Malzeme Laboratuvarı. Öğretim Üyesi: Prof.Dr.Serkan SUBAŞI

Transkript

1 Malzeme Laboratuvarı Öğretim Üyesi: Prof.Dr.Serkan SUBAŞI

2 Agregaların fiziksel özellikleri Agreganın Su Emme Kapasitesinin ve Mevcut Nemlilik Durumunun belirlenmesi; Wdyk = Agreganın "doygun, yüzey kuru" durumundaki ağırlığı, Wk = Agreganın "tamamen kuru" durumdaki ağırlığı'dır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 2

3 Agregaların Su Emme Kapasitelerine Dair Yaklaşık Değerler Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 3

4 Mevcut Nem Durumu Betonda kullanılacak agregadan alınan numunenin önce mevcut halindeki (yani, numuneye hiç bir işlem uygulanmadan) ağırlığı bulunur ve daha sonra aynı numune tamamen kuru duruma getirilerek tartılırsa, agregadaki mevcut nem durumu aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır: Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 4

5 Mevcut Nem Durumu Wm = Agrega yığınını temsil eden numunenin hiç bir işleme tabi tutulmadan (o haliyle) ağırlığı, Wk = Tamamen kuru duruma getirilmiş agrega numunesinin ağırlığı'dır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 5

6 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Boşluklu bir cisimde boşluk türleri ve dolu ve boş hacimlerin şematik gösterimi Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 6

7 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Malzemenin boşluklarını da içeren birim hacminin ağırlığına, birim hacim ağırlık denir. Bu değerin küçük olması o cismin gözenekli ve boşluklu bir yapıda olduğunu gösterir. Örneğin, polistiren köpük gibi ısı tutucu malzemelerde birim hacim ağırlık en çok 35 kg/m³ gibi bir değere sahip iken, betonarmede bu değer 2400 kg/m³ gibi bir düzeye ulaşır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 7

8 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Malzemenin boşlukları çıktıktan sonra, cismin ağırlığının katılar hacmine oranına ise yoğunluk denir. Her iki büyüklüğün boyutu (ağırlık/hacim)'dir. Çoğunlukla kg/dm³, g/cm³, kg/m³ veya t/m³ birimleri kullanılır. Birim Hacim Ağırlık = Kuru Ağırlık / Toplam Hacim Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 8

9 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Yoğunluk = Kuru Ağırlık / Dolular Hacmi Agregalarda birim ağırlık gevşek ve sıkışık biçimde ifade edilir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 9

10 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Sıkışmış birim ağırlık tayininde, agregalar silindir şeklindeki bir kap içerisine, her seferinde kabın yüksekliğinin 1/3'ünü dolduracak şekilde, üç aşamada doldurulmakta ve her aşamada demir bir çubukla 25'er defa şişlenerek sıkıştırılmaktadır. Gevşek birim ağırlık tayini için, agrega, kap içerisine bir kürekle doldurulmakta, herhangi bir sıkıştırma uygulanmamaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 10

11 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Malzeme Nemlilik Gevşek Sıkışmış Kum Çakıl Doğal Agregaların Ortalama Birim Ağırlıkları, t/m³ Karışık Ag. Kırmataş Kuru Nemli Kuru Nemli Kuru Nemli Kuru Nemli Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 11

12 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Özgül ağırlık, agreganın ağırlığının, gerçek eşdeğer su hacminin ağırlığına oranıdır. Özgül ağırlığının saptanmasındaki zorluk, gerçek boşluksuz katı hacminin bulunmasıdır. Agreganın kökeni hakkında da fikir veren bu karakteristik, genel olarak arasında değerler almaktadır. Örneğin; kireçtaşının özgül ağırlığı 2.66, Bazalt'ın 2.80, Granit'in 2.69, Kuvars' ın 2,62 dolaylarındadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 12

13 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Özgül Ağırlık = maddenin yoğunluğu / suyun yoğ. = havada kuru ağırlık / eşdeğer su hacminin ağırlığı Özgül ağırlık, dolu hacme göre hesaplandığı için daima birim hacim ağırlıktan büyüktür, boşluksuz bir malzemede birim hacım ağırlık ve yoğunluk birbirine eşittir. Metrik sistemde yoğunluk ve özgül ağırlık boyut farkı dışında aynı değerde çıkar. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 13

14 Agreganın Birim Ağırlığı, Yoğunluğu, Özgül Ağırlığı Maddenin hacmine eşit hacimdeki suyun ağırlığı, o maddenin su içerisine konulduğunda taşırmış olduğu suyun ağırlığına eşittir. Metrik sistemde, maddenin yoğunluğu (birim ağırlığı), g/cm³ veya t/m³ birimleriyle ifade edilmektedir. Suyun yoğunluğu ise, 1 g/cm³ veya 1 t/m³'dür. O nedenle, sayısal değer olarak, bir maddenin özgül ağırlığı, o maddenin yoğunluğuna eşittir, özgül ağırlık, birimsiz olarak ifade edilmektedir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 14

15 Agregada Hakiki (veya, mutlak) Özgül Ağırlık Sh=Ws/Vs Ws, agreganın tamamen kuru (fırında kurutulmuş) ağırlığıdır. Vs, agregadaki katı kısımların hacmidir. Su geçirgen ve su geçirmez boşlukların hacmi Vs'ye dahil edilmemektedir. Vs'yi tayin edebilmek için, önce, agrega dövülerek toz halinde getirilmekte ve boşlukların hacmi ortadan kaldırılmaktadır. Bu tür hesaplanan özgül ağırlık değeri, beton teknolojisinde kullanılmamaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 15

16 Agregada Hakiki (veya, mutlak) Özgül Ağırlık Agreganın özgül Ağırlık Özeliğini Açıklamak Amacıyla Geometrik Olarak Gösterilişi (Taranmış bölge agreganın su geçirgen boşluklarındaki suyu göstermektedir.) Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 16

17 Agregada Görünen Özgül Ağırlık Ws, agreganın tamamen kuru ağırlığıdır. Agrega hacmi olarak kuru agreganın hacmine eşit hacimdeki suyun ağırlığı (yani, kuru agrega su içerisine batırıldığı zaman kendi hacmi kadar taşırabileceği suyun ağırlığı) kullanılmaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 17

18 Agregada Kuru Özgül Ağırlık Ws, agreganın tamamen kuru ağırlığıdır. Agrega hacmi olarak, katı maddenin hacminin yanısıra, su geçirgen ve su geçirmez boşlukların tümünün hacimleri de hesaba katılmaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 18

19 Agregada DYK Özgül Ağırlık Agrega ağırlığı olarak, hem katı maddelerin ağırlığı, hem de, doygun durumdaki agreganın içerisindeki suyun ağırlığı hesaba katılmaktadır. Hacim olarak ise, katı maddelerin hacminin yanısıra, tüm boşlukların hacmi de kullanılmaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 19

20 Agregada Özgül Ağırlık Yukarıdaki tanımlara göre bulunan özgül ağırlık değerleri karşılaştırıldığında, sıralamanın şu şekilde olduğu görülmektedir: Sh > Sg > Sdyk > Sk Beton teknolojisinde en çok kullanılan özgül ağırlık türleri, agreganın kuru özgül ağırlığı veya doygun-yüzey kuru özgül ağırlığıdır. Betonda kullanılan normal ağırlıklı agregaların özgül ağırlıkları mertebesindedir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 20

21 Agregada Özgül Ağırlık Bazı malzemelerin birim ağırlık ve özgül ağırlıkları Malzeme Birim ağırlık (A) g/cm 3 Özgül ağırlık (S) Tuğla 1,2-1,8 2,5-2,7 Sert taşlar 2,5-2,7 2,5-3,0 Yumuşak taşlar 2,0-2,5 2,5-2,7 Ahşap 0,4-0,9 1,5-1,7 Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 21

22 Agregaların Donmaya Karşı Dayanıklılığı Bu konuda değişik deney yöntemleri vardır. Bunlardan biri don etkisini benzeştiren,agregayı kristalleşince hacmi artan Na2S04 veya MgS04 eriyiği içinde bırakarak yapılan deneydir. Deney örneğine hazırlanan tuzlu eriyik emdirilir, sonra kurutulur. Kuruma sırasında kristalleşme olur. Bu işlem 5 defa tekrarlanır. Na2SO4 eriyiğinin içinde belirli koşullarda, belirli süre tutulan agrega tanelerinin, eleme sonucu parçalanıp ayrılan tane yüzdeleri tüm malzemenin kum için % 15, çakıl için % 18'ini aşmamalıdır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 22

23 Agregaların Aşınmaya Dayanımı Yol ve hava alanları, kaldırım, döşeme betonlarında, dolu savaklarda vb. yerlerde kullanılan malzeme sürekli darbe, sürtünme ve aşınma etkilerinin altındadır. Malzemenin bu etkilere dayanabilmesi için yapımında kullanılan iri agreganın aşınmaya ve darbeye karşı dayanıklı olması gerekir. Bu amaçla agrega üzerinde en çok "Los Angeles" aşınma deneyi yapılır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 23

24 Agregaların Aşınmaya Dayanımı İlk olarak A.B.D.'nin Los Angeles şehrinde uygulanan, bu deneyde kullanılan alet 71.1 cm çapında ve 50.8 cm uzunluğunda, çelik saçtan yapılmış ve yatay ekseni etrafında dakikada devir yapan bir silindirdir. Silindir içinde bir raf ve belirli sayıda küresel top (47.4 mm çapında ve gr ağırlığında) vardır. Silindir içine belirli ağırlıkta, belirli granülometride agrega konulur. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 24

25 Agregaların Aşınmaya Dayanımı Los Angeles aşınma cihazı Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 25

26 Agregaların Aşınmaya Dayanımı Alet ekseni etrafında 100 ve 500 devir yaptıktan sonra deneye son verilir. Deney sırasında taneler ve küreler birbirine çarparak parçalanıp, ufalanırlar. Deney sonunda silindirden alınan malzeme No. 12 (1.6 mm)'lik elekten elenir. Bu eleğin üstünde kalan malzeme Pu ağırlığında ise, aşınma yüzdesi U şöyle bulunur : Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 26

27 Los Angeles Deney Karışımları ve Koşulları Elek Göz Boyutları A B C D mm arası mm arası mm arası mm arası 10-8 mm arası 8-5 mm arası mm arası %25 %25 %25 % %50 % %50 % % 100 Agrega miktarı: P (kg) Küre sayısı Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 27

28 Agregaların Aşınmaya Dayanımı U ne kadar küçük ise, agreganın aşınmaya karşı o kadar büyük dayanımı vardır. ASTM standartlarına göre bu kayıp yüzdesinin, beton agregasında 100 devir için en fazla %10'u, 500 devir için % 50' yi, yol agregası için 500 devirde % 30'u geçmemesi istenir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 28

29 Agregaların Darbe Dayanımı Agrega darbe katsayısı, agreganın şok veya darbeye karşı direnci için bağıl bir ölçüdür. Agrega darbe katsayısının 30 dan büyük çıkması anormal bir sonuç olarak değerlendirilir. Standart agrega darbe katsayısı tayin deneyi, 14 mm deney eleğinden geçip 10mm deney eleği üzerinde kalan malzemeye uygulanır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 29

30 Agregaların Darbe Dayanımı Agrega darbe dayanımı test cihazı Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 30

31 Agregaların Darbe Dayanımı Çekiç; birer saniyelik aralarla agrega üzerine 15 defa düşürülür. Sıkıştırma işleminin sonunda, sıkışmış agrega bir tepsinin içine aktarılır. Standart deneyde, tepsi içindeki bütün malzeme 2,36 mm. BS deney eleğinden bir dakika içinde elek üzerinde kalan malzemenin kütlece % 1 'inden daha fazla malzeme geçmeyinceye kadar elenir. Elek üzerinde kalan ve elekten geçen malzeme 0,1 gram duyarlıkla tayin edilir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 31

32 Agregaların Darbe Dayanımı Elek üstünde kalan ve elekten geçen malzeme kütlesinin toplamı ile numune ilk ağırlığı arasındaki fark bir gramdan fazla olduğu takdirde deney, yeni bir numune üzerinde tekrarlanır ve ilk sonuç dikkate alınmaz. Ufalanan malzeme kütlesi ile toplam malzeme kütlesi arasındaki oran virgülden sonra birinci ondalıklı ve yüzde olarak verilir. Ufalanma yüzdesi = B x 100 A Burada; A = Kuru malzeme kütlesi (g) B = Ufalanan malzemeyi ayırmak için kullanılan elekten geçen malzemenin kütlesi (g) dır. Yapılan iki deneyin ortalaması, en yakın tam sayıya yuvarlatılır ve agrega darbe değeri olarak verilir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 32

33 Agregaların Darbe Dayanımı Örnek: Agrega darbe dayanımını belirlemek üzere 14 mm lik elekten geçen numuneler darbeleme aletine konarak 15 defa darbe etkisine maruz bırakılmıştır. Daha sonra 2,36 mm lik elekten elenmiştir. Deney sonucunda elde edilen veriler aşağıda verilmiştir. Bu sonuçlara göre agrega darbe dayanımı değerini hesaplayınız? Miktarlar (gr) 1.Deney 2.Deney 3.Deney Deney uygulanan malzeme Miktarı Elek üzerinde kalan malzeme miktarı Elekten geçen malzeme miktarı 422,5 422,5 422,5 334,5 342,4 338,7 88,3 78,7 83,2 Agrega Darbe Değeri (%) Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 33

34 Agregalarda Zararlı Madde ve Taneler Agrega içinde bulunabilen zararlı maddelerin bir kısmı bağlayıcı maddenin ayrışmasına veya genişlemesine neden olarak betonun parçalanmasına yol açar. Diğer bir kısmı ise agrega ile çimento hamuru arasında kuvvetli bir aderansın oluşmasına engel olarak beton dayanımını düşürür. Şeker ve benzeri maddelerin betonun prizini geciktirici etkileri vardır. Nitrat gibi tuzlar, donatının korozyonuna yol açabilen olumsuz etkiler yapabilir. Bazı agregaların içinde ise yumuşak, dayanımı zayıf taneler bulunabilir ki bu da beton dayanımını olumsuz yönde etkiler. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 34

35 Agregalarda Organik Maddelerin Bulunması Bir çok organik maddenin çimentoların prizi ve sertleşmeleri üzerinde olumsuz etkileri vardır. Bu zararlı etki, organik maddelerin hidrofob (suyu iten) olması ve bunların çimentoda hidrate kristallerin oluşmasına engel olması ile meydana gelir. Agregada organik maddelerin fazla miktarlarda bulunması beton dayanımının çok fazla düşmesine neden olabilir. Ayrıca betonun renk değişimine neden olabilir. Kömür ve benzerlerinde olduğu gibi bazıları şişerek beton yüzeyinde patlamalar yaratabilir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 35

36 Agregalarda Organik Maddelerin Bulunması Daha çok ince agregalarda bulunabilen organik madde varlığı renklendirme deneyi ile anlaşılır. 1 İt suya 30 gr NaOH konulmak suretiyle hazırlanan sodyum hidroksit eriyiği, bir cam mezürün 100'üncü taksimatına kadar doldurulan agreganın üzerine dökülür. Mezür 160 'inci taksimatına kadar doldurulur ve içindekiler dökülmeyecek şekilde çalkalanır. Bundan sonra 24 saat hareket ettirilmeden beklenir. Bu süre sonunda eriyiğin aldığı renge göre şu sonuçlar çıkartılır : Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 36

37 Agregalarda Organik Maddelerin Bulunması Eriyik Rengi Organik Madde Agreganın Kullanımı Renksiz veya çok hafif sarı Hiç yok veya çok az var Kaliteli beton üretiminde kullanılabilir Safran sarısı Az miktarda var Normal işler için uygun Belirgin kırmızı Var Önemsiz işlerde kullanılabilir Belirgin kahverengi Çok var Kullanılmaz Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 37

38 Agregalarda Kil ve Silt'in Bulunması Agregalarda tane yüzeyine yapışan kil, şilt ve taşunu gibi kolloidal yapılı, tanelerin fazla miktarda bulunması betona şu yönlerden zararlıdır: a) İri agrega ve çimento hamuru arasındaki bağı (aderansı) zayıflatır. b) Yoğurma suyunun miktarını artırır. c) Su ile ilişkileri hacim değişikliklerine yol açar. d) Çimentonun hidratasyonunu geciktirir. e) Betonda büzülmeyi (rötreyi) artırır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 38

39 Agregalarda Kil ve Silt'in Bulunması Bazen kıl, topak halinde bulunur. Kil topakları üzerine yapışan kum zerrecikleri bunları gizlerler. Bunlar avuç içinde ezilince, avuca yapışma durumundan ve kokusundan kil oldukları anlaşılır. Kil topaklan betonun hacimsel kararlılığını, su alıp şişmeleri nedeniyle bozarlar. Ayrıca hiç mukavemetleri olmadığından beton içinde boşluk gibi davranırlar. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 39

40 Agregalarda Kil ve Silt'in Bulunması Belirli miktar malzeme alınarak, kurutulur ve tartılır. Bulunan ağırlık P0 olarak kaydedilir. Kum belirli hacimdeki bir kaba konur ve üzerini kaplayacak şekilde su dökülür. Kap 15 saniye bu şekilde sarsılır. Sonra kum tabakasının üstündeki su boşaltılır. Bu su içinde kolloidal taneler bulunduğundan bulanıktır. Kaba tekrar su koyularak deney tekrarlanır. Bu işleme, boşaltılan su berrak oluncaya kadar devam edilir. Bu durum elde edilince kaptaki kum 110 C de kurutulup, tartılır. P1 bulunan ağırlık ise kil ve şilt oranı aşağıdaki şekilde hesaplanır : P0-P1 P0 Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 40

41 ELEK ANALİZİ VE GRADASYON Elek seti ve elek sarsma makinesi Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 41

42 ELEK ANALİZİ VE GRADASYON Agrega yığını (agrega numunesi) içerisindeki tanelerin büyüklüklerine göre dağılımına, "gradasyon (veya, granülometri)" denilmektedir. Gradasyonunun saptanmasında amaç; agrega numunesinin içerisindeki taneler, büyüklüklerine göre, belirli boy gruplarına ayırılmaktır. Her boy grubunda agrega tanelerinin toplam ağırlıkları bulunarak, tüm agrega yığının (numunenin) içerisinde ne oranda yer aldıkları belirlenmektedir. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 42

43 ELEK ANALİZİ VE GRADASYON Agrega numunesindeki tanelerin değişik boyutlarda olması, sabit bir hacim içerisinde yer alan agrega taneleri arasında daha az boşluk bulunmasına (doluluk oranının artmasına) yol açmaktadır. İyi bir gradasyona sahip ve yoğunluğu yüksek olan agregalarla yapılan beton, daha yüksek dayanıma sahip ve daha ekonomik bir beton olmaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 43

44 ELEK ANALİZİ SONUÇLARININ GÖSTERİLMESİ Standard Elekler Elek Üzerinde Kalan Miktar Elek Üzerinde Kalan Miktar Elek Üzerinde Kalan Yığışımlı Miktar Elekten Geçen Miktar mm gr % % % kap TOPLAM Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 44

45 Gradasyon Eğrisi Elek analizi sonuçlarını daha kolay inceleyebilmek için, eleklerden geçen agrega yüzdelerinin yarı logaritmik ölçekli bir grafikle gösterilmesi alışılmış bir uygulama durumundadır. Böyle bir grafikte, dikey eksen, eleklerden geçen agrega yüzdelerini belirtmektedir. Yatay eksen ise, küçükten büyüğe doğru mm olarak elek boyutlarını göstermektedir. Dikey eksen için normal ölçek kullanılmaktadır. Grafiğin yatay ekseninde ise logaritmik ölçek kullanılmaktadır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 45

46 Gradasyon Eğrisi Elek Analizi Sonuçlarının "Gradasyon Eğrisi" ile Gösterilmesi Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 46

47 TS 802 ye Göre Agrega Tane Dağılımı Beton yapımı için "uygun" veya "iyi" olarak kabul edilen agrega gradasyonu, taze betonun karılması, taşınması ve yerleştirilmesi işlemlerinde, iri ve ince tanelerin ayrışımına (segregasyona) neden olmayarak, betonun üniform olmasını sağlayan, betonda istenilen düzeydeki işlenebilmenin ve yoğunluğun elde edilebilmesine yol açan agrega tane dağılımıdır. Prof.Dr.Serkan SUBAŞI 47