Abrams Formülü f c = A S/C B Beton teknolojisinin kurucularından Amerikalı Duff Abrams'ın 1919 yılında dayanım ile s/ç oranı arasındaki ilişkiyi su/çimento kanunu ile ifade etmiştir. A ve B ön deneylerde bulunan ampirik katsayılardır. Bu formül ile, su/çimento oranının artmasıyla beton dayanımında azalma olacağı kavramı mühendislik uygulamalarında bir kural durumuna gelmiştir.

43 BETON BETON TASARIM İLKELERİ 1- Taze beton kütlesi işlenebilir olmalıdır. Beton kolaylıkla karıştırılabilmeli, taşınabilmeli, segregasyona uğramadan kalıba yerleştirilebilmeli, sıkıştırılabilmeli ve perdahlama işlemleri yapılabilmelidir. Taze betonun işlenebilirliği agrega gradasyonuna ve tane şekline, kaba ve ince agregaların oranlarına, çimento ve diğer bağlayıcı maddelerin miktarına ve kalitesine, hapsolmuş havanın varlığına, kimyasal katkı kullanımına ve taze betonun kıvamına bağlı olarak değişir.

44 BETON BETON TASARIM İLKELERİ 2- Betonun kıvamı yeterli olmalıdır. Kıvam basitçe taze betonun hareket edebilme yeteneği veya akmaya başlayabilme yeteneği olarak tanımlanabilir. Betonun kıvamı karışımın su miktarı ile ilişkili olup çökme terimi ile ölçülür. Taze betonun kıvamını belirlemeye yönelik olan çökme (slump) deneyi taze betonu kuru kıvamdan akıcı kıvama kadar sınıflandırabilir.

45 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 2- Betonun kıvamı yeterli olmalıdır. Beton üretiminde kullanılacak araçlar ise, betonun kıvamı hakkında bir seçim yapılmasına imkan verir. Örneğin beton şişlenerek, tokmaklanarak yerleştirilecekse akıcı, vibratörle sıkıştırılacaksa plastik kıvamda olmalıdır. Kıvam belirlenince su miktarı saptanabilir. Ancak deneylerle seçilen su miktarının istenen kıvamı verip vermediği kontrol edilmelidir.

46 İŞLENEBİLİRLİK ve KIVAM DENEYLERİ Çökme deneyi VeBe deneyi Sıkıştırılabilme derecesi deneyi (Walz deneyi) Yayılma deneyi Sıkıştırma faktörü deneyi Kelly topu deneyi

47 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ SLUMP DENEYİ (ÇÖKME, ABRAMS HUNİSİ)

48 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ SLUMP DENEYİ (ÇÖKME, ABRAMS HUNİSİ) Taze beton kütlesinin kendi ağırlığı altında akmasına karşı betonun kayma direnci ölçülmektedir. Aşırı kuru, çok kuru ve kuru kıvamdaki betonlar için uygun değildir.

49 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ SLUMP DENEYİ (ÇÖKME, ABRAMS HUNİSİ)

50 BETON KIVAM -VİBRASYON İLİŞKİSİ KIVAM AZALDIKÇA BETONU YERLEŞTİRİP SIKIŞTIRMAK ZORLAŞIR, GEREKEN ENERJİ VE ZAMAN ARTAR ŞANTİYEDE GENELLİKLE ZAMAN, İNSAN VE ENERJİSİ KITTIR. BETONUN HER NOKTASINDA AYNI SIKIŞTIRMA İŞLEMİNİN UYGULANMASI PRATİKTE ZORDUR. TAM SIKIŞTIRILMAMIŞ BÖLGELERDE MAKRO VE MİKRO BOŞLUKLAR KALIR, KIVAM AZALDIKÇA BOŞLUKLAR ARTAR. BOŞLUKLARLA BERABER HEM DAYANIM HEM DE DAYANIKLILIK SORUNLARI ÇIKAR BOŞLUKLU BÖLGELERDE ÇOK DÜŞÜK MUKAVEMETLER ELDE EDİLEBİLİR. KIVAM AZALDIKÇA BOŞLUK VE DÜŞÜK MUKAVEMET RİSKİ ARTAR

51 Betonu yerleştirme problemleri - Kıvam-su-akışkanlaştırıcı ilişkisi - Đşçilik

52 BETON KIVAM SINIFI (SLUMP DEĞERİ) K1 (0 5cm) Vibrasyonlu mastarlı pist, yol betonları K2 (5-10cm) Kalıpsız eğimli çatı, sömel vb. betonlar K3 (10-16cm) 16cm) Bilinçli,bilgili, etkin vibrasyon uygulayabilen profesyonel şantiyeler K4(16-22cm) Vibratörlü şantiyede genel betonlar K5 ( 22cm) vibratörsüz şantiyeler, kazık k vb. elemanlar, vibratör sığmayan donatı sıklığı,...

53 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ VEBE DENEYİ Saydam Disk VeBe deneyi özellikle çok düşük çökme değerine sahip (20mm den az ya da sıfır çökme) kuru karışımların kıvamını değerlendirmeye yönelik belki de en uygun deney yöntemidir. Maksimum agrega çapının 63mm den fazla olduğu karışımlar için uygun değildir VeBe deneyi aynı zamanda prekast, öngerilmeli beton uygulamaları ve çelik lifli, düşük işlenebilirliğe sahip karışımlar için uygun bir yöntem olabilir

54 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ VEBE DENEYİ Saydam Disk Deneyin esası, titreşim ve ağırlık etkisi altındaki çok kuru kıvamdaki taze betonun üzerinde bulunan saydam bir diskin tamamen çimento hamuru ile kaplanması için geçen sürenin ölçülmesine dayanır VeBe deneyinin yapılabilmesi için yanda görülen deney aparatı ile birlikte 0,5 sn duyarlılıkta bir kronometre de gereklidir.

55 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ VEBE DENEYİ Saydam Disk Silindir kap içerisine standart çökme hunisi (Abram s hunisi) kap ortalanacak şekilde yerleştirilir. Taze beton standart çökme hunisi içerisine 3 tabaka halinde ve her bir tabakada 25 kez standart şişleme çubuğu ile şişlenerek sıkıştırılıp doldurulur. Silindir kap içerisindeki standart çökme hunisi düşey yönde yavaşça kaldırılır.

56 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ VEBE DENEYİ Saydam Disk Çelik bağlantı koluna mafsallı bir şekilde bağlı bulunan ve yatay pozisyonda duran saydam disk taze beton örneğine koldaki ayar vidaları ve aksamı vasıtası ile yerleştirilir. düşey yönde diskin hareketini engelleyen vidası gevşetilerek düşey yönde indirilip taze betonun en yüksek noktasına hafifçe temas etmesi sağlanır. düşey hareketi engelleyen disk vidası yeniden sıkıştırılarak disk sabitlenir.

57 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ VEBE DENEYİ Tüm bunlardan sonra titreşim masası ve kronometre aynı anda çalıştırılır. Saydam Disk Saydam diskin alt yüzeyinin tamamen çimento hamuru ile kaplanmasına kadar titreşime devam edilir titreşim masası ve kronometre aynı anda durdurularak geçen süre kaydedilir. Geçen süre VeBe süresidir (sn).

58 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-2 VEBE DENEYİ Saydam Disk VeBe sınıfları Sınıf V0 VeBe Süresi (sn) 31 V V V V4 5 3 VeBe sınıfları aşırı kurudan (V0), akıcıya (V4) doğru sıralanmaktadır. 5sn den kısa ve 30 sn den uzun VeBe süreleri elde edilen betonlar bu deney ile işlenebilirlikleri değerlendirilemeyecek betonlardır

59 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-3 Sıkıştırılabilme Derecesi Tayini Deneyi (Walz Deneyi) Sıkıştırılabilme derecesi tayini deneyi taze betonun kıvamının, taze betonun tam sıkıştırılabilmesinin derecesinin ölçülmesi yoluyla belirlenmesine dayanır. Deney, belirlenen sıkıştırılabilme derecesi 1.04 ile 1.46 arasında olan betonlar için uygundur. Taban boyutları 200±1 mm x 200±1 mm, yüksekliği 400±2 mm olan çelikten imal edilmiş prizma şekilli kalıp kullanılır.

60 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-3 Sıkıştırılabilme Derecesi Tayini Deneyi (Walz Deneyi) Taze beton mala yardımı ile hiçbir sıkıştırma enerjisi uygulanmadan, taze beton kalıptan taşana kadar doldurulur. Betonun kalıptan taşan kısmı mastar ile sıyrılarak betonun üzeri düzeltilir. Kaptaki taze beton en düşük frekansı 120 Hz olan ve vibratör daldırma ucunun çapı en küçük kap boyutunun ¼ ünü geçmeyen dalıcı tipte vibratör ile veya en düşük frekansı yaklaşık olarak 40 Hz (2400 devir/dakika) olan titreşim masası kullanılarak, hacminde daha fazla azalma meydana gelmeyinceye kadar sıkıştırılır.

61 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-3 Sıkıştırılabilme Derecesi Tayini Deneyi (Walz Deneyi) Sıkıştırma işleminden sonra sıkışmış beton yüzeyi ile kabın üst yüzey kenarı arasındaki mesafe (s) 1mm hassasiyetle ölçülür Bu değer (s) kabın her kenarının orta noktasından ölçülür ve ortalama değer kullanılır. Sıkıştırılabilme derecesi (c) aşağıdaki bağıntı ile belirlenir. c = h h 1 1 s

62 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-3 Sıkıştırılabilme Derecesi Tayini Deneyi (Walz Deneyi) TS EN e göre sıkışma sınıfları Sınıf Sıkışabilme derecesi C C C C

63 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA (YAYILMA) DENEYİ Bu deney yöntemi özellikle çökme deneyinde tamamen çökmenin elde edildiği yüksek ve çok yüksek işlenebilirliğe sahip karışımların değerlendirilmesinde kullanılır. Akma deneyi, betonun kıvamını ve segregasyon yapma eğilimini ölçmek üzere önerilmiş bir deney yöntemidir.

64 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA DENEYİ Deney aparatı bir kenarı 700±2 mm boyutunda olan kare şeklinde düz yüzeyli bir plaka ve bu plaka üzerine yerleşen en az 2 mm kalınlığında ve 16±0,5 kg ağırlığında düz metal plaka ve taban çapı 200±2mm 2mm üst çapı 130±2mm, yüksekliği 200±22 mm ve kalınlığı en az 1,5mm olan metalden yapılmış bir kesik koniden (koninin üst kısmına yakın tutma kulakçıkları ve tabanına yakın yere sabitleme basma plakaları olmalıdır) oluşmaktadır

65 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA DENEYİ Ayrıca yanda görülen bir kenarının uzunluğu 40±1 mm olan kare kesitli yaklaşık 200 mm uzunluğunda metal bir sıkıştırma çubuğu kullanılır (sıkıştırma çubuğunun mm lik bir kısmı kolay tutulmasını sağlamak amacı ile tercihen dairesel kesitli olmalıdır). Deneyde gerekli olan taze beton miktarı yaklaşık 5 litre veya 12 kg normal betondur. Kullanılan beton kalıbın net hacmi 4,34 litredir. Plaka düz ve sabit bir zemine yerleştirilir. Üzerine metal üst plaka konulur.

66 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA DENEYİ Tablanın orta noktası merkez olacak şekilde metal kesik koni metal tabla üzerine yerleştirlir. Taze beton iki tabaka halinde kesik koni kalıba doldurulur. Her tabaka 10 kez şişleme çubuğu kullanılarak şişlenerek sıkıştırılır. Kesik koni kalıp düşey yönde tıpkı çökme deneyinde olduğu gibi tutacaklarından kavranarak kaldırılır.

67 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA DENEYİ Tablanın ön tarafında bulunan uç levhasına basılarak alt plakanın sabit kalması sağlanır Üst metal plaka üzerinde koniden serbest kalmış bulunan taze beton olduğu halde yavaşça durdurma parçasına kadar kaldırılır. Daha sonra üst plaka alttaki plaka üzerine serbestçe düşürülür. Bu serbest düşürme işlemi 15 kez tekrarlanır. Her kaldırıp düşürme işlemi 2 sn den az 5 sn den fazla olmayan süre içerisinde tamamlanmalıdır.

68 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-4 AKMA DENEYİ Düşürme işlemleri tamamlandıktan sonra metal plaka üzerine oluşan darbe etkisi ile de yayılmış bulunan taze betonun en büyük boyutları plaka kenarına paralel iki doğrultuda cetvel ile ölçülür ve ortalaması alınarak 10 mm ye yuvarlanır. TS EN standardında verilen yayılma sınıfları Sınıf Yayılma Çapı (mm) F1 340 F F F F F6 630

69 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Deneyin amacı taze beton örneğine uygulanan standart enerji nedeniyle elde edilen sıkıştırma derecesinin ölçülmesidir. Genel olarak taze betonda işlenebilirlik olarak tanımlanan tam sıkışma için gerekli olan enerji miktarının doğrudan ölçülmesine yönelik bir deney yöntemi yoktur. Standart enerji uygulanarak elde edilen sıkıştırma derecesi bu deney ile doğrudan bulunabilmektedir. Sıkıştırma faktörü olarak adlandırılan sıkıştırma derecesi, standart enerji uygulanarak sıkıştırılan taze beton yoğunluğunun tam olarak sıkıştırılmış taze betonun yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır.

70 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Deney için yaklaşık 7 litre taze beton örneği yeterlidir. Deney aparatı aralarında 20 cm lik düşey mesafe bulunan hacimleri birbirlerinden farklı iki adet ters duran kesik koni şekilli, altı kapaklı kesik koni ile 150mm çaplı, 285mm boyunda altı kapalı silindirden oluşur. En üstte yer alan ters duran kesik koninin hacmi altındaki kesik koniden daha fazladır. Deney, özellikle orta işlenebilirlikte taze beton karışımları için oldukça uygundur. Burada ölçüleri verilen deney aparatı maksimum agrega çapının 20mm ye kadar olduğu karışımlar için uygundur.

71 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Ters duran kesik konilerin kapakları kapatılır ve en alttaki silindir kabın boş ağırlığı tespit edilir ve ters duran kesik koni kaplar ve silindir kap düşey eksenleri çakışık olacak şekilde yerleştirilir. En üst hazneye taze beton hiçbir sıkıştırma enerjisi uygulanmadan bir şaşula veya mala yardımı ile tam olarak doldurulur. En üst haznenin kapağı açılarak taze betonun ortadaki kesik koni kaba serbest düşme ile dolması sağlanır. Daha sonra ortadaki kesik koni kabın kapağı da açılarak taze betonun en alttaki silindir kaba serbest düşme ile dolması sağlanır.

72 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Silindir kabın etrafına taşan betonlar temizlendikten sonra içi taze beton dolu silindir kabın ağırlığı bulunur. Daha sonra silindir kap içerisindeki taze beton bir başka kaba boşaltılarak içi temizlenir ve boş silindir kabın ağırlığı belirlenir. Serbest düşme ile silindire dolmuş bulunan taze betonun ağırlığı belirlenir (m p ). Daha sonra silindir kap aynı beton numunesi ile doldurularak tam sıkışması sağlanır.

73 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Sıkıştırma işlemi vibrasyon uygulanarak yapılabileceği gibi, şişleme yolu ile de yapılabilir. Şişleme uygulanarak yapılan sıkıştırmada taze beton silindire ince tabakalar halinde (tercihan 5 er cm) doldurulur ve her tabakaya 30 kez şişleme uygulanır. Vibrasyon ile sıkıştırmada ise vibrasyon işlemine beton yüzeyinden hava kabarcığı çıkmayana dek ve yüzey tamamen düz bir form alana dek devam edilir Tamamen sıkışmış betonun ağırlığı belirlenir (m f ).

74 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Sıkıştırma faktörü değeri CF; CF = m p m f Sıkıştırma faktörü değeri CF, 0,75 ile 0,95 arasında olması işlenebilir bir beton için uygundur.

75 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-5 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ DENEYİ Sıkıştırma faktörü sonuçlarının görünür işlenebilirlik açısından değerlendirilmesi CF sonucu Görünür İşlenebilirlik < 0,75 * Çok Düşük 0,75 0,85 Düşük 0,85 0,92 Orta 0,92 0,95 Yüksek > 0,95 * Çok Yüksek * CF testinin bu karışımlar için uygunluğu şüphelidir.

76 İŞLENEBİLİRLİK DENEYLERİ-6 KELLY TOPU DENEYİ Deney temel olarak büyük ve ağır, metalden yapılmış yarım küre şeklindeki bir topun taze betona penetrasyonunun ölçülmesi esasına dayanır. Deney, orta işlenebilirlikteki karışımların değerlendirilmesi için uygundur. Çökme (slump) deneyi gibi taze beton kıvamının rutin kontrolü için oldukça basit ve etkili bir deney yöntemidir

77 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 3. Beton kütlesi sertleşince, istenen dayanımı sağlamalıdır. Ancak ilk hesaplarda betonun bir miktar ( ) daha yüksek dayanımlı olmasına çalışılır. Örneğin 20+5 = 25 N/mm 2 alınır. Bu değere amaç dayanım adı verilir ve proje dayanımından kadar fazla olur. İstatistiksel bir büyüklüktür, ancak istatistik veri elde edilme olanağı olmadığı takdirde her beton sınıfı için ilgili tablolardan alınır.

78 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ Karışım hesabına esas alınacak hedef basınç dayanımı

79 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 3. Beton kütlesi sertleşince, istenen dayanımı sağlamalıdır. 28 günlük dayanım, yapısal dizayn, karışım oranlarının belirlenmesi ve betonun değerlendirilmesinde parametre olarak kullanılmaktadır. Örneğin C20 sınıfı bir beton üretilmesi halinde, bu betonun 28 günlük karakteristik silindir dayanımlarının 20 N/mm 2 'den az olmaması istenir.

80 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 4- Betonun su/çimento oranı belli bir değeri aşmamalıdır. Betonun su/çimento veya su/bağlayıcı madde oranı belirli bir değeri aşmamalıdır. Beton dayanımını net su/çimento veya su/bağlayıcı madde oranı belirlemektedir. Agrega, çimento, kimyasal katkıların kullanımına göre tasarımda dikkate alınmalıdır.

81 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 5- Beton Çevresel Etkilere karşı dayanıklı olmalıdır. Beton servis koşullarını etkileyen donma-çözülme, ıslanma-kuruma, ısınma-soğuma, soğuma, zararlı kimyasal maddeler gibi çevresel etkilere karşı dayanıklı olmalıdır. Beton üretiminde şartlara göre özel bileşenlerin veya katkı malzemelerinin kullanımı ile bu sorun çözülebilmektedir. Ayrıca, yüksek performanslı betonlarda düşük su/çimento oranlarının kullanımı ile permeabilite gibi durabilite gereksinimleri de karşılanmış olmaktadır. Çevre şartlarının betonun tasarım aşamasında dikkate alınması çok önemli bir husustur.

82 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 6- Betonun yoğunluğu ihtiyaca göre belirlenmelidir. Ağırlık yapıları, radyasyondan korunma, ses izolasyonu gibi durumlarda yüksek yoğunluk değerlerine sahip beton üretimi gerekmektedir. 7- Betonun hidratasyon ısısı dikkate alınmalıdır. Özellikle kütle betonlarında oluşan ısı kontrol altında olmalıdır. Oluşan ısı ile kütlede görülecek hacim değişikliği sıcaklık ölçümleri ile kontrol altında tutulmalı, betonun bu sebeple çatlaması engellenmelidir. Bu amaçla betondaki bağlayıcı malzeme miktarı sınırlanmalı, gerekli soğutma önlemleri alınmalıdır.

83 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 8- Betonun maliyeti en düşük düzeyde olmalıdır. İstenen işlevleri yerine getirebilecek betonun maliyeti de en alt düzeyde olmalıdır. Beton maliyetini malzeme, işçilik ve ekipman maliyetleri oluşturmaktadır. Değişik kalitedeki betonların maliyetleri arasındaki farklılık daha çok kullanılan malzemelerin maliyetlerindeki farklılıktan kaynaklanmaktadır.

84 BETON BĐLEŞENLERĐ BETON TASARIM İLKELERİ 8- Betonun maliyeti en düşük düzeyde olmalıdır. Beton bileşenlerinden maliyeti en yüksek olanı çimentodur. İstenen kalitedeki betonu en ekonomik şekilde elde etmek için mümkün olan en az çimentonun kullanılmasına çalışılmalıdır. Bu durum aynı zamanda betonun daha az büzülmesi gibi birtakım avantajlar da sağlamaktadır. Üretilen betonun yeterli işlenebilme özelliğine sahip olması betonun yerleştirilmesi, sıkıştırılmasını daha az işçilikle yapılmasını sağlayacağından ekonomiye destek sağlayacaktır.

85 BETON BĐLEŞENLERĐ PROJE VE ŞANTİYE KOŞULLARI a) Yapılan statik, betonarme hesapları sonucu, yapı elemanlarının boyutları, donatıları, donatı aralıkları ve istenilen beton kalitesi belli olmalıdır b) Beton üretiminde kullanılması istenen malzemelerin özellikleri deneylerle saptanmış olmalıdır. c) Zemin ve iklim koşulları belirli olmalıdır. d) Beton üretim araçları (mikser, vibratörler vb.), beton üretiminde çalışacak personelin eğitim, deneyim düzeyi belli olmalıdır. Bütün bu verileri gerçekçi olarak değerlendirerek istenilen nitelikte, 1 m 3 betonu oluşturacak çimento, agrega ve su miktarlarının doğru olarak saptanması gerekir.

86 BETON TASARIMI BU VERİLER IŞIĞINDA TABLOLAR AMPİRİK FORMÜLLER DENEME KARIŞIMI (Amaç Dayanımı) ŞANTİYE KARIŞIMI TAZE ve SERTLEŞMİŞ BETON DENEYLERİ

87 AMAÇ BETON TASARIMI İŞLEVSELLİK DAYANIM (BETON SINIFI) DAYANIKLILIK (DURABİLİTE) İŞLENEBİLİRLİK (POMPALANABİLİRLİK) EKONOMİ

88 BETON TASARIMI BU AMAÇ İÇİN; MAX İRİ AGREGA YÜKSEK DAYANIM MİN İNCE AGREGA İŞLENEBİLİRLİK, YÜKSEK DAYANIM OPTİMUM ÇİMENTO OPTİMUM SU OPTİMUM SU YÜKSEK KOMPASİTE, YÜKSEK DAYANIKLILIK

89 BETON TASARIMI ÖNEMLİ!!! KOROZYONA DAYANIKLI, UZUN ÖMÜRLÜ YAPILAR İÇİN C30 VE ÜSTÜ Beton kullanalım C25 ve C20 yi unutalım artık C30 C20 den biraz daha pahalı ama C30 lu Yapı C20 li Yapı dan daha ucuz C30 ile C20 arasında Teknoloji farkı yok. TEK FARK 80kg/m 3 fazla çimento (veya katkı)