YAPIDAKİ BETON DAYANIMININ STANDART KÜRDE SAKLANAN NUMUNELER YARDIMIYLA TAHMİNİ. Adnan ÖNER 1, Süleyman DİRER 1 adnan@kou.edu.tr, sdirer@engineer.

Transkript

1 YAPIDAKİ BETON DAYANIMININ STANDART KÜRDE SAKLANAN NUMUNELER YARDIMIYLA TAHMİNİ Adnan ÖNER 1, Süleyman DİRER 1 adnan@kou.edu.tr, sdirer@engineer.com Öz: Bu çalışmada, üretilen çeşitli dayanımda betonların standart kürde saklananlarda basınç, çekme dayanımları, dinamik ve statik elastiklik modülleri, ses hızı, yüzey sertlikleri ile aynı karışımlarla üretilmiş betonların karot numunelerinden elde edilen basınç ve ses hızı verileri arasında ne gibi bir ilişki olduğu araştırılmıştır. Bu aömaçla, beton karışımları (15-30) cm silindir numune basınç dayanımları 28. günde 20,25,30,35,40 Mpa olan betonları elde edebilmek amacıyla dizayn edilmişlerdir. Anahtar Kelimeler: Standart Kür, Karot Dayanımı, Ultrases Hızı, Çekiç Okumaları, Çekme Dayanımı Giriş Beton inşaat mühendisliği açısından yüzyılımızın en önemli yapı malzemesidir (Akman, 1991). Agrega adı verilen kum, çakıl, kırma taş gibi taneli mineral malzemenin onları yapıştıran çimento ve su ile karıştırılması sonucu meydan gelen beton, mekanik dayanımları arasında en önemlisinin basınç dayanımı olmasından dolayı yapıdaki görevi ile daha çok taşıyıcı malzeme olarak kullanılır (Akman, 1991). Betonun bileşimini oluşturan malzemeleri dikkatle seçen, bileşenlerin gereği gibi oranlanmasını, harmanlanmasını, yerleştirilmesini ve bakımını gereği gibi yerine getiren ehil ellerde beton, kendisinden beklenenleri yerine getirir. Bu beklentilerden en önemlileri işlenebilme, dayanım ve dayanıklılıktır (Akman, 1991). Beton, karışım dizaynından, kalıptaki son mala darbesine ve sonrasında gerekli bakım (kür) tamamlanana kadar geçen süre içinde denetlenmeli ve gerekli yeterlilik kontrolleri yapılmalıdır. Bu kontroller ülkemizde konu hakkında yürürlükte olan standartların ön gördüğü şekillerde yapılmalıdır. Bu standartlar; TS Hazır Beton Standardı (TS EN Beton) TS 500/2000 Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları TS-EN Taze Beton Deneyleri Standardı TS-EN Sertleşmiş Beton Deneyleri Standardı TS 3351 Şantiyede Beton Deneyleri Numune Hazırlama ve Bakımı TS 3114 /ISO 4012 (EN ) Deney Numunelerinin Basınç Dayanımı Tayini standartlarıdır. Ancak betonun kendisinden beklenilen görevleri yerine getireceğinden şüphe ediliyorsa ve betonun üretimi sonrası alınmış olması gereken örnekler bulunamıyor, sonuçlarına güvenilemiyor ya da sonuçları yetersiz kalmış; ya da yapıdaki betonu temsil etmediği düşünülüyorsa; ki yapının hizmette kalmış olması yapının çeşitli mekanik zorlamalarla, yangın, donma-çözülme gibi olumsuz etkilerle ve agresif ortamlarla (asitler, sülfatlar gibi) ilişki halinde olması durumunda (Özturan, 2000) beton hakkında bilgi alabileceğimiz seçenekler genellikle yıkımlı ve yıkımsız yöntemler olarak sınıflandırılan test yöntemleridir (Erdoğan, 2003, Güner ve diğ., 2000, Arıoğlu ve diğ. 1998, Postacuoğlu, 1987, Neville, 2000) Yıkımsız Test Yöntemleri: Betondaki ses hızının, yüzey sertliğinin ölçümü, rezonans frekansı tayini, radyoaktif metot. Yıkımlı Test Yöntemleri: Karot alma, çekip çıkarma, prop penetrasyon, break off. Bununla birlikte genel literatür yukarıdaki deneylerin tek-tek ele alınması durumunda beton hakkında yeterince ve doğru fikir elde edilemeyeceği, yıkımlı ve yıkımsız yöntemlerin birlikte değerlendirilmesi durumunda sonuçların güvenilirliklerinin artacağı yönündedir. (Özturan, 2000, Erdoğan, 2003, Arıoğlu ve diğ., 1998, Postacıoğlu, 1987, Neville, 2000, Tankut ve diğ., 1989) Amaç Bu çalışmada amaç, üretilen çeşitli dayanımda betonların standart kürde saklananlarda basınç, çekme dayanımları, dinamik, statik elastiklik modülleri, ses hızı, yüzey sertlikleri ile aynı karışımlarla üretilmiş betonların karot numunelerinden elde edilen basınç ve ses hızı verileri arasında ne gibi bir ilişki olduğunu saptamaktır. 812

2 Deneysel Çalışmalar Malzemeler Çimento Deney numunelerinin hazırlanmasında Bolu Çimento A.Ş. üretimi PÇ 42,5 sınıfı dökme çimento kullanılmıştır. Çimentoya ait fiziksel, mekanik ve kimyasal özelikler Tablo 1, Tablo 2 ve Tablo 3 de verilmiştir. Tablo 1. Çimentoya ait fiziksel özelikler Özgül Ağırlık (gr/cm 3 ) 3,10 Blaine Özgül Yüzey (cm 2 /gr.) 3513 Normal Kıvam Suyu (%) 28 Priz Başlangıcı (sa:dk) 2:42 Priz Sonu (sa:dk) 3,32 Hacim Sabitliği (Le Chatelier mm.) 4 Tablo 2. Çimentoya ait mekanik özelikler Yaş (gün) Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) 2 27, Tablo 3. Çimentoya aitkimyasal özelikler Kimyasal Özelikler Elde Edilen Değerler MgO (%) 1,39 SO 3 (%) 2,33 K 2 O (%) 0,72 Cl (%) 0,0060 Serbest CaO (%) 0,45 Kızdırma Kaybı (%) 3,17 Çözünmeyen Kalıntı (%) 0,63 C 3 S (%) 71,47 C 2 S (%) 2,12 C 3 A (%) 5,18 2C 3 A+C 4 AF (%) 21,19 Agrega Çalışmada üretilen betonların tamamında üç çeşit agrega kullanılmıştır. Bu agregalar en büyük dane boyutu 5mm. olan kalker kökenli kırma taş kumu, kalker kökenli en büyük dane boyutu 12 mm. olan kırmataş No I, ve kalker kökenli, en büyük dane boyutu 19 mm. olan kırmataş No II dir. Tüm beton karışımlarında agrega karışım oranları sabit tutulmuştur. Karışım agregasının fiziksel özelikleri ve granülometri değerleri Tablo 4 ve Tablo 5 de verilmiştir. Tablo 4. Agregaların fiziksel özelikleri Agrega Özgül Ağırlık Su Emme (gr/cm 3 ) (ağırlıkça- %) İncelik Modülü Kırma kum 2,70 1,7 2,45 Kırma taş No I 2,70 0,45 5,30 Kırma taş No II 2,70 0,45 6,13 813

3 Tablo 5: Karışım agregası granülometrik bileşimi Elekten Geçen (%) Agrega 31, ,5 0,25 Kırma kum Kırma taş No I Kırma taş No II Karışım Su Deneylerde kullanılan su Kocaeli İli Yeniköy şebeke suyudur. Katkı Beton karışımlarında kullanılan katkı TS EN ye uygun olup katkı Sika Deteks üretimi yüksek oranda su azaltıcısüper akışkanlaştırıcı SİKA FFN dir. Beton Karışımları Çalışmadaki beton karışımları (15-30) cm silindir numune basınç dayanımları 28. günde 20,25,30,35,40 Mpa olan betonları elde edebilmek amacıyla dizayn edilmişlerdir. Üretilen betonlara ait malzeme miktarları Tablo 6 da verilmektedir. Tablo 6. Üretilen betonlara ait gerçek malzeme miktarları Çimento K.Katkı Sıra KOD Su Kırmakum Kırmataş No I Kırmataş No II 1 C ,5 863,7 767,8 287,9 2 C ,1 859,0 763,5 286,3 3 C ,5 831,9 739,5 277,3 4 C ,0 817,8 726,9 272,6 5 C ,5 807,4 717,7 269,1 Beton karışımlarında yaklaşık aynı çökme değerini verecek kimyasal katkı kullanılmıştır. Tüm karışımlarda en büyük dane boyutu 19mm. olup agrega karışım oranları % 45 kırmakum, % 40 Kırmataş No I, %15 Kırmataş No II dir. Taze Beton Deneyleri Beton üretimleri 56 lt kapasiteli düşey eksenli cebri karıştırıcılı betonyerde yapılmıştır. Her beton üretiminde betonlar önce 120 sn karıştırılmış ardından, slump, birim ağırlık, ve hava tayini deneyleri yapıldıktan sonra tekrar 60 sn karıştırılarak kalıplara yerleştirilmişlerdir. Slump testi TS 2871 e, birim ağırlık tayini TS 2941 e, hava tayini TS 2987 ye uygun olarak yapılmıştır. Üretilen betonlara ait slump testi sonuçları, birim ağırlık ölçümleri ve hava miktarları Tablo 7 de verilmiştir. Tablo 7. Üretilen betonlara ait slump testi sonuçları, birim ağırlık ölçümleri ve hava miktarları Sıra KOD Çökme Hava (cm) (kg/lt) (%) 1 C ,29 2 C25 21, C ,28 4 C ,24 5 C ,96 814

4 Sertleşmiş Beton Deneyleri Deneysel çalışmada, 28. ve 90. günler esas alınarak standart kürde saklanan numuneler üzerinde birim ağırlık tayini, ses hızları ölçümü, basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı, yarmada çekme dayanımı, statik elastiklik modülü deneyleri yapılmıştır. Deneylerden bir gün sonra (29. ve 91. günlerde) aynı dayanıma ait betonlardan üretilmiş beton bloklardan karotlar alınarak karot deneyleri bu numuneler üzerinde yapılmıştır. 28. ve 90. günlerde deneylerde kullanılan numuneler iki adet (15*15*15)cm. küp, altı adet (15*30)cm. silindir (iki adet basınç deneyi, iki adet silindir yarma deneyi, iki adet statik elastisite modülü deneyi), iki adet (7,5*7,5*25,4)cm. prizma, iki adet (10*10*40)cm. prizma, iki adet (10*10*50)cm. prizmadır. Üretimlerinin ardından 16 mm. çaplı şiş ve lastik tokmakla kalıba yerleştirilen numuneler 24. saatte kalıptan çıkarılmış deney gününe kadar C sıcaklıktaki, kirece doygun kür havuzunda saklanmışlardır. Deney günü sudan çıkarılan numunelerin, birim ağırlıklarının bulunmasından sonra ses hızları ölçülmüş, ardından küp basınç, eğilme ve yarmada çekme deneyine tabii tutulmuşlardır. Küp basınç dayanımı tayini sırasında TS 3260 e göre numuneler üzerinde yüzey sertlikleri karşılıklı iki yüzde yere paralel şekilde her yüzeyden 9 okuma yapılarak bulunmuştur. Okunan değerlerden en küçük ve en büyük olanı atılarak kalan 34 okumanın aritmetik ortalaması alınmıştır. Eğilmede çekme deneyleri TS 3284 e göre bulunmuştur. Silindir yarma deneyleri TS 3129 a uygun şekilde yapılmıştır. Silindir basınç gerilmelerinin %40 ı sınır yükü alınarak TS 3502 ye göre Statik Elastisite Modülü ve Poisson Oranı Tayini deneyi yapılmış ardından numuneler silindir basınç deneyine tabii tutulmuşlardır. Betonların dinamik elastiklik modülleri; 2 E = K.10. V. (1) 9,81 5 formülüyle hesaplanmıştır (Postacıoğlu, 1987 ve 1981). K, katsayısı ses hızının prizmadan farklı (prizma, bir kenarının uzunluğu diğerinin en az 5 katı) numunelerde ölçülmesi durumunda kullanılacak bir katsayıdır ve; ( 1+ ϑ)( 1 2ϑ ) ( 1 ϑ) K = (2) formülüyle hesaplanmaktadır. (2) formülündeki ϑ, betonun poisson oranıdır. Deney numunesi prizma ise K=1 alınır. V, km/sn cinsinden betondaki ses hızı; ; kg/lt cinsinden betonun birim ağırlığı olarak alınırsa dinamik elastiklik modülü (E d ) kg/cm² boyutunda elde edilir (Postacıoğlu 1987 ve 1981). Karot numunelerin alınacağı betonlar ( )cm. boyutlarındaki kalıplara dökülmüş ilk 7 gün kalıp içerisinde her gün ıslatılan keten çuvalla kaplanarak kürlenmeye bırakılmışlardır. 8. gün kalıplar sökülmüş ve beton bloklar ortalama sıcaklığı 18 C ve ortalama bağıl nemliliği %60 olan dış ortam şartlarına çıkarılmışlardır. İlk deney günü (29. gün) labratuvarda 4 adet karot örneğin alınmasının ardından tekrar aynı ortam şatlarına çıkarılmış 91. günde bloklardan tekrar 4 karot örneği alınmıştır. Numuneler alımlarını takiben kür havuzlarına konmuş, yaklaşık saat sonra havuzdan çıkarılarak uçlarından en az 0,2D kesilerek ( 2-2,5 cm.) birim ağırlıkları ve ses hızları ölçülmüş ardından %70 kükürt %30 grafit karışımıyla başlıklanmış ve basınç testine tabii tutulmuşlardır. Deneysel Çalışmaların Sonuçları Çalışmadaki deneyler tamamen sonuçlanmamıştır. Deneylerin bitiminin ardından en kısa sürede deneysel verilerle birlikte sonuçlar ve yorumlar gönderilecektir. KAYNAKLAR 1. AKMAN, S., Yapı Malzemeleri, İTÜ Kütüphanesi, sy 1,2,42., İstanbul, ÖZTURAN, T., Mevcut Betonarme Binalarda Beton Kalitesinin Saptanması, İMO İstanbul Şubesi, ERDOĞAN, T.Y., Beton, ODTÜ Vakfı, sy 477,493,511, Ankara, GÜNER, M.S. VE SÜME, V., Yapı Malzemesi ve Beton, Bakanlar Media, sy 330, Erzurum, ARIOĞLU, E. VE ARIOĞLU, N., Üst ve Alt Yapılarda Beton Karot Deneyleri ve Değerlendirmesi, Evrim Yayınevi, İstanbul, POSTACIOĞLU, B., Beton, Cilt 1-2, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, sy 354, 388, İstanbul, NEVİLLE, A.M., Properties of Concrete, Final Edition, Longman-Essex, TANKUT, T. VE ERSOY, E., Beton Dayanımının Yapı Güvenliğine Etkisi, 1. Ulusal Beton Kongresi, İstanbul,

5 9. POSTACIOĞLU, B., Cisimlerin Yapısı ve Özelikleri Cilt 1, sy 227, İTÜ Matbaası, İstanbul, TS 11222, Hazır Beton Standardı, (TS EN Beton). 11. TS 500/2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. 12. TS-EN 12350, Taze Beton Deneyleri Standardı. 13. TS-EN 12390, Sertleşmiş Beton Deneyleri Standardı. 14. TS 3351, Şantiyede Beton Deneyleri Numune Hazırlama ve Bakımı. 15. TS 3114 /ISO 4012, (EN ) Deney Numunelerinin Basınç Dayanımı Tayini. 16. TS 10465, Yapı ve Yapı Bileşenlerinden Sertleşmiş Betondan Numune Alınması ve Basınç Mukavemetinin Tayini. 816