Çizelge 5.1. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802)

Transkript

1 1 5.5 Beton Karışım Hesapları 1 m 3 yerine yerleşmiş betonun içine girecek çimento, su, agrega ve çoğu zaman da ilave mineral ve/veya kimyasal katkı miktarlarının hesaplanması problemi pek çok kişi tarafından incelenmiş ve pek çok metot geliştirilmiştir. Problemin inceliği, sonuçta elde edilecek yerine yerleşmiş 1 m 3 betonun bileşenlerini önceden tahmin etmektir. Hesapta birinci aşama, örnek beton karışımının teorik yolla hesabıdır. İkinci aşama ise örnek beton üretmek ve bu betonun taze halde işlenebilmeyi, sertleşmiş halde mukavemeti sağlayıp sağlamadığını kontrol etmektir. Eğer istenilen sonuç elde edilmemişse gerekli düzeltmeler yapılır ve üretim için kesin değerler bulunur Karışım hesabi için bilinmesi gerekenler Öncelikle kullanılacak malzemelerin laboratuar deneyleri ile beton üretimi için uygunlukları belirlenmelidir. 1 m 3 sıkıştırılmış betonun karışım hesabı için bu malzemelerin bazı özelliklerine ihtiyaç vardır. Bunlar: - Çimentonun (ve varsa diğer mineral katkı maddelerinin ) özgül ağırlığı, - İnce ve iri agreganın elek analizleri, incelik modülleri, özgül ağırlığı, - En büyük agrega tane boyutu, - İnce ve iri agregadaki mevcut su miktarı ve su emme yüzdesi, - Kullanılacaksa, kimyasal katkıların özellikleri. Ayrıca yürürlüğe giren yeni beton standardı TS EN 206-1'de verilen çevresel etkilere karşı kullanılacak en büyük su/çimento oranı, en düşük çimento miktarı, en düşük basınç dayanımı sınıfı ve kullanılacak malzemelerin özellikleri ile ilgili önerilere uyulması, uzun ömürlü ve dayanıklı yapılar için oldukça önemlidir Çökme değerinin belirlenmesi Taze beton uygun bir çökme değerine göre dizayn edilmelidir. Kullanılacak betonun çökme değeri belirtilmemiş ise yapılacak işe uygun bir çökme değeri aşağıdaki çizelgeden seçilmelidir. Gösterilen çökme değerleri beton vibrasyon ile sıkıştırılacaksa kullanılmalıdır. Örneğin kendiliğinden yerleşen betonlar için ayrı kriterler vardır. Çizelge 5.1. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802) Çizelgeden görüldüğü gibi şartnameler çok düşük çökme değerleri önermektedir. Bunun nedeni ayrışmayı ve betonde aşırı su kullanımını dolayısıyla dayanım kaybını önlemektir. Günümüzde akışkanlaştırıcı katkılar ile ayrışmayan, istenen dayanımda beton üretmek mümkündür. Dolayısıyla çizelgede verilen değerler aşılabilir. Sık donatılı bir betonarme yapı elemanında pompalanarak dökülecek betonun çökme değerinin 15 cm değerini aşması çoğu zaman gereklidir. Tavsiye edilen çökme değerleri işçilik ve denetim kalitesine göre değişmelidir.

2 En büyük agrega tane boyutunun (D max ) belirlenmesi Dizaynı yapılacak betonda en büyük agrega tane çapı aşağıdaki şartları sağlamalıdır: - Dmax, yapı elemanının en dar boyutunun 1/5 inden küçük olmalıdır. - Dmax, döşeme derinliğinin 1/3 ünden küçük olmalıdır. - Dmax, donatı çubukları arasındaki en küçük temiz açıklığın ¾ ünden küçük olmalıdır. - Dmax, pompa ile iletilecek betonlarda pompa borusu iç çapının 1/3 ünden küçük - İlgili betonarme elemanların paspayı kalınlığından küçük olmalıdır. Bu kriterlerden en küçük olanı Dmax olarak seçilmelidir. Bazı eleman boyutları için kullanılabilecek en büyük tane büyüklükleri, donatı aralığına ait yukarıdaki husus da göz önüne alınmak kaydıyla TS 802 de verilen değerler Çizelge 5.2 te gösterilmiştir. Çizelge 5.2. Çeşitli yapı elemanı boyutları için uygun en büyük agrega tane büyüklükleri (TS 802) Betonda kullanılacak agregaların en büyük tane boyutu ve beton sınıfına göre ayrılacak tane sınıfları Çizelge 5.3 te gösterilmektedir. Örneğin C25/30 kalitesinde beton üretiminde 16 mm en büyük tane boyutuna sahip agrega kullanılacak ise, agregaların 0-4, 4-8, 8-16 mm tane sınıflarına ayrılması uygun olacaktır. Çizelge 5.3 Beton agregasının tane sınıflarına ayrılması Betonu oluşturan agregaların tane dağılımı, en büyük tane çapına bağlı olarak, grafik olarak verilen A, B eğrilerinin veya B, C eğrilerinin arasındaki bölgelerde bulunacak şekilde ayarlanmalıdır. Pompalanabilirliğin iyi olması istendiği veya betonun pompa ile iletileceği durumlarda, ince agregaların tane büyüklüğü dağılımları önemli olduğundan dikkatli seçim yapılmalıdır. Pompalanmaya uygun beton üretiminde kullanılacak ince agrega için Çizelge 5.4 ve Şekil 5.1'deki sınırlar kullanılabilir. Pompalanabilir betonda kullanılacak ince agreganın incelik modülü değerinin 2.30 ile 3.10 arasında olması önerilir.

3 3 Çizelge 5.4 Pompa ile iletilen betonda kullanılacak ince agrega için önerilen tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınır değerler Şekil 5.1 Pompa ile iletilen betonda kullanılması önerilen ince agregaya ait tane büyüklüğü dağılımı eğrisi Pompalanabilir betonlarda karışık agrega kullanılması durumunda önerilen tane büyüklüğü dağılımı sınırları Çizelge 5.5, Şekil 5.2 ve Şekil 5.3 de verilmektedir.

4 4 Çizelge 5.5 Pompa ile iletilen beton için kullanılması önerilen ve en büyük tane boyutları 31.5 mm ve 22.4 mm olan agrega karışımlarına ait tane büyüklüğü dağılımı sınırları Şekil 5.2 En büyük tane boyutu 31.5 mm olan ve pompa ile iletilmeye uygun betonda kullanılması önerilen tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınırlar.

5 5 Şekil 5.3 En büyük tane boyutu 22.4 mm olan ve pompa ile iletilmeye uygun betonda kullanılması önerilen tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınırlar Karma suyu miktarının ve hava hacminin belirlenmesi Belirli bir çökme değerine sahip beton üretmek için gerekli betonun birim hacmindeki su miktarı: - çimento miktarına, - mineral katkı miktarına, - agreganın en büyük tane çapına, - agrega tane şekline, - agreganın su içeriğine, - agrega granülometrisine, - kimyasal katkı kullanımına bağlıdır. Şekil 5.4, 5.5, 5.6, 5.7 de yaklaşık su içeriği değerleri verilmiştir. (TS 802) Verilen değerler hesabı yapan mühendise yardımcı olmak amacı ile verilmiştir. Aynı miktar su ile farklı işlenebilirlikte taze betonlar elde edilebilir. Örneğin bu şekillerde agreganın yüzey pürüzlülüğü ve şekil yapısına ilişkin bilgiler bulunmamaktadır.

6 6 Şekil 5.4 Doğal şekillenmiş agregalar ile farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı beton çökme değerleri için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı Şekil 5.5 Doğal şekillenmiş agregalar ile farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı beton çökme değerleri için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı

7 7 Şekil 5.6 Kırmataş agregalar ile farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı beton çökme değerleri için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı Şekil 5.7 Kırmataş agregalar ile farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı beton çökme değerleri için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı

8 8 Agrega taneleri üzerinde yeterli kalınlıkta bir su tabakası oluşturmak üzere önerilen teorik formüller de vardır. Bunlardan biri olan Bolomey formülü, pratik bir değeri olmamakla beraber olayı açıklamak yönünden verilecektir. e= 3 N. q d1. d 2 d1, d2: birbirini izleyen iki elek göz boyutu (mm) q : bu iki elek arasında kalan malzeme (kg) N : istenilen beton kıvamına ve agrega türüne bağlı bir katsayı E : kg olarak agrega su ihtiyacı N değerleri Beton kıvamı Yuvarlak agrega Kırmataş agrega Kuru 0,080 0,095 Plastik 0,090-0,105 0,100-0,110 Akıcı 0,100-0,110 0,120-0,130 Islatma suyunun hesaplanmasında bir diğer formül incelik modülü-su formülüdür. TS 706 elek takımına göre agreganın incelik modülü hesaplanır (k). Agrega yığınını ıslatmak için gerekli su miktarı E= (10-k) formülü ile hesaplanır. değerleri Beton kıvamı Dere kumu ve çakıl Dere kumu ve mıcır Deniz kumu ve mıcır Kuru Plastik Akıcı Bu formül ÇİMENTO DAHİL, BETONUN TOPLAM SU İHTİYACINI VERİR. Dozajı kg/m 3 arasında değişen betonlarda kullanılabilir. Burada belirtilmesi gereken bir husus, bu formüllerden elde edilen değerler teoriktir. Betonun nasıl bir kıvama sahip olacağı beton üretilmeden kesin olarak anlaşılamaz Hava hacminin belirlenmesi Beton karışımı hazırlanırken bir miktar kendiliğinden hava boşluğu oluşur. Bu hava miktarının hesaplarda göz önüne alınması gerekir. Şekil 5.8 de normal betonda karışım hesaplarında kullanılacak hava içerikleri verilmiştir.

9 9 Şekil 5.8 Agrega en büyük tane büyüklüğüne ve iklim şartlarına bağlı olarak karışım hesaplarında karışım hesaplarında kullanılacak uygun hava içerikleri Su/çimento oranının belirlenmesi Su/çimento oranı basınç dayanımına bağlı olarak Çizelge 5.6 den alınabilir. Çizelge 5.6 S/Ç oranı ile beton basınç dayanımı arasındaki ilişki Laboratuar koşullarında üretilen beton numunelerin basınç dayanımları ile şantiye koşullarında üretilen betonun yerinde dayanımının eşit olmayacağı açıktır. Şantiyede yapılması muhtemel işçilik hataları, yetersiz sıkıştırma, yetersiz kür vb nedenlerden dolayı beton dayanımının bir miktar düşük çıkması beklenir. Bu sebeple karışım hesapları belirli bir emniyet payı göz önünde bulundurularak yapılmalıdır. Bu noktada hedeflenen basınç dayanımı değerine amaç dayanım denir. TS 802 ye göre beton karışım hesabında esas alınacak basınç dayanımı değerleri Çizelge 5.7 da gösterilmiştir.

10 10 Çizelge 5.7 Beton sınıflarına göre karışım hesabında esas alınacak hedef basınç dayanımları Agrega miktarlarının belirlenmesi Agrega miktarı belirlenirken birim hacim denklemi denilen eşitlikten faydalanılır. Yani 1 m 3 (1000 dm 3 ) betonun hacmi, içine giren çimento, su, agrega, ve hava boşluğu hacimlerinin toplamına eşittir. 1 m 3 = 1000 dm 3 = çimento hacmi + su hacmi + hava hacmi + agrega hacmi 1000 dm 3 = C/ c + E/ e + h + Va Agregaların ortalama yoğunluğu şöyle hesaplanabilir. Agregaların toplam ağırlığı bulunduktan sonra, karışım oranlarına göre her bir agrega grubunun miktarları bulunur.

11 11