Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri. Place in the Ready Mixed Concrete Production of Aggregate Mining

Transkript

1 8.Uluslararası Kırmataş Sempozyumu, Ekim 2016, Kütahya-Türkiye 8.International Aggregates Symposium, October 2016, Kütahya-Turkey Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri Place in the Ready Mixed Concrete Production of Aggregate Mining E. Kahraman, A. M. Kılıç Çukurova Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Adana. Kahraman, A. M. Kılıç ÖZET Kırmataş hazır beton üretimde yaygın olarak kullanılır. Beton hacminin yaklaşık %75 ini agrega oluşturmaktadır. Bu çalışmada kırmataşın hazır beton üretimindeki yeri değerlendirilmiştir. Ayrıca son yıllardaki hazır beton üretimi ve agrega tüketim oranları incelenmiştir. ABSTRACT Crushed stone is widely used in ready mixed concrete production. Aggregate constitutes about 75% of the volume of mixed concrete. This study was evaluated crushed stone place in the ready mixed concrete production. In addition, in recent years the production of ready-mixed concrete and aggregate consumption ratio were investigated. 1 GİRİŞ Ülkemizde yapı sektörü önemli oranlarda büyüme göstermektedir. Yapı sektöründeki artan ivme beraberinde hazır beton üretimini de arttırmaktadır. Hazır beton üretimin son yıllarda büyük oranda artmasının nedenleri (Ekti, 2012); Son yıllarda inşaat sektöründe yaşanan büyüme, Konut talebinin artması (TOKİ nin yurt genelindeki konut inşaatları etkili olmuştur) ve hazır betonun fazla miktarda kullanıldığı büyük projelerin olması, Türkiye de en çok betonarme yapıların tercih edilmesi, Hazır beton üretiminde kullanılan malzemelerin yerli olması, Hazır beton tesislerinin yaygınlaşması, Kentsel dönüşüm projesinden dolayı hazır betona olan ihtiyacın artmasıdır. Hazır beton üretiminde kırmataş (agrega) ana hammaddedir. Betonun karışım oranları değişmekle beraber genelde hacminin yaklaşık %75 ini agrega oluşturmaktadır. Bundan dolayı kırmataş kullanım alanlarının en başında beton endüstrisi gelmektedir. Beton endüstrisinde kullanılan agreganın beton dayanımını etkileyecek mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliğine (TÇMB) kayıtlı olan beton santrallerinin verilerinden oluşan istatistikler kullanılmıştır. Bu istatistikler baz alınarak yıllara göre ülkemizde beton endüstrisinde kullanılan agrega miktarları belirlenmiştir. Agreganın hazır beton üretimindeki önemi göz önüne serilmiştir. 2 BETON VE BETON ÜRETİMİNDE AGREGANIN ÖNEMİ Hazır beton çimento, agrega (kum, çakıl, kırma taş), su ve gerektiğinde bazı katkı maddelerinin belli bir üretim teknolojisine uygun olarak karıştırılmasıyla elde edilen, başlangıçta plastik ya da akıcı kıvamda olup şekil verilebilen ve zamanla katılaşıp sertleşerek mukavemet kazanan önemli bir yapı malzemesidir. Hazır beton üretiminde kullanılan ana hammaddeler başta kırmataş (agrega), çimento ve sudur. Beton mutlak hacim olarak %75 oranında agrega, %10 oranında çimento ve %15 oranında sudan oluşur (Şekil 1). Gerektiğinde, çimento ağırlığının % 2 sinden fazla olmamak kaydı ile katkı maddesi ilave edilebilir. Hazır betonda aranan temel özellikleri iki grupta sınıflandırmaktadır (Usta, 2005). a)taze Betonda aranan özellikler İşlenebilme özelliği, Uygun kıvam, 324

2 Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri Taze betonun sıcaklığı, Agrega maksimum tane büyüklüğü, Homojenlik, kıvam kaybı, hava miktarı, Birim ağırlık olarak sıralanmaktadır. b) Sertleşmiş betonda aranan özellikler: Dayanım (basınç, çekme, eğilme, yarılma mukavemetleri), Dış etkenlere karşı dayanıklılık (geçirimsizlik, aşınmaya dayanıklılık), Donma ve çözülmeye dayanıklılık, Hafiflik veya ağırlık, Isı, ses yalıtımı ve estetik (dış görünüş) Ekonomi, Şekil 1. Hazır beton malzeme oranları (MEB, 2012) TS EN e göre beton 3 sınıfa ayrılmıştır: Normal beton: Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi (yoğunluğu), 2000 kg/m 3 ten büyük, 2600 kg/m 3 ten küçük olan betondur. Ağır beton: Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi (yoğunluğu), 2600 kg/m 3 ten daha büyük olan betondur. Hafif beton: Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi (yoğunluğu), 800 kg/m 3 ten büyük, 2000 kg/m 3 ten küçük olan betondur. Hafif beton, betonda kullanılan agreganın bir kısmı veya tamamı hafif agrega olarak imal edilir (TS EN 206, 2014). 2.1 Beton Agregaları ve Çeşitleri Agrega; yapay veya her iki cins yoğun mineral malzemesinin genellikle 100 mm'ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmamış ve/veya kırılmış tanelerinin bir yığınıdır. Aşağıda agrega çeşitleri ve özellikleri hakkında bilgiler verilmiştir (Çağlayan ve ark, 1999). Doğal Agrega: Doğal taş agrega; nehirlerden, denizlerden; göllerden ve taş ocaklarından elde edilen kırılmış veya kırılmamış agregadır. Yapay Agrega: Yüksek fırın cüruf taşı, izabe cürufu veya yüksek fırın cüruf kumu gibi sanayi ürünü olan kırılmış veya kırılmamış agregadır. Yapay taş veya Yapay kum olarak da adlandırılmaktadır. İri Agrega: 4 mm açıklıktı kare delikli elek üzerinde kalan agregadır. Çakıl: Kırılmamış tanelerden meydana gelen iri agregadır. Kırma Taş: Kırılmış tanelerden meydana gelen iri agregadır. Kum: Kırılmamış tanelerden meydana gelen ince agregalardır. Kırma Kum: Kırılmış tanelerden meydana gelen ince agregadır. Çakılın kırılması ile elde edilir. Karışık Agrega: İnce ve iri agrega karışımıdır. Doğal Karışık Agrega (Tuvenan Agrega): Agrega ocağından, kırıcıdan veya sanayiden doğrudan doğruya elde edilen karışık agregadır. Maksimum tane büyüklüğünden büyük taneleri ayırmak için elenmiş agregalara da doğal karışık agrega denir. Hazır Karışık Agrega: İnce ve iri agreganın veya birkaç tane sınıfına ayrılmış bu agregalann belirli tane dağılımı (granülometri) sağlayacak şekilde beton yapımı sırasında yerinde birbirine karıştırılması ile meydana gelen agregadır 2.2 Beton Agregasının Özellikleri Betonda kullanılan kırmataşın kalitesi beton dayanımı üzerinde etki etmektedir. Kullanılacak malzemenin TS 706 EN A1 ve TSE 699 standardlarında belirtilen bazı özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu özellikler aşağıda sıralanmıştır. Beton Agregasının Fiziksel Özellikleri Parçalanmaya Karşı Direnç (Los Angeles) Aşınmaya Karşı Direnç (Mikro Deval) Tane Yoğunluğu ve Su Emme Yığın Yoğunluğu Dona Karşı Dayanım Hacim Kararlılığı Alkali Silika reaktivitesi Beton Agregasının Kimyasal Özellikleri Klor İçeriği Kükürt İçeriği Sülfat İçeriği Beton Agregalarında Geometrik Özellikler Tane Sınıfının Belirlenmesi 325

3 Place in the Ready Mixed Concrete Production of Aggregate Mining Çok İnce Malzeme İçeriği Tane Şekli (Yassılık) Tayini Beton Agregalarında Geometrik Özellikler Nokta Yük Dayanımı Darbe Dayanımı Eğilme Dayanımı Basınç Dayanımı Yukarıda sıraladığımız tüm özelliklerin ilgili standartta belirtilen şartları sağlaması gerekmektedir. Kullanılan agrega ne kadar kaliteli olur ise yapılan beton o kadar kaliteli olacak ve ondan oluşturulan yapının ömrünü etkileyecektir. 3 TÜRKİYE DE HAZIR BETON SEKTÖRÜ VE AGREGA KULLANIMI Hazır beton üretimi ilk olarak 1903 yılında Almanyada yapılmıştır. Ülkemiz ise ilk hazır beton üretimi 1976 yılında Ankara da yapılmıştır (Karakule, 2003). Hazır beton tüketiminin yaygınlaşması ise 1980 li yılların ikinci yarısında gerçekleşmiştir. Bundan dolayı ülkemizde beton sektörü diğer ülkelere kıyas ile daha yeni yapılanmış bir endüstri koludur. Betonunun günümüzde en yaygın taşıyıcı yapı malzemesi olarak kullanılmasında en önemli etkenler şunlardır (Usta, 2005); Ucuzluğu, Bilgisayar kontrollü santraller, transmikserler, pompalar vb. ile üretim, taşıma ve yerleştirme aşamalarında büyük gelişmelerin sağlanmış olması, Şekil verilebilme kolaylığı, Çelik donatı ile (betonarme) çekme mukavemetinin yetersizliğinin dengelenmesi, Yüksek basınç dayanımlarına ulaşılması, Fiziksel ve kimyasal dış etkilere karşı dayanıklılığı (uzun ömür, bakım kolaylığı), Hafif agrega ile hafifletilmesi ve pigmentlerle renklendirilmesidir. Ülkemiz ekonomik bir gelişim süreci içerisindedir. Bu gelişim ile birlikte inşaat sektörü sürekli ilerleme kaydetmektedir. Yapı sektöründeki düzenlemeler hazır beton üretimini genişletecektir. 3.1 Ülkemizde Hazır Beton Üretimi Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliğine kayıtlı hazır beton üretimi yapan işletmelerin üretim miktarları bölgesel ve genel olarak incelenmiştir. Bu incelemelerde Türkiye Çimento Mustahsilleri Brliğinin istatistiklerinden faydalanılmıştır. Kentsel dönüşüm projelerinin aktif hale gelmesi önümüzdeki yıllarda hazır beton üretimine olan talebin artmasına sebep olacaktır. Ülkemizde son on yılda en fazla hazır beton üreten bölge Marmara Bölgesi olarak görülmektedir. Marmara bölgesindeki hazır beton üretiminin fazla olmasının sebebi yapılan tünel, köprü ve yapı çalışmalarının yoğunluğundan kaynaklandığı düşünülmektedir. Üretimin en az olduğu bölge ise Doğu Anadolu bölgesidir. Çizelge 1, Şekil 2 de yıllara göre tüm bölgelerin hazır beton üretimleri verilmiştir. Çizelge 1. Yıllara göre bölgesel beton üretim oranları (m 3 ) Marmara Ege Akdeniz Karadeniz İç Doğu G. Doğu Anadolu Anadolu Anadolu Toplam ,785,523 1,566,045 1,221,315 1,554,686 2,245, , ,006 11,208, ,011,778 1,894,037 1,473,455 1,529,232 3,179, , ,202 14,041, ,611,558 2,355,259 1,746,522 2,127,195 4,386, , ,146 19,548, ,018,904 2,437,162 1,705,032 1,945,491 4,589, ,781 1,058,756 20,367, ,276,144 2,201,175 1,718,343 1,833,204 4,504, ,443 1,098,096 19,242, ,158,156 1,945,628 1,918,764 2,372,726 3,849, ,664 1,263,360 19,391, ,567,306 2,182,910 2,988,165 2,700,650 5,393,688 1,260,033 1,636,102 24,728, ,522,718 2,910,743 3,665,554 3,248,649 5,848,382 1,325,018 1,934,601 28,455, ,184,681 3,206,412 3,874,283 3,323,195 6,073,864 1,458,849 2,436,365 28,557, ,334,656 3,196,187 5,545,148 3,664,062 6,351,292 1,615,650 2,549,853 32,256, ,239,927 3,310,538 5,000,132 4,258,505 6,170,794 1,330,181 2,839,058 33,149, ,859,832 3,337,642 4,781,735 3,523,270 6,819,647 1,844,906 2,590,365 32,757,

4 Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri Şekil 2. Yıllara göre toplam ve bölgesel beton üretim Şekil 3 de 2015 yılındaki bölgesel üretim oranlarının dağılımı görülmektedir. Şekil yılı bölgesel beton satış dağılım Son yılardaki üretim oranlarına bakıldığında genel olarak en yüksek üretim oranı sırasıyla; 1. Marmara Bölgesi 2. İç Anadolu Bölgesi 3. Akdeniz Bölgesi 4. Karadeniz Bölgesi 5. Ege Bölgesi 6. Güney Doğu Anadolu Bölgesi 7. Doğu Anadolu Bölgesi olarak sıralanabilir. 3.1 Ülkemizde Hazır Betonda Kullanılan Agrega Miktaları Agrega üretim potansiyeli bakımından ülkemizde hiçbir sorun yoktur. Hammadde olarak agrega kullanılan tüm sektörlerin ihtiyacını karşılayacak miktarda taş ocağı işletmesi mevcut durumdadır. Üretilen agreganın büyük çoğunluğu hazır beton, çimento ve yol yapımında kullanılmaktadır. Agrega madenciliğinde üretilen ürünler bu sektörlerin ana hammaddesidir. Hazır beton üretiminde toplam hacmin yaklaşık %75 ini agrega oluşturduğundan toplam agrega kullanım miktarları ona göre hesaplanmıştır. Çizelge 2 de yıllara göre beton üretiminde kullanılan agrega miktarları verilmektedir. Şekil 4 de ise yıllara göre hazır beton üretiminde kullanılan toplam ve bölgesel agrega miktarları verilmiştir. Hazır beton üretiminde kullanılan agrega miktarının bölgesel dağılımı hazır beton üretimindeki dağılım ile aynıdır. Bölgesel sıralama değişmemektedir. Marmara bölgesi jeopolitik konumu itibariyle en fazla üretime ihtiyaç duyulan bölgemizdir. Beton sektöründe kullanılan agrega miktarları incelendiğinde son yıllarda genel olarak lineer bir artış olduğu görülmektedir yılında TÇMB e kayıtlı olan beton santrallerinin kullandığı agrega 327

5 Place in the Ready Mixed Concrete Production of Aggregate Mining mikatarı 2015 yılında yaklaşık 3 kat artmış durumdadır. Bölgelerde de genel bir artış görülmektedir. Agrega tüketimi bize sektörde ciddi bir büyümenin olduğunu göstermektedir. Bu da geçmiş yıllarda agrega üreticilerin pazar arayışlarının azalmasına sebep olacaktır. Çizelge 2. Yıllara göre bölgesel beton üretiminde kullanılan agrega miktarları (m 3 ) Marmara Ege Akdeniz Karadeniz İç Doğu G. Doğu Anadolu Anadolu Anadolu Toplam ,839,142 1,174, ,986 1,166,015 1,683, , ,755 8,406, ,758,834 1,420,528 1,105,091 1,146,924 2,384, , ,652 10,531, ,708,669 1,766,444 1,309,892 1,595,396 3,290, , ,860 14,661, ,014,178 1,827,872 1,278,774 1,459,118 3,442, , ,067 15,275, ,457,108 1,650,881 1,288,757 1,374,903 3,378, , ,572 14,431, ,368,617 1,459,221 1,439,073 1,779,545 2,886, , ,520 14,543, ,425,480 1,637,183 2,241,124 2,025,488 4,045, ,025 1,227,077 18,546, ,142,039 2,183,057 2,749,166 2,436,487 4,386, ,764 1,450,951 21,341, ,138,511 2,404,809 2,905,712 2,492,396 4,555,398 1,094,137 1,827,274 21,418, ,000,992 2,397,140 4,158,861 2,748,047 4,763,469 1,211,738 1,912,390 24,192, ,679,945 2,482,904 3,750,099 3,193,879 4,628, ,636 2,129,294 24,861, ,394,874 2,503,232 3,586,301 2,642,453 5,114,735 1,383,680 1,942,774 24,568,048 Şekil 3. Yıllara göre toplam ve bölgesel beton üretimde kullanılan agrega miktarı 328

6 Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri 4. SONUÇLAR Beton santralleri sektörünün üretim potansiyelini ve yapısını temel olarak inşaat sektöründeki gelişmeler şekillendirmektedir. Dünyada adından söz ettiren Türk inşaat sektörünün son dönemde yurt içi ve yurt dışında artan iş potansiyeli ve üstlendiği önemli projeler beton santrali üreticilerini olumlu yönde etkilemektedir. Yapı sektöründe devlet tarafından yapılan düzenlemeler (TOKİ, Kentsel Dönüşüm) ve yapı sektörüne olan talep ilerleyen yıllarda betonda kullanılan agrega miktarlarında önemli derecede artışa sebep olacaktır. Bu da hem agrega üretiminin hem de hazır beton endüstrisinin ilerlemesi demektir. Hazır beton üretimindeki bu ilerlemeye paralel olarak betonların üretiminde kullanılan agraga miktarlarında da artış göstermektedir. Beton üretiminde kullanılan agrega potansiyelinin artması geçmiş yıllarda pazar arayışında ciddi sorunlar yaşayan agrega üreticileri için alternatif olmuştur. Hatta pazarda en önemli tüketim yüzdesine sahip sektör hazır beton sektörü olmuştur. Son yıllarda hazır beton üretiminde kullanılan agrega miktarlarına bakıldığında önemli oranlarda artışlar gözlenmiştir. Sadece Türk Çimento Mustahsilleri Birliğine kayıtlı olan beton üretim santrallerinin verileri üzerine değerlendirilme yapılmasına rağmen son yıllarda ortalama bu tesislerde 25 milyon m 3 agrega kullanıldığı gözlenmiştir. TÇMB e kayıtlı olmayan beton santralleri de bu orana eklenirse kullanılan agrega miktarının yaklaşık iki katına çıkacağı düşünülmektedir. TS 706 EN A1, Beton agregaları, TSE, Ankara. Usta, H., Hazır Beton Sektör Araştırması 42 s, Ankara.. KAYNAKLAR Çağlayan, M., Haberveren, S., İpekoğlu, B., Kurşun, İ., Beton Yapımında Kullanılan Agregaların Özellikleri Ve Örnek Bir Kuruluş "İston", 2 Ulusal Kırmataş Sempozyumu'99, s.69-79, İstanbul. Ekti, E., Yapı Malzemeleri Sektör RaporuSektörel Raporlar Serisi VI, T.C. Doğu Marmara Kalkınma Ajansı Düzce Yatırım Destek Ofisi, 62 s, Düzce Hazır Beton Üretimi, Milli Eğitim Bakanlığı,, 73 s, Ankara &menuid=43, Karakule, F., Türkiye Beton Birliği vehazır Beton Sektörü, Türkiye Mühendýslýk Haberleri (TMH),sayı /4, s , Ankara. TS EN 206, Beton - Özellik, performans, imalât ve uygunluk, TSE, Ankara. TSE 699, Tabii Yapı Taşları-Muayene ve Deney Metotları. TSE, Ankara. 329