BETONUN BASINÇ DAYANIMI

Transkript

1 BETONUN BASINÇ DAYANIMI Giriş Betonun basınç dayanımı, eksenel basınç yükü etkisi altındaki betonun kırılmamak için gösterebileceği direnme kabiliyetidir. Betonun basınç dayanımı niçin önemlidir? Betonda araştırılan en önemli dayanım türü, basınç dayanımıdır. Bunun nedenleri; Beton basınç dayanımını bulmak için uygulanan yöntem, diğer dayanım türlerinin bulunması için uygulanan yöntemlerden basittir. Hemen hemen tüm yapıların tasarımında, beton basınç dayanımı kullanılmaktadır. Bunun yanında, eğilme, çekme ve yorulma gibi dayanım türleri ihmal edilmektedir. Betonun basınç dayanımı ile eğilme dayanımı arasında yaklaşık ta olsa bir korelasyon bulunmaktadır. Bu nedenle, basınç dayanımı bilindiği takdirde, diğer 1

2 dayanım büyüklükleri hakkında da fikir elde edilebilmektedir. Basınç dayanımının bilinmesi, betonun diğer özellikleri hakkında kalitatif bilgi sağlamaktadır. Mesela betonun basınç dayanımının yüksek olması, betondaki su geçirgenliğin az olduğunu ve dayanıklılığın yüksek olduğunu işaret etmektedir. Beton basınç dayanımının elde edilmesi Standart deney yöntemi TS 3114, ASTM C 31 ve ASTM C 39 da verilmektedir. Bu konuda, ASTM ve TS birbirine benzemektedir. Standart deney yönteminin uygulamasında, beton standartlarında belirtilen standart silindir veya küp numuneler kullanılmaktadır. Beton numune bu kalıplara yerleştirilmekte ve bir gün sonra kalıptan çıkarılmaktadır. Bu numuneler daha sonra standartta belirtilen yöntem uygulanarak 28 günlük küre tabi tutulmaktadır. 28. günün sonunda, deney presi olarak 2

3 adlandırılan bir alet vasıtasıyla şekildeki gibi üniform basınç yükü altında kırılmaktadır. Şekil Beton numuneye basınç yükü uygulanması Basınç dayanımı σ=p/a şeklinde hesaplanmaktadır. Burada; σ:basınç dayanımı P: numuneyi kıran maksimum yük A: numunenin kesit alanıdır. Numune şekli Standart yöntemde, silindir ve küp şekilli numuneler kullanılmaktadır. Türkiye de hem silindir hem de küp numune kullanılmaktadır. Birçok Avrupa ülkesinde ise, silindir şekilli numune kullanılmaktadır. 3

4 Numune boyutları Türkiye, ABD ve birçok ülkede kullanılan silindir şekilli standart numunenin boyutları, çapı: 15cm ve yüksekliği: 30cm olan numunedir. Yani boy/çap oranı 2 dir. Araştırma amacıyla veya bazı özel uygulamalarda, cm çapında silindir numuneler de kullanılmaktadır. Ancak bu numunelerde boy/çap oranının 2 olmasına dikkat edilmektedir. Bir zamanlar Türkiye de bir kenarı 20cm olan küp numunelerde kullanılmaktaydı. Ancak son zamanlarda, bir kenarı 15cm olan küp numuneler yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Numunelerin hazırlanması Kalıplar, çelik, dökme demir veya plastik gibi su emmeyen malzemelerden yapılmış ve şekil değişikliği göstermeyen, iç yüzeyleri pürüzsüz düzgünlükte olan malzemelerdir. Taze betonun yerleştirilmesinden önce, kalıbın içine ince bir tabaka yağ sürülür. Bu şekilde, beton kalıp içerisine yapışmaz. 4

5 Kalıba betonun yerleştirilmesi işlemi, taze betonun kıvamına ve yerleştirilme şekline göre değişiklik göstermektedir. Bu yerleştirilme şekilleri; Kıvamı 7.5cm den fazla olan betonlar, 15x30cm lik silindir numune içerisine 3 tabaka halinde ve her bir tabaka 16mm çapında metal çubukla 25 defa şişlenerek sıkıştırılır. Sıkıştırma işleminden sonra, numunenin üst yüzü düzeltilir. Kıvamı 2.5cm den küçük olan betonlar, 15x30cm lik silindir numune içerisine iki tabaka halinde ve her tabakada vibratör kullanılarak sıkıştırma işlemi tamamlanmaktadır. Aşırı süre vibratör kullanılması durumunda, segregasyon oluşmaktadır. Kıvamı cm arasında olan betonlar, silindir şekilli kalıplara ister vibratör isterse şiş kullanılarak sıkıştırılmaktadır. Küp numunelerde ise, beton iki tabaka halinde kalıba yerleştirilmekte ve her tabaka 25 defa şişlenerek 5

6 sıkıştırılmaktadır. Sıkıştırma işleminden sonra, betonun üst yüzeyi düzeltilmektedir. Hazırlanan bu numunelerin üstü ıslak bezle örtülür ve o C de 24 saat bekletildikten sonra, kalıptan çıkarılır. Numunelere uygulanan kür Numuneler kalıptan çıkarıldıktan sonra, deney anına kadar (28 gün) 23±1.7 o C sıcaklıkta ve %95 rölatif neme sahip kür odasında ve bu sıcaklıktaki suda bekletilir. Yapının bulunduğu ortamda üretilen numuneler, kalıptan çıkartılıncaya kadar uygun sıcaklık ortamında ve üst kısımları nemli bir bezle örtülerek saklanmalıdır. Kalıptan çıkartılan numunelerin kür işlemine tabi tutulacağı ortam ise, betonun basınç dayanımının araştırılacağı amaç; Beton karışımlarının yapıdaki yerine yerleştirildikten sonra, tasarlanan dayanımları sağlayıp sağlamadıklarını kontrol için yapılıyorsa, numuneler kalıplardan çıkarıldıktan sonra o C sıcaklığa sahip rutubetli bir 6

7 ortamda en çok 48 saat tutulmakta ve daha sonra laboratuardaki gibi 23 o C ve %95 rölatif neme sahip ortama nakledilip, deney gününe kadar burada saklanmaktadır. Yapıdaki kalıpların ne zaman sökülmesi gerektiğine karar verebilmek için, yapıdaki betonun yeterli dayanıma ulaşıp ulaşmadığının tespiti amacıyla, numuneler kalıptan çıkarıldıktan sonra, yapıda üretilen elemanın yakınına yerleştirilerek saklanmaktadır. Silindir şekilli numunelere başlık yapılması Silindir beton numunesinin betonun düzgün olmayan yüzeylerine yükü üniform uygulamak zordur. Bu nedenle, düzgün olmayan yüzeylere kükürt-grafit tozu veya çimento hamurundan ya da çimento-alçı karışımından bir tabaka yapılır. Yapılan bu başlığın dayanımı, betonun dayanımından daha az olmamalıdır. Başlık kalınlığı 3-8mm arasındadır. Genellikle 5mm yapılır. 7

8 Küp numuneler başlık yapmaya gerek yoktur. Çünkü kalıpların iç yüzeyi pürüzsüzdür. Kırma işleminde, presin plakaları arasına bu yüzler yerleştirilmektedir. Deney presi Deney presi, yükün uygulanacağı biri altta sabit olan diğeri ise üst kısımda oynak olan iki bloktan oluşmaktadır. Üstteki bloğun oynak olması, yükün numuneye tam iletilmesini sağlar. Şekil Küresel başlığın şeması Numune bu başlıklar arasına yerleştirildikten sonra, numuneye yük verilir. 8

9 Yük uygulama işlemi numune kırılıncaya kadar devam ettirilir. Kırılma yükü kaydedilir. Uygulanan yükün hızı Hidrolik sistemle çalışan deney preslerinde, kgf/cm 2 /saniye hızla yük uygulanmaktadır. Gerekli numune sayısı Herhangi bir betonun belirli bir yaştaki basınç dayanımını bulabilmek için, en az 3 adet silindir veya küp numunenin kırılma deneyine tabi tutulması gerekir. Bu 3 numunenin ortalaması alınarak, betonun basınç dayanımı bulunmaktadır. Niçin standart deney yöntemi kullanılır? Standart deney yönteminin kullanılma amaçları şunlardır; Yapıların tasarımına esas oluşturan basınç dayanımı değerinin, standart yöntemle bulunan basınç dayanımı değeri olduğu kabul edilmektedir. Tasarımda kullanılacak beton basınç dayanımının sağlanması için önce deneme beton karışımları 9

10 yapılmakta ve standart deney yöntemi kullanılarak basınç dayanımı bulunmaktadır. Yapıda kullanılacak betonun önceden karışım hesapları yapılmış ve bu değerlere göre üretilmiştir. Ancak bazen santrallerde üretilen betonun kalitesi elde edilmek istenen betonunun kalitesinden farklı olabilmektedir. Bu farklılıklar, karışıma giren malzemesin yapısının değişmesi, santralde karılma süresinin gereğinden az veya fazla olması, üretimden hemen sonraki beton kıvamı ve teslim edildiğindeki beton kıvamı arasındaki değişim, beton karışımına su eklenmesi, beton karışımının sıcaklığından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bu betonun kabul veya ret edilmesi standart deney yöntemi sonucunda olmaktadır. Betonun üretildiği yöntem, saklandığı kür ortamı, numunelerin farklı boyut ve şekilde olması, uygulanan deney yükündeki farklılıklar elde edilen basınç dayanımı değerinde farklılıklara yol açmaktadır. Bu faktörlerin 10

11 her birinin, elde edilen basınç dayanımı değeri üzerindeki etkisini bulabilmek için standart deney yöntemi uygulanmaktadır. Standart deney yöntemi ile elde edilen basınç dayanımını etkileyen faktörler Betonun dayanımını etkileyen faktörler şunlardır; Su/çimento oranı Karma suyunun kalitesi Agreganın gradasyonu Agreganın en büyük tane boyutu Agrega tane şekli Agrega tanelerinin yüzey dokusu Agregada bulunan zararlı maddeler Çimentonun özellikleri Beton yapımında kullanılan mineral ve kimyasal katkıların özellikleri ve miktarları Betonun karılması, taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması 11

12 Betonun hazırlandığı, döküldüğü ve kür edildiği ortamlardaki sıcaklık ve nem miktarı Betonun yaşı Yukarıda belirtilenler, betonu oluşturan malzemeler ve çevre ile ilgili hususlardan kaynaklanmaktadır. Bazen, hazırlanan numuneler aynı olmasına rağmen, testler esnasında aynı beton dayanımı sonuçları elde edilememektedir. Bunun nedenleri; Silindir numunelerin boy/çap oranının değişmesi Standart boyuttaki silindir numunenin çapı 15cm, boyu 30cm ve boy/çap oranı ise, 2 dir. Aynı betondan üretilen, aynı yaşta denenen fakat farklı boy/çap oranına sahip numunelerin basınç dayanımı değerleri farklı olabilmektedir. Boy/çap oranı 2 den büyük olan numuneler, boy/çap oranı 2 olan numunelere kıyasla daha düşük basınç dayanımı sergilemektedir. Yine boy/çap oranı 2 den küçük olan numuneler, boy/çap oranı 2 olan numunelere kıyasla daha büyük basınç 12

13 dayanımı göstermektedir. Bunun nedenleri aşağıdaki gibi açıklanabilir; Presin plakaları arasına yerleştirilen silindir numunede, hem boyuna hem de enine deformasyonlar oluşmaktadır. Numuneye yükün yüklendiği çelik plakalarda da enine deformasyon oluşmaktadır. Çeliğin elastisite modülü betonunkinden 10 kat, Poisson oranı ise 1.5 kat daha fazladır. Bu nedenle, belirli bir yük altında çelik plakalarda oluşacak olan yanal deformasyon, betonunkinden daha az olacaktır. Faklı olan bu yanal deformasyondan dolayı, çelik plaka ile beton arasında sürtünme kuvveti oluşacaktır. Bu sürtünme kuvveti, beton içerisinde kayma gerilmesi oluşturacaktır. Bu nedenle beton numunenin uç kısımlarında gerilme dağılımı üniform olmamaktadır. Şekilde, beton numunenin deformasyonu ve numune kesitinde oluşacak olan gerilme dağılımı gösterilmektedir. Bu duruma uç etkisi ismi verilmektedir. 13

14 Şekil Beton numunenin ucundaki gerilme dağılımı a) Sert çelik başlık b) Yumuşak çelik başlık Deney presindeki başlıkların yüzeyi ile, beton numunenin alt ve üst yüzeyleri arasındaki sürtünme nedeniyle oluşan kayma gerilmesi etkisi, numune yüzeylerinden numune boyunun ortalarına doğru uzaklaşıldıkça daha az olmaktadır. Beton numunenin yanal boyutu d ile gösterilecek olursa, numunenin alt ve üst uçlarından 0.86d uzaklıktaki numune kesitinde kayma gerilmesi etkisi kalkmakta ve gerilme dağılımı üniform olmaktadır. Boy/çap oranının 2 seçilmesi yerinde bir durumdur. Boy/çap oranı büyüdükçe, uç 14

15 etkisi artmaktadır. Bazen boy/çap oranının 2 olması durumu sağlanamayabilir. Örneğin bir binada karot alınması durumunda, genellikle boy/çap oranı 2 den küçük olan numunelerle karşılaşılabilir. Numunenin silindir veya küp şeklinde olmasının etkisi Küp numuneler üzerinde elde edilen basınç dayanımı değeri, silindir numuneden elde edilen basınç dayanımından yüksektir. Değişik dayanımlara sahip betonlar kullanılarak Newman tarafından araştırılan 15x30cm boyutlu silindirlerle, 15cm boyutlu küpler arasındaki ilişki tabloda verilmektedir. Tablo Farklı dayanımdaki betonlardan üretilen 15x30cm silindir ve 15cm küp numuneler arasındaki basınç dayanımı ilişkisi Silindir dayanımı, MPa Küp dayanımı, MPa σs/σk

16 Tabloda görüldüğü gibi, silindir basınç dayanımı ile küp basınç dayanımı arasındaki fark, düşük dayanımlı betonlarda daha fazla olmaktadır. Betonun ilk günlerde yapılan deney sonuçlarına göre bulunan σs/σk oranı, ilerlemiş yaşında yapılan deneylerde bulunan σs/σk oranlarına göre daha düşük çıkmaktadır. Küp numunelerin basınç dayanımının, silindir numunelerin basınç dayanımından daha fazla olmasının nedenleri şunlardır; Boy/çap oranı 2 olan silindir numunelerin alt ve üst uçlarına yakın kısımları kayma kuvvetleri etkisinde bulunurken, numune ortalarına doğru kayma kuvvetinin etkisi ortadan kalkmaktadır. Yani ortaya doğru üniform bir gerilme dağılımı oluşmaktadır. Küp numunelerde ise, boy/genişlik oranı 1 dir. Bu nedenle, kayma kuvvetlerinin etkisinden kurtulamamaktadır. Küp numunelerin üzerindeki deneylerin sonucunda, boy/çap 16

17 oranı 1.5 veya daha az olan silindir numunelerdeki gibi, daha yüksek dayanım elde edilmektedir. Silindir kalıplara yerleştirilen beton numune, sertleştikten sonra bu eksende kırılmaktadır. Fakat küp kalıba dikey eksende yerleştirilen beton, sertleştikten sonra 90 derece çevrilerek kırılmaktadır. Silindir numunelerin bu nedenle üst kısmı terlemeden dolayı daha gözenekli ve zayıf bir yapıya sahiptir. Küp numunede böyle bir durum söz konusu değildir. Boyutların basınç dayanımına etkisi Aynı betondan üretilen değişik boyuttaki betonların basınç dayanımları, boyut etkisinden dolayı farklı olabilmektedir. Bu numunelerin hepsinde boy/çap oranı 2 dir. Tablo Silindir numunelerde boyut etkisi σ (5x10) = 1.09σ (15x30) σ (7.5x15) = 1.06σ (15x30) σ (15x10) = 1.00σ (15x30) σ (20x40) = 0.96σ (15x30) σ (30x60) = 0.91σ (15x30) σ (45x90) = 0.86σ (15x30) 17

18 Tablo Küp numunelerde boyut etkisi σ (15) = 0.94σ (5) σ (15) = 0.97σ (10) σ (15) = 1.00σ (15) σ (15) = 1.02σ (20) Bu durumun oluşma nedenleri şöyle açıklanabilir; Küçük boyutlu numune, büyük boyutlu numuneye kıyasla daha hızlı kurumakta ve daha hızlı dayanım kazanmaktadır. İlk haftalarda, hatta 1-2 ay içerisinde deneye tabi tutulan numunelerde daha küçük boyutlu olanlar daha yüksek dayanım göstermektedir. Ancak zamanla bu fark azalmaktadır. Beton numunelerin alt ve üst yüzeyleri ile deney presinin başlıklarının yüzeyleri arasındaki sürtünme nedeniyle numunelerin uçlarına yakın kısımlardaki kayma kuvvetinin etkisi numunenin kesit alanına göre farklı olmaktadır. Küçük boyutlu numunelerde bu yüzey, büyük numunelere kıyasla küçüktür. Küçük boyutlu numunelerin kesit alanları ve hacimleri doğal olarak küçüktür. Numune boyutlarının büyümesi, 18

19 istatistiksel olarak numunede bulunabilecek mikro çatlakların veya diğer hatalı bölümlerin miktarını da artırmaktadır. Bu nedenle, küçük numuneler üzerinde yapılan deneylerde daha yüksek dayanım elde edilmektedir. Yükleme hızının basınç dayanımına etkisi İlgili standartlarda, basınç dayanımı deneyi esnasında beton numuneye uygulanan yükün kgf/cm 2 /saniye olması gerektiği belirtilmektedir. Böyle bir yük hızında numunenin kırılması 2 3 dakika sürmektedir. Yükleme hızı azaldıkça, numune daha düşük bir yük altında kırılmaktadır. Yükleme hızının kgf/cm2/saniye olarak uygulandığı (yani kırılmanın dakika arasında değiştiği) numuneler üzerinde elde edilen basınç dayanımı değerleri, yük hızının 2.1 kgf/cm2/saniye olduğu durumda elde edilen basınç dayanımı değerinden %15 daha az olmaktadır. Bu durum, yükün numune üzerinde daha fazla kalmış 19

20 olmasının sünmeye neden olmuş olabileceği ile açıklanmaktadır. Öte yandan, yük hızı 70 kgf/cm2/saniye olarak uygulanan numunelerden elde edilen basınç dayanımı, yük hızı 2.1 kgf/cm2/saniye olarak uygulanan numunelerden %10 kadar daha büyük olmaktadır. Kalıptaki en büyük agrega tane boyutunun etkisi Kalıba yerleştirilecek beton numunelerinde, kullanılacak en büyük agrega boyutunun, kalıp çapının veya kalıp genişliğinin 1/3 ünden daha büyük olmaması gerekmektedir. Bu değerden büyük olursa, betonda üniformite sağlanamamaktadır. Deney anında numunedeki neminin etkisi Türk ve ASTM standartlarına göre, standart yöntemle deneye tabi tutulacak numuneler, deney tarihine kadar %95 relatif nem ortamında ıslak kür edilmektedir. Numuneler suya doygun durumdadırlar. Yapılan testlerde, kuru numunelerden elde edilen basınç dayanımının, suya doygun numunelerden elde 20

21 edilen basınç dayanımından yüksek olduğu gözlenmiştir. Kuru numunelerden elde edilen basınç dayanımı, suya doygun numunelerden elde edilen basınç dayanımından %10 15 kadar daha fazladır. Bunun sebebi şöyle izah edilebilir; Beton numune içerisindeki nem yağlayıcı bir etki yapmaktadır. Böylece, numune içerisindeki kayma daha kolay olmaktadır. Islak numuneye uygulanan yük, numunenin içerisindeki gözeneklerde ayrıca bir basınç etkisi oluşturmaktadır. Deney anındaki sıcaklığın etkisi Deney anında beton numunenin sıcaklığının fazla olması, basınç dayanımını düşürmektedir. Örneğin, -4 C sıcaklıktaki numunelerden elde edilen basınç dayanımı değeri, 21 C sıcaklığa sahip olan numunelerden elde edilen basınç dayanımı değerinden %40 daha fazladır. 55 C sıcaklıktaki numuneden elde edilen basınç 21

22 dayanımı değeri ise, 21 C sıcaklıktaki numuneden elde edilen basınç dayanımı değerinden %15 daha düşüktür. Standart deney yöntemi ile elde edilen dayanım değerinin, yapıdaki beton dayanımı değeri ile karşılaştırılması Standart deney yöntemi ile elde edilen beton basınç dayanımı, yapıda kullanılmış olan beton basınç dayanımını tam olarak yansıtmamaktadır. Nedenleri; Standart deney numunesinde salt eksenel basınç yükü uygulanmaktadır. Yapıdaki beton ise, sadece eksenel basınç yükünün etkisine maruz değildir. Standart deneydeki beton numunenin hacmi, gerçek yapıdakinden oldukça küçüktür. Standart deneyler için kullanılan beton numuneler ile, yapıdaki beton aynı koşullarda kür edilememektedir. Kür koşulları aynı olsa bile, kütleleri farklı olduğundan aynı derecede etkilenmemektedir. 22

23 Bu farklılıklara rağmen, yine de tasarım hesaplarında standart deney yönteminden elde edilen basınç dayanımı değerleri kullanılmaktadır. Betonda hızlandırılmış kür ve dayanım Düşük sıcaklık ve düşük nem miktarı, çimentonun hidratasyonunu yavaşlatmaktadır. Diğer taraftan, yüksek sıcaklık ve yüksek orandaki nem, hidratasyon hızında artış sağlamaktadır. Böylece, çimento hamuru veya beton daha hızlı dayanım kazanmaktadır. Standart deney yönteminde, beton numuneler 28 gün süre ile 23 C sıcaklıktaki ıslak ortamda kür edildikten sonra kırılmaya tabi tutulmaktadır. Hızlandırılmış kür yönteminde ise, hazırlanan beton karışımı 23 C de değil de, yüksek sıcaklık ve nem içeren ortamlarda kür edildikleri takdirde 1 2 gün içerisinde kazanacakları basınç dayanımı, 28 günde kazanacakları basınç dayanımına yakın olmaktadır. Hızlandırılmış kür uygulama yöntemleri 23

24 Hızlandırılmış kür yöntemleri, ilgili standartlarda verilmektedir. Sıcak suda kür yöntemi Şu şekilde yapılır; Taze beton, standart yöntemde olduğu gibi 15x30cm standart boyutlu kalıplara, standart numune hazırlama yöntemi takip edilerek yerleştirilir. Deney numunelerinde harç kaybı olmaması için, kalıbın ağzı kapatılır. Kalıpla birlikte 35 C sıcaklığa sahip su içerisinde 23 saat süre ile bekletilir. Bu süre sonunda kalıptan çıkartılır ve alt-üst kısmına kısa sürede yüksek dayanım sağlayacak bir başlık yapılır. Kırılma işlemine tabi tutulacak numunenin yaşı 24 saat olmalıdır. Bu yöntemde, hem küp hem de silindir numuneler kullanılabilir. 24

25 Kaynar suda kür yöntemi Şu şekilde yapılır; Taze beton 15x30cm boyutlu silindir kalıp içerisine standart numunedeki gibi yerleştirilir. Kalıbın kapağı kapatıldıktan sonra, 21 C sıcaklıktaki suyun içerisinden 23 saat bekletilir. Kalıpla birlikte 3 saat süre ile kaynar suda kaynatılır. Kaynar sudan çıkarıldıktan sonra, 1 saat süre ile oda sıcaklığında bekletilir ve kalıp sökülür. Numunenin alt-üst ucuna başlık yapıldıktan sonra, kırılır. Kırılma işlemine tabi tutulan numunenin yaşı 28 saat olmalıdır. Kendi ısısıyla kür yöntemi (Otogen kür) Şu şekilde yapılır; Betonun hidratasyon ısısından faydalanılan bir kür yöntemidir. Numune standart deney yöntemindeki gibi hazırlanır. 25

26 Mükemmel izolasyonlu bir kap içinde 48 saat bekletilir. Daha sonra, alt-üst kısmına başlık yapılarak kırılır. Kırılma işlemi esnasında numunenin yaşı 49 saat olmalıdır. Yüksek sıcaklık ve basınç altında kür Şu şekilde yapılır; 7.5x15cm boyutundaki numune içerisine beton iki kademede yerleştirilir. Özel bir kabinde kalıp içinde, 10.3 MPa ve 149 C sıcaklıkta 5 saat süre ile bekletilir. Bu süre sonunda, kabinden dışarıya çıkartılan numuneler başlık yapılarak kırılmaktadır. Hızlandırılmış kür yöntemi niçin uygulanır? Standart deney yönteminde, numunelerin basınç dayanımının bulunabilmesi için 28 gün beklenmektedir. Şayet, kontrol numunelerinden elde edilen dayanım değeri tasarlanan dayanım değerinden küçük ise, istenilen kalitede bir beton olduğu kabul 26

27 edilmemektedir. Şayet, tasarlanan dayanım değerinden çok yüksek olursa, yapı emniyeti sağlanmış olmasına rağmen, ekonomik olmamaktadır. Zaman israfını ve ekonomikliği göz önüne aldığımızda hızlandırılmış kür yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır. Hızlandırılmış kür yönteminde beton basınç dayanımı 1-2 gün içerisinde bulunabilmektedir. Hızlandırılmış kürde dayanımı etkileyen faktörler Bu faktörler şunlardır; Normal kür yönteminde beton dayanımını etkileyen faktörler Su/çimento oranı Uygulanan kür sıcaklığı ve yöntemi Özellikle çimentonun inceliği Hızlandırılmış kür uygulanan numunelerden elde edilen basınç dayanımının önemi ve kullanılabilirliği Standart deney yöntemine göre hazırlanan ve denenen beton numunelerin 7 günlük basınç dayanımı ile 28 27

28 günlük basınç dayanımı arasında bir ilişki kullanılabilmektedir. 7 günlük basınç dayanımı değeri, 28 günlük basınç dayanımı değerinin yaklaşık %65 70 kadar olmaktadır. Betonun 1 2 gün içerisinde kazandığı dayanım, çimentonun inceliğinden çok etkilendiği için 28 günlük dayanım ile arasında bir ilişki kurabilmek oldukça zordur. Bir de, betonda bazı katkı maddeleri kullanılmış ise, bu ilişkiyi bulmak mümkün olmamaktadır. Hızlandırılmış kür yöntemi uygulanarak bulunan beton basınç dayanımı, standart kür yöntemi uygulanarak bulunan beton basınç dayanımından daha küçük olmaktadır. Basınç dayanımı tespitinde beton karot alımı Sertleşmiş betondan numune alma işlemine, karot alma ismi verilir. Karot alınırken mümkün olduğu kadar demir kesilmemesine dikkat edilmelidir. 28

29 Karot alımı esnasında, agrega ile çimento hamuru arasında aderans kaybı meydana gelmektedir. Bu nedenle, karot alınacak betonun en az 14 günlük olması gerekmektedir. Çatlamış beton elemanlardan karot alınmamalıdır. Aynı zamanda, çatlamış karot numuneleri üzerinde basınç deneyi yapılmamalıdır. Basınç testine tabi tutulmadan önce, karot numunelere başlık yapılmalıdır. Karot numunesinin çapı ASTM ye göre, karot çapı 15 cm den az olmamalıdır. Çapı 10 cm olan numunede kullanılabilmektedir. Karot numunenin çapı, betonda kullanılmış olan en büyük agrega tane boyutunun 3 katından daha az olmamalıdır. Karot numunesinin boy/çap oranı Boyları uzun olan numuneler, boy/çap oranı 2 olacak şekilde kesilir. Boyları yeterince uzun olmayan numuneler ise, oldukları gibi kabul edilmektedir. Ancak, kesildikten sonra 29

30 boy/çap oranı 0.95 den küçük olan numuneler üzerinde basınç testi yapılmamalıdır. Karot numunelere başlık yapılması Numunelere, kükürt-grafit tozundan veya düşük kıvamlı çimento hamurundan ya da çimento-alçı karışımından 5 mm kalınlığında başlık yapılmalıdır. Karot numunesinin nemlilik durumu Karot numuneler basınç dayanımı testine tabi tutulmadan önce, suya doygun duruma getirilmelidir. ASTM standardına göre, 23 C derece suda en az 40 saat bekletilmelidir. BS İngiliz standardına göre, en az 48 saat su içinde bekletilmelidir. ACI standardına göre, karot alınan elemanın su ile teması yok ise, yani kuru ortamda ise, alınan karot kuru olarak test edilmelidir. Bu durumu sağlamak için, numuneler 7 gün süre ile sıcaklığı C derece sıcaklıkta ve relatif nemi %60 olan havada kurutulmuş olmalıdır. 30

31 Deney presinde uygulanacak olan yükün hızı Basınç yükünün hızı kgf/cm 2 /saniye olmalıdır. Karot alınmasının amacı Standart deney yönteminden elde edilmiş beton basınç dayanımı ile karşılaştırma yapabilmek, Yerleştirme, sıkıştırma ve kür işlemlerinin uygun yapılıp yapılmadığını tespit etmek, Aşırı yükleme, tekrarlı yükler, kimyasal reaksiyonlar, yangın, soğuma-ısınma, ıslanma-kuruma, donma gibi etkenlerin betona zarar verip vermediği tespit etmek için, Betondaki agreganın en büyük tane büyüklüğü, tane şekli, gradasyonu, betonda segregasyon olup olmadığı, betondaki karbonatlaşmanın derinliği, beton içindeki donatının çapı, donatıda paslanma olup olmadığı karot alınarak tespit edilebilir. Karotların dayanımını etkileyen faktörler Bir araştırmada, 31

32 En büyük agrega tane çapı 2 cm, karot çapı 5 ve 10 cm, boy/çap oranları aynı, basınç dayanımı yaklaşık olarak aynı olmuştur. Bir araştırmada, En büyük agrega tane çapı 3 cm, karot çapı 5, 10 ve 15 cm, boy/çap oranları aynı, basınç dayanımı yaklaşık olarak aynı olmuştur. Bir araştırmada, En büyük agrega tane çapı 4, 8 ve 16 mm, karot çapı 5, 7.5 ve 10 cm, boy/çap oranları aynı, basınç dayanımı yaklaşık olarak aynı olmuştur. Bu deneylerden şu sonuç ortaya çıkmaktadır. Her ne kadar 10 cm çapından küçük karotların basınç dayanımları arasında fazla fark olmasa da, 10 cm den küçük çapta karot kullanıldığında mutlaka fazla sayıda numune denenmelidir. Karotun başlık yapılmamış haliyle boy/çap oranı 0.95 den küçük olmamalıdır. Başlık yapılan karotların boy/çap oranı en az 1 olmalıdır. 32

33 İngiliz standardında, karotun dayanımını, yapıdaki betonun dayanımına çevirebilmek için şu formül kullanılmaktadır. σküp=σkarotxd/(1.5+1/(boy/çap)) Yatay karot alımı için, D=2.5 Dikey karot alımı için, D=2.3 alınır. Karot numunelerin basınç dayanımını taze betondan üretilen 15cm lik küplerin 28 günlük dayanımlarına çevirebilmek için, aşağıdaki formül kullanılır. σküp=σkarotxd /(1.5+1/(Boy/çap)) Yatay ve dikey delinme durumları için D değeri sırasıyla 3.25 ve 3.0 dır. Beton döküm yönünde alınan karotların basınç dayanımı, bu yöne dik olarak alınan karotun basınç dayanımından %7 9 daha fazladır. Karotun yüzeyinde, iri agregaların kesilmiş olması durumu basınç dayanımını değiştirmektedir. Bunun için şöyle bir deney yapılmıştır. Aynı beton karışımından birisi silindir diğeri küp şeklinde olmak üzere numuneler 33

34 hazırlanmış; silinir kalıba dökülmüş numunede agregalar kesilmemiştir. Küp numuneden ise, silindir numune ile aynı çapta karot alınmış ve ister istemez yüzeye yakın kısımdaki iri agregalar kesilmiştir. Karot alınan betonun basınç dayanımının, silindir numunenin basınç dayanımından %5 daha küçük olduğu bulunmuştur. Karot numunede bulunabilecek donatı, basınç dayanımını etkilemektedir. Kesilen donatı sayısı fazla olduğu zaman, basınç dayanımındaki azalma miktarı da fazla olmaktadır. Kesilen donatı çapının büyük olması, basınç dayanımını daha fazla azaltmaktadır. Karot numuneye yapılan başlık yeterince dik durumda ve dayanımı yüksek ise, basınç dayanımı etkilenmemektedir. Ancak reçineden yapılan başlıklarda, %20 basınç dayanımı azalması olmaktadır. Islak durumdaki numunelerin basınç dayanımı, kuru durumdaki numunelerin basınç dayanımından daha düşük olmaktadır. 34

35 Standart numune ile karot numunesi arasındaki basınç dayanımı farkının oluşma sebepleri Betonu oluşturan malzeme oranlarındaki muhtemel farklılıklar, Yapıya taşınan betonun çökme kaybını telafi etmek için ilave su kullanılması, Betonun üst kısmının terleme nedeniyle daha sulu ve daha gözenekli olması, Sıkıştırma farklılıkları, Kür farklılıkları. Standart yöntemle elde edilen basınç dayanımı, karot alımı ile elde edilen basınç dayanımından daha yüksek olmaktadır. Boy/çap oranı 2 olan karot numunesi ile bir kenarı 15 cm olan küp numune arasında aşağıdaki bağıntı bulunmuştur. Karot dayanımı= 0.67xKüp (Bir kenarı 15 cm) 35

36 15 cm kenarlı küp numunelerde elde edilen ortalama basınç dayanımının 15x30cm boyutlu standart silindir numunelerin ortalama basınç dayanımından 1.25 kat daha fazla olduğu kabul edilecek olursa, bu ilişki aşağıdaki duruma dönüşür. Karot adayanımı= 0.84xStandart silindir dayanımı Basınç dayanımı değeri arttıkça, standart silindirin basınç dayanımı ile karot numunelerin basınç dayanımları arasındaki fark ta artmaktadır. Örneğin, Standart silindir basınç dayanımı 20 MPa olan betonun basınç dayanımı, karot numunesinin basınç dayanımından %5 daha büyüktür. Standart silindir basınç dayanımı 50 MPa olan betonun basınç dayanımı, karot numunesinin basınç dayanımından %15 daha büyüktür. Hasarsız deney yöntemleriyle beton basınç dayanımı bulunması Standart deney yönteminin avantajlı olmayan tarafları; Uygulama, silindir veya küp numune ile sınırlıdır, 36

37 Deney sonunda numune kırıldığı için, ancak bir kez basınç dayanımı ölçümü yapılmaktadır. Karot makinesi ve kırma presi pahalıdır. Bu nedenle, hasarsız test yöntemleri geliştirilmiştir. Hasarsız yöntemlerin avantajı Değişik şekillerdeki ve boyutlardaki betonlarda uygulama imkânı, Kullanılan cihazların ucuzluğu, Pratik ve basit ve hızlıdır, Beton üzerinde değişik zamanlarda tekrar ölçüm yapılabilirliği, Beton dayanım kazanma hızının takibi, Kalıp sökme zamanının tespiti, Betonun üniformitesinin tespiti, Yangın veya don gibi etmenler karşısında, beton kalitesinin değişiminin incelenmesi, Beton test çekici Beton yüzeyine çarpan bir metal biyenin, geri sıçrama prensibine göre çalışır. Haliyle, sert yüzeylere çarpan 37

38 bilyenin sıçrama miktarı da o kadar fazla olmaktadır. Bu prensipten yola çıkılarak, kırılmış betonun basınç dayanımı ile bilyenin sıçrama miktarı arasında bir ilişki oluşturulmuştur. N tipi çekiç, normal ağırlıklı betonlar üzerinde kullanılır. Darbe enerjisi kgxm dir. L tipi çekiç, yapay taşlarda kullanılır. Darbe enerjisi kgxm dir. M tipi çekiç, kütle betonların dayanımını ölçmede kullanılır. Darbe enerjisi 3 kgxm dir. Burada, N tipi çekiçten bahsedilmektedir. Çekiçle deney yapılmadan önce mutlaka kalibrasyon işlemi yapılmalıdır. 15 kg ağırlığında, Brinell sertliği 500 kg/mm 2 olan bir örs kullanılmaktadır. Bu örse vurulduğunda, çekicin geri sıçrama değerinin 80 olması gerekmektedir. Mesela bu örse vurulduğunda, 75 değeri elde ediliyorsa, 80/75 oranı kullanılarak basınç dayanımı değerinde bir artış göz önüne alınmalıdır. Yani basınç dayanımı değeri artırılmalıdır. 38

39 Test çekicinde geri sıçramayı etkileyen faktörler Darbenin uygulandığı yön; aynı kalitedeki bir beton blokta, yerçekimi etkisiyle yukarıdan aşağıya doğru yapılan uygulamalarda daha yüksek, aşağıdan yukarıya doğru yapılan uygulamalarda ise daha düşük olmaktadır. Beton yüzeyinin ıslak veya kuru olması durumu, Beton yüzeyinde karbonatlaşmanın olup olmadığı, Darbenin beton yüzeyindeki iri agrega üzerine veya demir donatılara yakın bölgeler üzerinde uygulanıp uygulanmadığı, Test çekicinde uygulama Kalibrasyonu yapılmalıdır, Sıvasız olan çıplak betona vurulmalıdır, yüzeyi temizlenmelidir. Yüzeyde karbonatlaşma mümkünse yüzey 1 cm kalınlığında kazılarak kaldırılmalıdır, Beton yüzeyine 1 cm aralıklarla en az 10 adet darbe vurulmalıdır. 39

40 10 vuruş içerisinde şayet çok büyük veya çok küçük olan değer varsa bunlar ortalamaya katılmamalıdır. Ultrasonik test cihazıyla beton basınç dayanımı tespiti Ultrasonik cihazın kullanılmasıyla, betonun içerisine gönderilen ses üstü dalgaların betonun bir yüzeyinden diğerine geçme süresi ölçülmekte, dalga hızı hesaplanmaktadır. Hesaplanan sesüstü dalga hızı ile betonun basınç dayanımı ve diğer özellikleri arasındaki ilişki yaklaşık olarak elde edilmektedir. Katı bir malzemenin içinden geçen sesüstü dalgaların hızı, sesüstü dalgaların içinden geçtiği malzemenin elastiklik modülü ve yoğunluğu ile ilgilidir. Ultrasonik test cihazı bu ilişkiden yola çıkılarak icat edilmiştir. Beton bloğun içinden geçen dalganın hızı aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır. V=10 6 S/t dir. Sesüstü hızı etkileyen faktörler Gönderici ve alıcı başlıkların beton yüzeyi ile teması, 40

41 Gönderici başlık ile alıcı başlık arasındaki mesafe, Test yönteminin uygulandığı ortamın sıcaklığı, Betondaki nem miktarı, Betonun içindeki demir donatılar. Birleşik yöntem Schmidt çekici ile ultrason yönteminin birlikte kullanıldığı metottur. Hassasiyeti oldukça yüksektir. 41