1 3. BETON AGREGALARI 3.1 Giriş Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan, kum, çakıl, kırmataş gibi taneli malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75 i agrega tarafından oluşturulmaktadır. Beton yapımında kullanılan temel malzemeler (çimento, su, agrega) arasında en pahalı olanı çimentodur. Agreganın maliyeti, çimento maliyetine göre çok düşüktür. O nedenle, istenilen kalitedeki betonu elde edebilmek şartıyla, betonda mümkün olduğu kadar çok miktarda agrega kullanılması, betonun daha ekonomik olmasına yol açmaktadır. Beton yapımında agrega kullanılmasının tek nedeni daha ekonomik beton üretmek değildir. Agrega, betonun teknik özelliklerine de önemli katkılarda bulunmaktadır. Agreganın sağladığı teknik yararlar aşağıdaki gibi özetlenebilir: - Çimento hamuru, zamanla kuruyarak büzülme gösteren bir malzemedir. Betonun içerisinde bulunan agrega taneleri, çimento hamurunun zamana bağlı olarak gösterebileceği hacim değişikliğinin serbestçe yer alabilmesini belirli ölçüde engellemektedir. O nedenle, sadece çimento hamurundan oluşmuş bir malzemeye oranla, betonun göstereceği hacim değişikliği, ve buna bağlı olarak yer alabilecek çatlaklar daha az olmaktadır. - Beton yapımında kullanılan agregalar, genellikle, sert ve dayanımı oldukça yüksek olan malzemelerdir. Agrega dayanımının yüksek olması, beton dayanımının da yüksek olmasına katkıda bulunmaktadır. Sert ve dayanıklı agregalar, betonun aşınmaya karşı veya çevreden gelebilecek diğer yıpratıcı etkenlere karşı daha dayanıklı olabilmesine yardımcı olmaktadır. Beton yapımında kullanılacak agreganın değişik özellikleri araştırılmaktadır. Araştırılan özellikler şu şekilde sıralanabilir. Granülometri (gradasyon), maksimum tane büyüklüğü, tane şekli, su emme kapasitesi, birim ağırlık, özgül ağırlık, agregadaki zararlı maddeler, aşınmaya dayanıklılık, dona dayanıklılık, dayanım, elastisite modülü, termik özellikler. Bu özelliklerin tümü, üretilecek betonun özelliklerini etkilemektedir. Bunlardan bazıları, beton karışımının içerisinde yer alacak malzeme oranlarının hesaplanabilmesi (beton karışım hesapları için) kullanılmaktadır. Beton malzemelerinin karışım oranlarının bulunabilmesi için yapılan hesaplarda bilinmesi gereken agrega özellikleri şunlardır: Granülometri, maksimum agrega tane boyutu, agregadaki mevcut su durumu ve agreganın su emme kapasitesi, birim ağırlık, özgül ağırlık. Agrega özellikleri betonun özelliklerini etkilediği gibi, beton karışımında yer alacak malzeme miktarlarını, o nedenle betonun ekonomikliğini de etkilemektedir. Betonun ekonomikliğini etkileyen bir başka faktör ise, agreganın ne kadar uzak mesafeden temin edilebileceği, maliyeti, bulunabilirliğindeki kolaylıktır. Beton üretiminde, agreganın kolaylıkla elde edilebilmesi hususu da büyük önem taşımaktadır. 3.2 Agregaların Sınıflandırılması ve Tanımlar Agregaları birçok şekilde sınıflandırmak mümkündür. Sınıflandırma işlemi, agregaları daha iyi tanımlamak ve değişik sınıflara ait agregaları beton yapımında daha doğru tarzda kullanabilmek amacıyla yapılmaktadır. Agregalar için genel olarak yapılan sınıflandırmalar şöyledir:
2 1) Kaynağına göre: Doğal, yapay 2) Özgül ağırlık ve birim ağırlıklarına göre: Normal ağırlıklı, hafif, ağır 3) Tane büyüklüğüne göre: İri, ince 4) Tane şekline göre: Yuvarlak, köşeli (kırmataş gibi), yassı, uzun 5) Üretimine (elde edilişlerine) göre: Doğal, yan ürün, ısıl işleme tabi tutulmuş 6) Jeolojik yapısına göre: Volkanik, tortul, metamorfik 7) Mineralojik yapılarına göre: Silis mineralli, karbonat mineralli, mikalı, vb. 8) Reaktif özelliklerine göre (agregaların yapısında, çimento içerisindeki alkalilerle reaksiyona girerek betonda genleşme yaratabilecek reaktif silis ve reaktif karbonat içerip içermediklerine göre) : Reaktif, reaktif olmayan Aşağıda, beton teknolojisinde sık sık sözü edilen bazı agrega sınıfları tanımlanmakta ve açıklamalar yapılmaktadır. Doğal agregalar: Doğal agregalar, dereler, eski dere yataklarından oluşan ocaklar, deniz ve göl kenarları, taş ocakları gibi doğal kaynaklardan elde edilmiş fakat konkasörde kırma, eleklerden eleyerek değişik tane boyu sınıflarına ayırma ve yıkama işlemleri dışında, doğadaki yapılarında değişiklik yaratacak hiçbir işlem uygulanmamış olan agregalardır. Kum, çakıl, kırmataş en tipik ve en çok kullanılan doğal agregalardır. Hafif beton yapımında kullanılan ponza taşı ve bims gibi hafif agregalar ile ağır beton yapımında kullanılan hematit, magnetit, barit gibi demir cevherinin kırılmasıyla elde edilen ağır agregalar da, doğal agrega sınıfına girmektedir. Yapay Agregalar: Yapay agregalar beton üretimi ile doğrudan ilgisi bulunmayan bir endüstri kolunda yan ürün veya atık malzeme olarak ortaya çıkan malzemelerden üretilen agregalar, veya bir malzemeye ısıl işlem uygulayarak beton yapımında kullanmaya uygun duruma getirilen agregalardır. Yapay agregalar arasında en çok kullanılanlar şunlardır: Yüksek fırın cürufu, genleştirilmiş kil agregası, uçucu kül agregası ve genleştirilmiş perlit. Normal ağırlıklı agrega, hafif agrega, ağır agrega: Özgül ağırlığı 2.4-2.8 gr/cm 3 arasında olan agregalar normal ağırlıklı agregalar olarak kabul edilmektedir. Normal ağırlıklı agregadan söz edilirken her seferinde normal ağırlıklı denilmemekte, sadece agrega denilmektedir. Bu tür agregalarla yapılan betonlara da, normal ağırlıklı beton denilmemekte, sadece beton denilmektedir. Kum, çakıl, kırmataş, bu sınıfa dahildir. Özgül ağırlıkları 2.4 gr/cm 3 ten küçük olan agregalar hafif agregalar olarak anılmaktadır. Genleştirilmiş kil, genleştirilmiş perlit, bims gibi agregalar hafif agregalardır. Bu tür agregalarla hafif beton üretilmektedir. Özgül ağırlıkları 2.8 gr/cm 3 ten büyük olan agregalar ağır agregalar olarak anılmaktadır. Kırılarak taneli duruma getirilmiş hematit, magnetit, barit gibi demir cevherleri ağır agregalardır. Ağır agregalarla yoğunluğu yüksek olan ağır beton üretilebilmektedir. Ağır beton, nükleer santrallerde olduğu gibi, radyasyonun geçişini önlemek amacıyla özel olarak üretilmektedir. İnce agrega ve iri agrega: Türk standartlarına göre, 4.0 mm göz açıklıklı kare delikli eleklerden geçen agregaya ince agrega, bu elek üzerinde kalan agregaya ise iri agrega denilmektedir. Büyük taşların konkasörde kırılmasıyla elde edilen kırmataş, iri agregadır. Bazen, kumun bulunmadığı veya şantiyeye uzaklığı nedeniyle elde edilmesinin ekonomik olmadığı durumlarda, ince agrega olarak kırmakum kullanılmaktadır. Kum, kırılma işlemine tabi tutulmamış olan ince agregadır. Çakıl ise, kırılma işlemine tabi tutulmamış olan iri agregadır. İnce ve iri agrega boyutunu ayıran sınır 4.0 mm elekle belirlenmiş olmakla birlikte, beton yapımında kullanılabilen ince agrega için kullanılacak eleğin ayrıca
3 bir de alt sınır boyutu bulunmaktadır. Beton agregaları 60 mikrondan (1mm 10 mikron) büyük çaplı tanelerdir. Çaplara göre yapılan sınıflandırma şöyledir. Tane boyutu: 2 mikron 60 mikron 4 mm 31,5 mm 70mm Kil silt ince agrega iri agrega balast Normalde beton agregaları 60 mikron ile 31,5 mm arasında tane boyutuna sahiptir. 70 mm ye kadar iri taneler (balast) içeren beton agregaları baraj, yol gibi özel kütle betonlarında kullanılabilir. Silte karşılık gelen kırma malzemeye filler veya taşunu adı verilir. Betonlarda silt veya filler bulunmasına (%5 den az olmak şartıyla) izin verilir. Fakat kil bulunmasına izin verilmez. Karışık agrega: İnce ve iri agrega karışımına karışık agrega denilmektedir. Tuvenan agrega: Agrega ocağından veya konkasörden elde edilerek, boy sınıflarına ayrılmadan, olduğu gibi kullanılan doğal karışık agregaya, tuvenan agrega denilmektedir. Tuvenan agregada tane boyutu sınıflarının standartlarda belirtilen değerlere uyup uymadıkları aranmamaktadır. Bu tür agrega genellikle kullanılmamakta, veya basit işlerdeki betonların üretiminde kullanılmaktadır. Yuvarlak agrega, köşeli agrega, yassı agrega, uzun agrega: Taneleri küresel şekilde veya küresel şekle yakın olan agregalar, yuvarlak agrega olarak tanımlanmaktadır. Derelerden, eski dere yataklarından oluşan ocaklardan, denizlerden, çöllerden elde edilen çakıllar genellikle bu şekildedir. Kırmataş agregalarda olduğu gibi, tanelerin yüzeyinde kırılma işlemi nedeniyle çıkıntılar (köşeler) bulunan agrega köşeli agrega olarak anılmaktadır. Yassı agrega, iki boyutu geniş fakat yüksekliği az olan (demir paraya benzer) şekle sahiptir. Uzun agrega ise, iki boyutu dar fakat yüksekliği çok olan (kaleme benzer) şekle sahiptir. Yassı veya uzun taneler, beton agregaları için, şekilce kusurlu taneler olarak adlandırılmaktadır. 3.3 Agregadan Numune Alma İşlemi Bir malzemenin kalitesini tayin edebilmek için, o malzemeyi tamamen temsil edebilecek malzeme numunesi üzerinde gözlemlerde bulunmak, deneysel çalışmalar yapmak gerekir. Malzeme numunesi doğru seçilmemiş ise, yapılan gözlemlerin ve deneylerin fazla bir önemi kalmamaktadır. Doğru numuneyi alabilme işlemi, en az malzeme üzerinde yürütülen deneyler kadar önemli olmaktadır. Agrega kalitesi, oldukça iyi kontrollü üretilen çimento kalitesine kıyasla daha çok değişkenlik gösterebilmektedir. O nedenle, agregadan doğru numune alabilme işleminin özel önemi bulunmaktadır. Agrega yığınından numune alma işleminde, yığının değişik bölgelerinden kepçelerle veya kürekle küçük miktarlarda agrega numuneleri alınır ve sonradan bu küçük numuneler iyice karılarak büyük miktardaki numuneyi oluşturur. Beton agregalarından numune alma yöntemi ve değişik agrega deneylerinin her biri için (granülometri, birim ağırlık, özgül ağırlık vb) gereken minumum miktardaki numune ağırlığı TS 707 de belirtilmektedir. Herhangi bir deney için belirtilen numune ağırlığı, o numunedeki maksimum tane boyutuna göre değişmektedir. Maksimum tane boyutu, agrega tanelerinin tümünün geçebildiği en küçük standart elek boyutuna eşittir. Numune olarak elde edilmiş büyük bir agrega yığınını daha küçük bir numuneye dönüştürebilmek için iki yöntem kullanılır. Çeyrekleme yöntemi: Çeyrekleme (dörde bölerek küçültme) yönteminde, sert, temiz ve düzgün bir yüzey üzerine konik şekilli bir yığın oluşturacak tarzda toplanmış olan agrega, küreğin tersiyle, her tarafı eşit yükseklikte olacak tarzda
4 dairesel bir alana yayılır. Daire şeklindeki alan, küreğin kenarı ile, planda yaklaşık dört eşit kısma bölünür. Çeyrek parçalardan karşılıklı ikisi, yeni numuneyi oluşturmak üzere bir araya getirilir. İstenilen miktarda numune kalıncaya kadar bu işleme devam edilir. Şekil 3.1. Çeyrekleme yöntemiyle numune küçültme Bölgeç aletini kullanarak numune küçültme yöntemi: Bu yöntemde bölgeç (numune ayırıcı) aleti kullanılarak agrega iki eşit miktarda bölünür. Bölgecin yanlarındaki kaplarda biriken ikiye bölünmüş agrega yığınından birisi. Küçültülmüş numune olarak kullanılır. Bu numune yeterince küçük değilse, işlem tekrar edilir. Şekil 3.2. Bölgeç aygıtı kullanarak numune küçültme yöntemi 3.4 Agregaların Granülometri Bileşimi Agreganın granülometri bileşiminin, o agregayı kullanarak üretilen betonun özellikleri üzerinde olumlu veya olumsuz etkileri vardır. Kaliteli beton yapımında kullanılacak agreganın tane dağılımı, söz konusu beton için istenen nitelikleri sağlamalıdır. Bu amaçla, kullanılmadan önce agreganın granülometrik bileşiminin "elek analizi" deneyi ile belirlenip, belirli sınırlar içinde kalıp kalmadığı kontrol edilmelidir. Bir agrega tanesinin geçebildiği en küçük eleğin delik çapı veya kenar uzunluğu o
5 tanenin çapı olarak adlandırılır. İri agreganın en büyük boyutunun (Dmaks) seçimi, yapı tipi veya yapı elemanının durumuna bağlı olarak yapılır. Bir betonu iyi ve ekonomik şekilde üretebilmek için, kullanılacak agrega malzemesini öyle seçmelidir ki, aralarındaki boşluk mümkün olduğu kadar az olsun ve bu sayede mümkün olduğun kadar az bağlayıcı madde kullanılsın. Eğer taneli malzeme, çapları birbirine eşit düzgün kürelerden yapılmış olsa, bunların en sıkı yerleştirme tarzında bile kompasite %74 olur. Yani en sıkı yerleştirme tarzında dahi %26 boşluk kalmaktadır. Bu boşlukları doldurabilmek için aralara daha küçük çapta taneler konmasına ihtiyaç vardır. Şu halde taneli malzemede kompasiteyi artırmak için çeşitli çaplardaki taneleri beraber kullanmak gerekmektedir. Böylece en iri tanelerin aralarındaki boşlukları ince taneler doldurur. Onların aralarındaki boşlukları daha ince taneler doldurur. Böylece iyi bir taneli malzemede her çaptan tanelerin bulunması gerektiği anlaşılır. 3.4.1. Granülometri Deneyi Bir agrega örneğinin tane boyut dağılımı (granülometrik bileşimi) elek analizi deneyi ile saptanır. Elek analizinde kullanılan elekler, belirli boyutlarda, dairesel delikli veya kare şeklindeki gözleri bulunan metal (tercihen pirinç) gereçlerdir. Dairesel delikli elekler metal levha üzerinde belli "d" çaplarında delikler açılmak suretiyle yapılır. Kare gözlü elekler tellerin belirli "a" boyutlarında örülmesi sonucu oluşturulur. Agregaların granülometri bileşiminin belirlenmesi için her ülkenin kabul ettiği elek serileri vardır. TSE'nin yürürlükten kalkan şartnamelerinde hem dairesel delikli hem de kare gözlü eleklere yer verilmiştir. Uygulamada olan şartnamede ise elek açıklıkları kare gözlü olarak belirlenmiştir. Agrega karışımlarının elek analizi için deney metodunu tanımlayan TS EN 933-2'de kare delikli elek dizisinin kullanımı öngörülmüştür. Dairesel delikli eleklerin daha gerçekçi sonuçlar verdiği söylenebilirse de yapım kolaylığı nedeniyle örgülü kare delikli elekler tercih edilmektedir. Deney eleklerinin teknik özellikleri ve deneylerle ilgili ayrıntılı bilgiler ilgili standartlarda mevcuttur. Özellikle betonun davranışında önemli etkileri olan küçük boyutlardaki tanelerin oranını daha iyi inceleyebilmek amacıyla, küçük delik boyutlu eleklerin sayısı daha fazla tutulmaktadır. Tablo 3.1. Standartlara göre temel elek serisi Kare gözlü elekler (TS EN 933-2) Elek açıklığı (mm) 125 63 Kaba agrega 31.5 16 8 4 2 1 İnce agrega 0.5 0.25 0.125 0.063
6 Resim 3.1. Granülometri deneyinde kullanılan kare gözlü elekler Elek analizi üç aşamada gerçekleştirilir: a) Örneğin alınması - Deney ince agregada en az 1 kg, iri agregada en az 3 kg örnek üzerinde yapılır.. b) Eleme işlemi: Laboratuara getirilen örnek değişmez ağırlığa gelinceye kadar etüvde tutulur. Etüvde kurutulan örnek, bölgeçten geçirilerek istenen ağırlığa indirildikten sonra, büyük delikliden küçük delikliye doğru sıralanmış elek dizisinin üstüne konur ve sarsılarak elenir. Üst elekten geçenler, hemen daha küçük delikli elek üstünde toplanır ve bu elekten de elenir. Bu işleme, boyutu en küçük olan eleğe kadar devam edilir. En küçük delikli elekten geçenler ise elek altı olarak isimlendirilen tepside toplanır. Eleme işlemi genel olarak elde sarsma şeklinde veya özel makinelerde yapılır. c) Tartma işlemi - Eleme işlemi sonunda her elek ve en son elekten geçen malzeme miktarları, istenen duyarlıkta örneğin, 0.1 g hassasiyette ölçüm yapabilen terazide tartılır. d) Granülometri eğrisi çizilir. Yatay eksende elek çapları, düşey eksende elekten geçen malzeme yüzdesi gösterilir. 3.4.2. Granülometri Eğrisinin Özellikleri 1) Granülometri eğrilerinin ordinatı 0 ile 100 arasındadır. Genellikle artan eğrilerdir. İki elek arasında yatay doğru bulunabilir. Bu, karışımda bazı tane gruplarının olmadığını gösterir. Bu tür granülometriye kesikli granülometri denir. Kırık çizgilerden meydana gelir. Eğrinin kırıklı olması, elek sayısının sınırlı olmasından kaynaklanmaktadır. Çok sayıda elek üzerinde deney yapılma imkanı olsa, kırıklı doğrular yerine sürekli olarak artan bir eğri şeklinde olurdu. 2) Granülometri eğrisinden faydalanarak bir elek çepı için, o elekten geçen malzemenin bütün malzeme içindeki oranını görmek mümkündür. 3) Eğri y=100 doğrusuna yaklaştıkça malzeme incelir (ince agrega). Eğri y=0 doğrusuna yaklaştıkça malzeme kalınlaşır (iri agrega). 4) Granülometri bileşimi bilinen agrega gruplarının belirli oranda karıştırılmasıyla elde edilen yeni malzemenin bileşimi, deney yapmadan hesapla bulunabilir. Her elek çapı için aşağıdaki formül kullanılır.
7 yk= a.ya + b.yb + c.yc+.. a, b, c,..=meydana gelen karışımda 1., 2., 3.,.. malzemenin oranı. ya, yb, yc,.= her elek çapında 1., 2., 3.,.eğrinin ordinatı Uygulamada ocaktan veya kırma tesislerinden getirilen agrega karışımı (tuvenan malzeme) istenilen granülometri bileşimini vermez. Çoğunlukla yapılan işlem; agreganın belirli boyutlarda ayrı gruplar halinde temin edilmesidir. Bu agrega grupları belirli oranlarda karıştırılarak iyi bir bileşim elde edilmeye çalışılır. 3.4.3. Taneli Malzemenin İdeal Granülometrisi ve İncelik Modülü Beton üretimi için ideal agrega granülometrisi; taze betonun karıştırılması, taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması işlemleri boyunca, iri ve ince tanelerin ayrışmasına neden olmayarak, istenilen işlenebilmenin ve yoğunluğun elde edilmesini sağlayacak olan tane boyutu dağılımıdır. Granülometri bileşimi ile betonda kullanılan agreganın su ihtiyacı, betonun yoğunluğu ve işlenebilirliği arasında yakın ilişki vardır. Beton üretiminde agrega tanelerinin çimentoya yapışabilmesi için tüm tane yüzeylerinin ince bir su filmi ile ıslanması gerekir. Tane boyutları küçüldükçe taneleri toplam yüzeyi artar, bu geometrik bir özelliktir. Toplam yüzey artınca da bu yüzeyleri ıslatmak için gereken su artacaktır. Bu ıslatma suyu beton sertleştikten sonra buharlaşır ve yeri boş kalır. Zira bu su çimentonun hidratasyonu ve sertleşmiş çimento jelindeki jel suyu (bir çimento tanesi su ile temasa geçtikten belirli bir süre sonra mikroskopla incelendiği vakit, tanenin köşeli ve pürüzlü halinin kaybolduğu ve yarı saydam bir jel tabakası ile çevrildiği gözlenir. Zaman geçtikçe jel tabakasının kalınlığı artmaktadır) için gerekli sudan fazladır ve çimentoya bağlanmaz. Beton kütlesinde, bu fazla su sebebiyle oluşan boşluk betonun niteliklerini zedeler: Mukavemeti düşürür, geçirimliliği artırır. Şu halde agrega granülometrisinin ince olmaması gerekir. Ayrıca tanelerin aralarında kalan boşluklar da granülometrinin fonksiyonudur. Eşit çaplı tanelerle maksimum doluluk oranı %74 olabilir. Boşluğu minumuma indirmek gerekir. Boşluğun minumum olması çimento ve su miktarının minumum düzeyde kalmasını sağlayacak ve böylece daha ekonomik beton üretmek mümkün olacaktır. Taze betonun taşıma ve kalıbına yerleştirme sırasında, kohezyonunu ve homojenliğini kaybetmeden kalıplarda kolaylıkla yayılarak, en az boşluk bırakacak şekilde donatıyı kaplama özelliklerinin tümüne, betonun işlenebilme özelliği denir. Çok fazla iri agrega içeren betonların işlenmesi zordur. Aşırı oranda iri tanelerin varlığı, betonun ayrışma (segregasyon) olasılığını arttırır İdeal tane dağılımının nasıl olması gerektiği konusunda pek çok çalışma yapılmıştır ve ideal granülometri eğrileri tesbit edilmiştir. Birçok ülkenin beton standartlarında yer alan granülometri eğrilerinde uygulama kolaylığı yönünden tek bir eğri yerine, eğrilerle sınırlandırılmış bölgeler vardır. Referans Granülometri Eğrileri Betonu oluşturacak agreganın tane dağılımı, en büyük tane çapına bağlı olarak, TS 802'de grafik olarak verilen Şekil 3.3, 3.4, 3.5, 3.6'daki 3 ve 4 numaralı bölgelerde bulunacak şekilde ayarlanmalıdır. Üç numaralı bölgeye düşecek tane dağılımları, uygun bölge olduğu için, tercih edilmelidir. Bunun mümkün olmaması halinde 4 numaralı bölgeye düşen tane dağılımları kullanılmalıdır. Zorunlu durumlarda 2 numaralı bölgeye düşen kesikli tane dağılımları da kullanılabilir. Şekillerde C ile gösterilen doğru parçaları
8 incelik sınırını, A ile gösterilen doğru parçaları kalınlık sınırını vermektedir. A ve B çizgileri arasında kalan bölge ideal kullanım alanını göstermektedir. B ve C çizgileri arasındaki bölgede kalan granülometrideki malzemenin ince kalmasına rağmen kullanılabilmesine izin verilir. Genellikle doğada bulunan malzemeler bu granülometri değerlerine uymaz. Ancak biri fazla kalın, diğeri fazla ince iki malzemeyi belirli oranlarda karıştırarak, istenen sınırlarda kalan bir karışım elde edilebilir. Bazen istenen granülometride karışım elde edebilmek için, dört-beş ayrı malzemenin belirli oranlarda karıştırılması gerekebilir. Sorun bu agregaların hangi oranlarda karıştırılacağını bulabilmektir. Ancak elek ve malzeme sayılarının değişebilmesi nedeniyle, istenen granülometride karışım elde edilebilmesi için, karışım oranlan cebirsel denklemler kurularak çözülemez. Bu oranlar deneme sınama yöntemiyle bulunabilir. Şekil 3.3. Agrega maksimum tane büyüklüğü 31.5 mm olan beton için önerilen referans granülometri eğrisi İncelik modülü: Agregaların bileşimini gösteren diğer bir karakteristik de "incelik modülü" dür. İncelik modülü, agreganın inceliği veya kabalığı hakkında genel bir fikir vermesine rağmen, agreganın tane dağılımı hakkında bir bilgi vermemektedir. Bir başka deyişle, farklı gradasyona sahip agregalar aynı incelik modülü değerine sahip olabilir. Bu nedenle, bir agregadaki tane dağılımı en iyi granülometri eğrileri ile belirlenir. Birbirini izleyen standart elek serisi üzerinde kalan malzeme yüzdelerinin toplamının yüze bölümü o malzemenin incelik modülü diye adlandırılan karakteristiğini oluşturur. Taneler inceleştikçe ve boyutları küçük olan tanelerin miktarı arttıkça bu karakteristik küçük değerler almaktadır. Malzemede iri tanelerin miktarının artması ise, incelik modülünün büyük değerler almasına neden olur. Karışım oranlarını deneme yanılma yolu ile ararken incelik modülü değerlerinden yararlanılabilir. İncelik modülü bazen betonun ıslatma suyunu hesaplamakta kullanılabilir.
9 Şekil 3.4. Agrega maksimum tane büyüklüğü 16 mm olan beton için önerilen referans granülometri eğrisi Şekil 3.5. Agrega maksimum tane büyüklüğü 8 mm olan beton için önerilen referans granülometri eğrisi
10 Şekil 3.6. Agrega maksimum tane büyüklüğü 63 mm olan beton için önerilen referans granülometri eğrisi 3. 5 Agregalarda Su Muhtevası ve Agreganın Su Emme Kapasitesi Betonun mukavemetini etkileyen en önemli birleşim parametresi su/çimento oranıdır. Yani 1 m 3 betona konulan su ağırlığının, çimento ağırlığına oranıdır. Su miktarını etkileyen ise betonun işlenebilir özelliğe sahip olması gerektiğidir. Bu miktarın oluşmasında agreganın özelliği önemli rol oynar. Agreganın çimento hamuruna yapışması, tane yüzeylerinin ıslanması, çok ince bir su tabakası ile sarılması gerekir. Islatma suyunun bir bölümü beton sertleştikten sonra buharlaşacak, yerini hava boşluğu alacaktır. Bu boşluk ise beton dayanımının düşmesine, betonun geçirimli olmasına yol açacaktır. Şu halde agrega ıslatma suyunun min düzeyde kalması idealdir. Agrega ıslatma suyunu belirleyen agrega özellikleri ise, agregada mevcut su muhtevası ve agreganın inceliğidir. Agrega taneleri su muhtevası bakımından dört konumda olabilirler: Tam kuru: Agrega boşluklarında ve yüzeyinde hiç su yoktur. Böyle bir duruma doğada ender rastlanılır, ancak laboratuvardaki agrega örneklerini etüvde 100-110 C 'de tutarak elde edilir. Bu sebeple fırın kurusu da denir. Hava kurusu durum: Agreganın su geçirgen boşluklarının içerisinde bir miktar su vardır. Ancak boşluklar tamamen su ile dolu değildir ve tanelerin yüzeyinde su yoktur. Yaz aylarında açıkta kalan agregalar çoğunlukla bu konumdadır. Yüzeyi kuru içi suya doygun: Su geçirgen boşlukları tamamen suyla dolu, fakat tanelerin yüzeyinin kuru olduğu durumdur (doygun, yüzey kuru:dyk). Doğada bu duruma ender olsa da rastlanır. Örneğin ıslak agregaların güneş altında kalıp, kuruması durumunda üstteki agregalar bu durumda olabilir. Suya doygun ve yüzeyi ıslak: Agreganın su geçirgen boşlukları tamamen suyla doludur. Ayrıca tanelerin üzerinde bir miktar su filmi vardır. Kış aylarında yağmur altında kalan agregalar bu durumdadır
11 Bunlar içinde en ideali orta konum olan yüzey kuru suya doygun (DYK) konumudur. Bu durumda agrega çimento hamurunun suyunu emmez, ıslatma suyu sadece yüzeyde ince su tabakası olmaya yeterlidir. Diğer iki konum denetim imkanından yoksundur. Beton yapımında kullanılacak agrega yığını, genellikle, hava kurusu veya ıslak durumda olmaktadır. tam kuru veya doygun yüzey kuru duruma nadiren rastlanabilmektedir. Nemi %50 üzerindeki kapalı ortamlarda saklanan agregaları DYK konumda sayabiliriz. Tüm agrega deneyleri DYK konumundaki agregalarda yapılır. Beton yapımında kullanılacak olan agreganın hangi nem durumunda, ve ne kadar su emme kapasitesine sahip olduğunu belirlemek için, agrega yığınını temsil eden bir numune üzerinde şu işlemler yapılır: Önce agrega numunesi tartılarak mevcut ağırlığı (Wm) bulunur. Daha sonra aynı agrega numunesi tamamen kuru duruma getirilerek o durumdaki ağırlığı (Wk) bulunur. Daha sonra da, aynı agrega numunesi doygun, yüzey kuru duruma getirilerek ağırlığı (Wdyk) belirlenmektedir. Bir agrega numunesinin tamamen kuru duruma getirilebilmesi için etüvde 100-110 o C sıcaklıkta değişmez ağırlığa gelinceye kadar tutulması gerekmektedir. Numunenin fırında 1 gün bırakılması bu durumu sağlayabilmektedir. Agrega numunesi DYK konuma standartlarda açıklanan yöntemlerle getirilir. Agreganın su emme kapasitesi: Tamamen kuru durumdaki agreganın emebileceği maksimum su miktarıdır. Wdyk Wk Su emme kapasitesi, %= 100 W k Wm Wk Agregadaki toplam mevcut su, %= 100 W k Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden daha düşük ise, agrega hava kurusu durumundadır. Örneğin agregadaki mevcut nem miktarı %1, ve su emme kapasitesi %4 ise, o agregadaki boşluklar suyla kısmen doludur. Doygun, yüzey kuru duruma gelebilmek için, agreganın, %4-%1=%3 su emmesi gerekmektedir. Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden daha yüksek ise, agrega ıslak durumdadır. Örneğin agregadaki mevcut nem miktarı %6, ve su emme kapasitesi %4 ise, agrega tanelerinin yüzeyinde %6-%4=%2 kadar serbest su (yüzey suyu) bulunmaktadır. Hedeflenen işlenebilme özelliğine ve hedeflenen basınç dayanımına sahip olabilecek bir beton üretiminde, önce eldeki malzemenin özellikleri göz önünde tutularak beton karışımında yer alabilecek malzemelerin miktarlarını tayin için hesap yapılmaktadır. Beton karışım hesabında genellikle, agreganın nem durumu DYK gibi varsayılarak, 1m 3 betonda yer alması gereken, su çimento ve agrega miktarları hesaplanmaktadır. Karışım hesaplarında DYK olarak varsayılan agreganın nemlilik durumu, beton üretimindeki agreganın nemlilik durumu ile genellikle aynı değildir. Betonun üretileceği gün, agrega hava kurusu durumunda veya ıslak durumda olabilmektedir. Eğer agrega ıslak durumda ise, betonun içerisine, karışım hesaplarında elde edilen su miktarından daha çok su katılmış olmaktadır. Su/çimento oranı hesaplanan miktardan daha yüksek olacağından, betondan istenilen dayanım elde edilememektedir. Diğer yandan, agrega tamamen kuru veya hava kurusu durumunda ise, beton, karışımın içerisine katılan suyun bir miktarını emebilmektedir.
12 Bu durumda, istenilen işlenebilmenin ve dayanımın elde edilebilmesi güçleşmektedir. Agregadaki mevcut suyun yüzdesi ve su emme kapasitesi, agreganın DYK durumda olduğu kabulüyle yapılan karışım hesabında elde edilen su ve agrega miktarlarının düzeltilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Agrega ıslak durumda ise, serbest su miktarı hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar azaltılmaktadır. Agrega kuru durumda ise, ne kadar su emebileceği hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar arttırılmaktadır. Böylece beton karışımı için yapılan hesaplardaki su/çimento oranından sapma olmamaktadır. Su muhtevasının, özellikle kumlarda ortaya çıkardığı bir teknik ve ekonomik problem vardır. Su muhtevasının fonksiyonu olarak kumların görünen hacimleri değişir. Yani birim hacim ağırlıkları değişir. Yaklaşık %4 su muhtevasında taneler birbirlerini iterek daha geniş bir hacim kaplarlar. Hacimdeki bu artış %30-35 mertebesindedir. Kum kamyon hesabı, görünen hacim cinsinden satın alınır. Eğer alınan kum kabarmış durumda ise %30 boşuna para ödenmiş demektir. 3. 6 Agrega Tanelerinin Şekil ve Biçimleri Agrega tanelerinin şekil ve biçimleri, taze betonun işlenebilme özelliği ve buna bağlı olarak su ihtiyacı üzerinde etkilidir. En uygun biçimli agrega küre veya küp şekline yaklaşanlardır. Uzun silindir ve yassı disk şeklindeki tanelere kusurlu taneler denir. Genel olarak en büyük boyutunun en küçük boyutuna oranı 3'ten büyük olan taneler kusurlu olarak kabul edilir. Bu tip agregalar kompasiteyi düşürür, betonun işlenebilme özelliğini azaltır. Ayrıca kusurlu agregalar genellikle kolay kırılır. Resim 3.2.Agrega Tane Biçimleri Agrega şeklinin belirlenmesine yönelik İnce agregalarda akış katsayısı belirlenmesi" standart deney yöntemi geliştirilmiştir. Yöntem, ince agregaların hacmi belli bir huniden belirli bir yükseklikten akma hızının, tanelerin şekil ve yüzey pürüzlülüğü ile ilgili olduğu esasına dayanmaktadır. Bu yöntem TS EN 933-6/AC adıyla Türk standardı olarak kabul edilmiştir. TS 706 EN 12620+A1 "Beton agregaları" standardında, kusurlu malzeme yüzdesinin alabileceği en büyük değer ile ilgili bir bilgi bulunmamaktadır. Agrega geometrik özelliklerinden yassılık indeksi tayini TS 9582 933-3'e göre, şekil
13 indeksi ise TS 3814 EN 933-4'e göre belirlenmektedir. ASTM, beton agregalarında kusurlu malzeme oranının %30'dan fazla olmaması gerektiğini belirtmektedir. Son yıllarda bazı araştırmacılar, beton karışımlarında kullanılacak agregalarda kusurlu agrega miktarının toplam agreganın %10-15'inden fazla olmamasını önermektedir. Yüksek performanslı betonlarda ise kusurlu tanelerin hiç bulunmaması arzu edilir. Tane şeklini sayısallaştıran bir büyüklük "hacimsel katsayıdır". Agrega örneğinden 100 kadar tane alınır, bunların en büyük çapları ölçülür. Bu çaplara sahip hayali kürelerin hacimleri hesaplanır ve toplanır. Agrega örneklerinin gerçek toplam hacimleri su içinde tartılarak saptanır. Gerçek hacmin hayali hacme oranına hacimsel katsayı denir. Tüm taneler bilya şeklinde olsaydı bu katsayı 1 olurdu. Günümüzde dijital görüntüleme tekniklerindeki gelişmeler, agrega şekil özelliklerinin belirlenmesine imkan tanıyan 2 ve 3 boyutlu görüntü analiz yöntemlerinin geliştirilmesini gündeme getirmiştir. Bu sayede agregaların köşelilik, yuvarlaklık, yassıuzun tane, konkavlık vb. gibi geometrik özellikleri sayısal olarak ifade edilebilir. Ancak, henüz standart bir yöntem tanımlanamamıştır. En iyisi söz konusu agregalar ile beton dökülüp, bu beton örnekler üzerinde eğilme deneyi yapılırsa, eğilme dayanımları fazla olan betonların üretiminde kullanılan agrega tanelerinin şekil ve pürüzlülük bakımından daha iyi bir durumda olduğu sonucuna varılabilir. Kırmataş gibi köşeli agregalar ile üretilen betonların işlenebilirlikleri, dere malzemesi gibi yuvarlak çakıllarla üretilen betonlara kıyasla daha düşüktür. Bu nedenle köşeli agregalarla üretilen betonlar, gerekli işlenebilirliği sağlamak için daha fazla su ihtiyacı gösterirler. İşlenebilmeyi arttırmak için köşeli agregalarla yapılan betonlarda daha fazla ince agrega ve akışkanlaştırıcı katkı kullanmak gerekir. Ayrıca kırmataşlarda bulunan köşeler, bunlar arasında önemli boşlukların kalmasına sebep olur. Çakıl taneleri yuvarlak olduğu için daha az boşluk bırakarak belirli bir hacmi doldurabilir. Bu durumda tane boyutları aynı olan çakıl ve kırmataş numunelerinden çakıl daha büyük bir kompasiteye sahip olur. Çakıl-kırmataş karışımlarında kırmataş arttıkça kompasite azalır ve beton mukavemetinin düşmesi beklenir. Fakat kırmataş tanelerinin yüzeyleri pürüzlü olduğundan, tanelerle çimento hamuru arasında kuvvetli bir aderans meydana geldiğinden, kırmataş ile üretilen betonların mukavemetinde bir azalma değil, birçok hallerde bir artış kaydedilebilir. Agregaların şekil ve yüzey pürüzlülüğünün sertleşmiş betonun davranışında önemli etkileri vardır. Beton üretiminde kullanılan agregalar ile çimento hamuru arasında büyük bir bağ kuvvetinin (aderans dayanımı) varlığı, beton dayanımının yüksek olmasını sağlar. Agrega tanesi ile çimento hamuru arasındaki aderansı olumlu yönde etkileyen faktörlerden biri agrega tanelerinin şekli ve yüzey pürüzlülüğüdür. Köşeli ve pürüzlü agregalarda, çimento hamuru ile agrega taneleri arasında geniş bir temas yüzeyi vardır. Bu nedenle çimento hamuru ile agrega arasındaki mekanik bağ, köşeli ve pürüzlü agregalar ile üretilen betonlarda daha fazladır. Agregaların pürüzlülük derecesini ölçmek için kesin sonuç veren ve uygulanması kolay bir metot geliştirilmemiştir. Bu konuda karar verebilmek için aynı şartlar altında farklı agregalar kullanılarak beton numuneler üretilmeli ve bunlar eğilme deneyine tabi tutulmalıdır. Aderanstaki düşüklük betonun özellikle çekme ve eğilme mukavemetini azaltır.
14 Resim 3.3. Agrega yüzey durumu 3.7 Agregaların Fiziksel Özellikleri 1)Birim ağırlık: Agreganın birim ağırlığı, belirli hacimdeki bir kabı dolduran agrega tanelerinin toplam ağırlığının, kabın hacmine bölünmesiyle bulunur. Birim ağırlık değerine agreganın granülometrisi, yerleştirme şekli, agreganın şekli, kusurlu malzeme yüzdesi, agreganın özgül ağırlığı, agreganın ihtiva ettiği su etki eder. Agregaların birim ağırlığı sıkışık birim ağırlık ve gevşek birim ağırlık olarak tayin edilir. Sıkışık birim ağırlık tayininde, agregalar silindir şeklindeki kap içerisine, her seferinde kabın yüksekliğinin 1/3 nü dolduracak şekilde, üç aşamada doldurulur ve her aşamada demir bir çubukla 25 er defa şişlenerek sıkıştırılır. Gevşek birim ağırlık tayini için, agrega, kap içerisine bir kürekle doldurulur, herhangi bir sıkıştırma uygulanmaz. Birim ağırlık değerinin hangi şartlarda elde edildiğinin mutlaka belirtilmesi gerekir. Yuvarlak ve nispeten küresel agregalarda yerleşme daha iyi olduğundan birim ağırlık yüksek olur. Kırmataş agregalarda ise bu değer daha düşüktür. Birim ağırlık değerinin yüksek olması, agrega tanelerinin arasındaki boşluğun az olduğunu göstermektedir. 2)Özgül ağırlık: Özgül ağırlık, agrega tanelerinin toplam ağırlığının, agrega tanelerinin toplam hacmine oranıdır. Hacim, tek tek agrega tanelerinin hacimlerinin oluşturduğu toplam hacim olarak düşünülmektedir. Yani agrega yığınındaki tanelerin arasındaki boşluklar, hesapta kullanılacak hacime dahil edilmemektedir. Özgül ağırlık değerine agregaların jeolojik yapısı etki eder. Bu değer 2,40-2,80 kg/dm 3 arasında değişir. Özel hafif ve ağır agregalarda bu sınırların dışına çıkılır. Özgül ağırlık hesabı için dolu hacim gereklidir. Yüzey kuru doygun duruma getirilmiş agrega havada ve su içinde tartılarak farkı alınır. Bu fark dolu kısmın hamini verir. Agreganın özgül ağırlık değeri, betonda yer alacak malzeme miktarlarının hesaplanmasında kullanılır. Beton karışımları hesaplanırken, hesaplar dolu hacimlerle yapılır. Ancak sonuçların pratikte ölçülebilen büyüklüklere dönüştürülmesi şarttır. Bu büyüklük ise günümüzde ağırlıklardır. Teorik karışım oranları dolu hacim olarak bulunur. Dolu hacimler özgül ağırlıklarla çarpılarak ağırlıklar bulunur. (Daha önce bu ağırlıklar birim ağırlıklara bölünerek görünen hacimler bulunuyordu).
15 3.8 Agregaların Mekanik Özellikleri Betonda kullanılan agreganın kolayca kırılmayan, çabuk aşınmayan, sağlam ve sert olması gerekir. Agreganın mekanik özellikleri olarak betona etki yapan başlıca özellikler,agreganın basınç dayanımı, agreganın aşınmaya dayanıklılığıdır. Agreganın elastisite modülü ve poisson oranı da mekanik özellikler arasında anılmaktadır. Agreganın mekanik özelliklerinin belirlenmesi, her zaman ve her türdeki beton için gerekli olmayabilir. Ancak özel amaçlarla kullanılması gereken beton yapımında veya betonun aşınmaya maruz kalacağı yerlerde kullanılacak agreganın mekanik özellikleri önem kazanmaktadır. 1) Basınç Dayanımı: Agregaların basınç dayanımı, agrega tanelerinin kaynağını oluşturan kaya parçalarının basınç dayanımına bağlıdır. Betonda kullanılan agreganın basınç dayanımına dair ortalama bir değer belirtmek gerekirse, bu değerin1500-2000 kgf/cm 2 olduğu söylenebilir. Bazı kayaların basınç dayanımlarına ait ortalama değerler şu şekildedir: Granit 2000 kgf/cm 2, kalker 1600 kgf/cm 2, çakmaktaşı 2100 kgf/cm 2, kuvars 3300 kgf/cm 2, kumtaşı 1300 kgf/cm 2. Nehir yataklarından elde edilmiş olan agregalar, genellikle yüksek dayanımlı ve sert agregalardır. 2) Aşınmaya Dayanıklılığı: Beton yüzeyinin aşınmaya maruz kalacağı durumlarda kullanılacak betonların, aşınmaya dayanıklı agregalarla yapılmış olması gerekir. Aşınma deneylerinden en çok Los Angeles deneyi kullanılır. Çelikten yapılmış silindirik bir tamburun içerisine, deney yapılmak istenen iri agrega çelik bilyalar ile birlikte yerleştirilip, tamburun kapağı kapatıldıktan sonra, tambur önce 100 kez, sonra ek olarak 400 kez (toplam 500 kez) döndürülür. Silindirik tamburun içerisinde, sağa-sola ve çelik bilyalara çarparak bir miktar ufalanma gösteren agrega numunesi dışarı çıkartılarak 1.4 mm göz açıklıklı elekten elenir. Elekten geçen miktar tartılarak, agrega numunesinin ilk ağırlığının ne kadarını oluşturduğu % olarak hesaplanır. Bilyalı tamburun 100 ve 500 devir döndürülmesi sonucunda ortaya çıkacak aşınma miktarı, sırasıyla %10 veya %50 den fazla olmamalıdır. Aşınmaya dayanıklılık sadece iri agregalar için araştırılır. Resim 3.4. Los Angeles Aşınma Deney Aleti 3) Agreganın Elastisite Modülü ve Poisson Oranı: Agreganın elastisite modülü ve poisson oranı değerleri, betonun deformasyon özelliklerini etkilemektedir. Volkanik kaya kökenli agregaların elastisite modülü, 500000-1000000 kgf/cm 2 arasındadır. Sedimanter (tortul) kaya kökenli agregaların elastisite modülü, 250000-700000 kgf/cm 2 arasındadır. Hafif agregaların elastisite modülü, 140000-350000 kgf/cm 2 arasındadır.
16 Normal ağırlıklı agregalarda, poisson oranı, 0.15-0.35 arasında değişmektedir. 3.9 Agregalarda Zararlı Maddeler ve Taneler Agrega tanelerinin yüzeyinde veya aralarında çoğu zaman bazı yabancı maddeler yer alabilmektedir. Bu maddelerin miktarı yüksek olduğu takdirde, beton özellikleri olumsuz olarak etkilenmektedir. Agregadaki zararlı maddeleri aşağıdaki gibi gruplandırmak mümkündür. 1) Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi, agrega yığınının içerisine karışmış olan organik maddeler. 2) Kil, silt, taşunu gibi agrega yığınının içerisine karışmış veya tanelerin yüzeyine yapışık olan ince maddeler. 3) Kömür, linyit, odun parçaları, deniz hayvanı kabukları gibi yumuşak ve hafif maddeler 4) Agrega tanelerinin bir parçasıymış gibi tanelere yapışık durumda olan veya agrega yığınının içerisinde agrega tanesi gibi yer alan kil topakları ve kolayca kırılabilecek maddeler. Organik Maddeler: Agrega yığını içerisinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış olan çürümüş bitki köklerindeki, humuslu topraklardaki ve diğer organik maddelerdeki asit ve türevleri, beton yapımında, çimentonun prizini yavaşlatmaktadır. Organik maddelerin miktarı çok fazla olduğunda, priz meydana gelmeyebilmektedir. O nedenle, organik maddeler betonun özellikle ilk günlerdeki dayanımı başta olmak üzere, beton dayanımını ve dayanıklılığını olumsuz etkilemektedir. Organik maddeler, çoğu zaman, ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri agreganın arasında bulunan organik maddeler, agreganın yıkanması işleminde kolayca temizlenmiş olmaktadır. Agreganın içerisinde betona zarar verebilecek kadar organik madde bulunup bulunmadığı standartlarda belirtilen yöntemle araştırılmaktadır (Resim 3.5). TS EN 1744-1 standardına göre, %3'lük NaOH çözeltisi (30 g NaOH'un gereği kadar suda çözünmesiyle oluşturulan 1 litrelik çözelti) bir cam eprüvetin 80 mm taksimatına kadar doldurulur, üzerine deney numunesi ince agrega 120 mm taksimatına kadar doldurulur ve içindekiler dökülmeyecek şekilde çalkalanır. Bundan sonra 24 saat hareket ettirilmeden beklenir. Çözeltide hiç ya da çok hafif renklenme varsa, agrega kayda değer miktarda organik madde ihtiva etmiyordur.
17 Resim 3.5. Agregada organik madde tayini deneyi İnce Maddeler (Yıkanabilir Maddeler): Agrega tanelerinin yüzeyinde gevşek bir tabaka gibi yer alan kil, ve agrega içerisindeki kil, silt, taşunu gibi maddeler ince maddelerdir. Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063 mm den az olan maddeler, ince madde olarak tanımlanmaktadır. Bu tür maddeler Türk standartlarında yıkanabilir maddeler olarak da anılmaktadır. Agreganın içerisinde bulunan kil, silt gibi ince maddelerin miktarının çok fazla olması istenmemektedir. Çok miktarda ince madde içeren agregalarla yapılan betonlarda aşağıdaki olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır: 1) Beton içerisinde ince madde oranının yüksek olması, belirli (sabit) kıvamdaki bir beton yapımı için gereken su miktarını arttırmaktadır. Betonda kullanılan su miktarı yüksek olduğu takdirde, betonun büzülmesi artmakta, beton daha gözenekli duruma gelmekte, beton dayanımı ve dayanıklılığı düşük olmaktadır. Eğer hem çok fazla ince madde içeren agrega kullanılır ve hem de su miktarında arttırma yapılmaz ise (yani, su miktarı sabit tutulacak olursa), taze betonun işlenebilmesi azalmaktadır. 2) Agrega tanelerinin yüzeyini bir örtü gibi kaplamış olan ince maddeler, agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki aderansı azaltmaktadır. Bu durum, beton dayanımının ve dayanıklılığın daha az olmasına yol açmaktadır. 3) Belirli miktarda sürüklenmiş hava içerecek bir beton elde edebilmek için kullanılacak hava sürükleyici katkı maddesi miktarı, ince madde oranı yüksek olan agregalarla yapılan betonlar için daha çok olmaktadır. Agregalarda ince tane yüzdesini belirlemek amacıyla değişik deney yöntemleri bulunmaktadır. TS EN 933-8 ince tanelerin tayini için kum eşdeğeri deneyini tanımlamaktadır. TS EN 933-9'da ise ince tanelerin zararlılık durumunun tayini için metilen mavisi deneyi tanımlanmıştır. Belirli miktarda etüv kurusu durumda 0-2 mm tane boyutları arasındaki ince agrega numunesi, belli miktardaki damıtık su ile bir kap içerisinde bir karıştırıcı ile belli hızda karıştırılır. Metilen mavisi çözeltisinden alman bir miktar çözelti, agrega-su karışımına arka arkaya ilave edilir. Boya çözeltisinin deney numunesi tarafından adsorpsiyonu, çözeltinin her ilavesinden sonra süzgeç kağıdında bir leke deneyi yapılarak serbest boyanın varlığının belirlenmesiyle kontrol edilir. Leke deneyi, her boya ilavesinden sonra, cam çubuk ile süspansiyondan bir damla alınması ve damlanın süzgeç kağıdı üzerine bırakılmasından
18 ibarettir. Meydana gelen leke, renksiz ıslak bir bölge ile çevrelenen ve genellikle homojen mavi renkli bir merkezi malzeme birikintisinden oluşur. Alınan damlanın miktarı, birikinti çapı 8 mm ila 12 mm arasında kalacak şekilde olmalıdır. Islak bölgede, yaklaşık 1 mm'lik açık mavi bir halka ihtiva eden bir halenin, merkezi birikinti etrafında meydana gelmesi durumunda, standartta verilen bağıntı metilen mavisi değeri (MB) hesaplanır. Ayrıca, ince agrega içinde bulunabilecek silt ve kil miktaeı malzemeyi özel şekilde su altında 63 mikron kare gözlü elekten eleyerek de belirlenebilir. Hafif Maddeler: Agrega yığını içerisine karışmış durumda yer alan kömür, linyit, odun parçacıkları, deniz hayvanı kabukları gibi, özgül ağırlıkları 2.0 dan daha az olan maddeler hafif maddeler olarak adlandırılmaktadır. Agregadaki hafif maddelerin miktarı çok olduğu takdirde, bu maddeler mekanik dayanım yönünden yetersiz oldukları için, bu tür agregalarla yapılan betonların dayanımı ve dayanıklılığı daha az olmaktadır. Ayrıca hafif maddeler, beton yüzeyinde lokal olarak renk değişikliklerine yol açmaktadır. TS 3528'de beton agregalarında hafif madde oranı tayini deney yöntemi tanımlanmaktadır. Agregada hafif maddelerin varlığının saptanmasında, genel olarak kullanılan yöntemin esası, agregayı yoğunluğu 2 civarında olan özel bir eriyik içerisine koymaktan ibarettir. Sağlam olmayan elemanların hakiki yoğunluğu 2'nin altında olduğundan bu elemanlar özel eriyiğin üstünde yüzerler. Bunların miktarı kurutulduktan sonra sonra tartılarak saptanır. Yoğunluğu 2 civarında olan eriyik, asetilen tetrabromit, bromoform, karbon-tetraklorür ile elde edilebilir. Ancak, bu sıvıyı hazırlamak için kullanılan malzeme pahalıdır. Bu nedenle ancak özel durumlarda bu deney yapılır Kil Topakları: Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve beton karılma işleminde agrega tanelerinden ayrılmayan (agrega tanesinin parçasıymış gibi yer alan) kil parçacıkları, kil topakları olarak anılmaktadır. Kil topakları, bazen, birbirine sıkıca yapışmış durumda ve adeta bir agrega tanesi gibi de agrega içerisinde yer almaktadır. Fazla miktarda kil topakları içeren agregalarla yapılan betonların karma suyu ihtiyacı artmaktadır. Taze betonun işlenebilmesi, sertleşmiş betonun dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır. Ayrıca, agregada fazla miktarda kil topaklarının ve kırılabilir maddelerin yer alması durumunda, beton yüzeyinde çukurlar oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır. Türk standartlarında, agregadaki kil topaklarının tayini hakkında bir yöntem belirtmemektedir. 3.10 Reaktif Agregaların Neden Olduğu Kimyasal Olaylar (Alkali- agrega reaksiyonu) Agregaların içinde bulunan aktif silisin, çimento içinde yer almış olan alkali maddeleri, yani Na2O, K2O ile reaksiyon yapması ve bunun sonunda sonsuz genişleme kabiliyetine sahip bir jelin (saydam tabakanın) meydana gelmesidir. Bu jelin su emdikçe hacminin artması sebebiyle olay daha da zararlı hale gelebilir. Yavaş olarak gelişen bu olayın etkileri sonucu yapımından 1-2 sene sonra beton kütlesinde önemli çatlaklar meydana gelmekte ve mukavemet belirgin olarak azalmaktadır. Alkali agrega reaksiyonunun zararlı etkisi çimento içindeki Na2O+ K2O toplamının %0,6 dan büyük olması halinde ortaya çıkmaktadır. Ayrıca agregalarda belirli miktarda silis bulunması gerekir. Bu iki şartın bulunması bu reaksiyonun meydana gelmesini gerektirmez. Olayın meydana gelmesinde ve birtakım zararlara sebep olmasında agrega tanelerinin boyutları, agreganın porozitesi vb. faktörlerin etkisi vardır. Opal, riyolit, riyolit tüfleri, dazit, dazit tüfleri, andezit, andezit tüfleri, fillatlar bu reaksiyonu yapmaya elverişlidir. Bu
19 reaksiyondan etkilenen agregaların kullanılması isteniyorsa karışıma puzolan ilave edilir. Bu Na ve K yı tesbit etmektedir. Alkali agrega reaksiyonu yönünden muayene edilecek olan agrega belirli bir granülometri bileşiminde hazırlanır. Agrega/çimento oranı 2,25 ve çimentoda Na2O+ K2O %8 alınarak (su/çimento 0,5) harç yapılır. 6 ay sonra uzunluktaki artış %0,05 den büyük, 1 sene sonra uzunluktaki artış %0,1 den büyük ise zararlıdır. Resim 3.6. Alkali agrega reaksiyonu sonucu oluşan çatlaklar