BETON KARIŞIM HESABI Beton; Çimento, agrega (kum, çakıl), su ve gerektiğinde katkı maddeleri karıştırılarak elde edilen yapı malzemesine beton denir. Çimento Su ve katkı mad. Agrega BETON
Malzeme Türk Standartlarına göre 1m 3 beton Maksimum agrega tane boyutu 8mm 16mm 31,5mm 63mm Su, kg/dm 3 190 167 160 147 Çimento, kg/m 3 380 334 320 249 Agrega % 74 56 47 38 Hapsolmuş hava % 3 2 1 0,5 Tablodan da görülebileceği gibi beton yapımında maksimum agrega tane boyutu büyük olan agrega kullanıldığı takdirde daha az miktarda su, çimento ve agrega gerekmektedir. Çimento miktarının azalmasıyla, beton daha ekonomik olmaktadır. Daha az çimento kullanılması betonda daha az büzülmenin yer almasını sağlamaktadır. Betonda kullanılan çimento miktarı sabit tutulduğu takdirde betonda kullanılan agreganın maksimum tane büyüklüğü arttıkça, su/çimento oranında azalma (dolayısıyla beton dayanımında artma) olmaktadır.
Betonun şematik yapısı
Beton karışımı tasarım ilkeleri Taze betonun kütlesi işlenebilir olmalıdır. Betonun kıvamı yeterli olmalıdır. Betonun kütlesi sertleşince, istenen dayanımı sağlamalıdır. Betonun su / çimento veya su / bağlayıcı madde oranı belirli bir değeri aşmamalıdır. Beton yapı elemanının servis süresini ve servis koşullarını etkileyen çevresel etkilere karşı dayanıklı olmalıdır. Bazı özel durumlarda beton yoğunluğu önem kazanmaktadır. Özellikle kütle betonlarında betonda ortaya çıkan ısı kontrol altında olmalıdır. İstenen işlevleri yerine getirebilecek betonun maliyeti de en alt düzeyde olmalıdır.
Beton karışımı proje ve şantiye koşulları Herhangi bir şantiyede beton üretimine başlanmadan önce bazı verilerin mevcut olması gerekir; Yapılan statik, betonarme hesapları sonucu, yapı elemanlarının boyutları, donatıları, donatı aralıkları ve istenilen beton kalitesi belli olmalıdır. Beton üretiminde kullanılması istenen malzemelerin özellikleri deneylerde saptanmış olmalıdır. Zemin ve iklim koşulları belirli olmalıdır. Beton üretim araçları(mikser, vibratör) ve beton üretiminde çalışacak personelin eğitim ve deneyim düzeyi belli olmalıdır.
Beton karışım hesabı için bilinmesi gerekenler; Çimentonun (diğer bağlayıcı malzemelerin) özgül ağırlığı, İnce ve iri agreganın elek analizleri, En büyük agrega tane boyutu, İnce agreganın incelik modülü, İnce ve iri agregadaki mevcut su miktarı ve su emme yüzdeleri, İri agreganın birim ağırlığı, İnce ve iri agreganın özgül ağırlığı, Kimyasal katkıların özellikleri
1-Çökme değerinin belirlenmesi (TS802) YAPI ELEMANLARI Vibratörsüz sıkıştırma SLUMP DEĞERİ (cm) Normal vibratörle sıkıştırma Yüksek frekanslı vibratörle sıkıştırma En çok En az En çok En az En çok En az 1 Betonarme temel duvarlar ve sömel 12 5 8 2 3 1 2 Donatısız beton sömel, keson ve alt yapı duvarları, kanal kaplama betonu 10 2 8 2 3 1 3 Döşeme, kiriş ve betonarme duvarlar 15 7 10 2 4 1 4 Bina kolonları, tünel yan ve kemer betonları 15 7 10 2 4 1 5 Yol kaplamaları, köprü ayakları 7 5 5 2 2 0 6 Kütle beton yapılar 7 2 5 2 2 0 7 Beton parke, plak, bordür ve beton boru benzeri seri prefabrik üretiminde - - 2 0 1 0 TABLO-2: Çeşitli Yapı Elemanları İçin Önerilen Beton Kıvamları
2-Maksimum agrega tane boyutunun (D max ) belirlenmesi D max < 1/5 kalıp genişliği, D max < 1/3 döşeme kalınlığı D max < 3/4 iki donatı arası uzaklık D max < 1/3 pompa borusu iç yapı D max < net beton örtüsü (pas payı) Yapı elemanları kesitinin en dar boyutu (cm) Betonarme perde kiriş ve kolonlar En büyük agrega dane çapı D max (mm) Donatışız beton duvarlar Sık donatılmış döşemeler Hafif donatılmış veya donatılmamış döşemeler 6 14 15 29 30 74 75 en büyük 12,7 19,1 (16) 19,1 38,1 (32) 38,1 76,2 (63) 38,1 76,2 (63) 19,1 (16) 38,1 (32) 76,2 (63) 152,4 (100) 19,1 25,4 (16) 38,1 (32) 38,1 76,2 (63) 38,1 76,2 (63) 19,1 38,1 (32) 38,1-76,2 (63) 76,2 152,4 (100) 76,2 152,4 (100) TABLO-1: Çeşitli Yapı Elemanları İçin Önerilen En Büyük Agrega Dane Çapı (D max ) Not: Tablodaki değerler kare delikli elek esas alınarak düzenlenmiştir. Yuvarlak delikli elek esas alındığında kare delikli elek korelasyonuna çevrilmeli.
2-Agrega tane dağılımının belirlenmesi (8mm)
2-Agrega tane dağılımının belirlenmesi (16mm)
2-Agrega tane dağılımının belirlenmesi (32mm)
2-Pompa betonu için ince agrega dağılımı
3-Karma suyu ağırlığının ve hava hacminin belirlenmesi Belirli bir çökme değerine sahip beton üretmek için gerekli betonun birim hacmindeki su miktarının bağlı olduğu durumlar; Çimento miktarına, Mineral katkı miktarına, Agreganın en büyük tane çapına, Agrega tane şekline, Agreganın su içeriğine, Agrega gradasyonuna, Beton sıcaklığına Sürüklenmiş hava miktarına, Kimyasal kaktı kullanımına, gibi özelliklere bağlıdır
Hava katkılı beton Hava katkısız beton Tanım Slump konisi (cm) KIVAMLILIK VE BE (sn) Sarsma Sıkıştırma tablası faktörü (devir sayısı) Bağıl su muhtevası (%) En büyük agrega boyutuna göre 1m 3 beton karma suyu miktarı (kg) D max (mm) 9,52 12,7 19,1 25,4 38,1 50,8 76,2 152,4 Aşırı kuru - 32-18 112-56 - 78 180 170 160 150 140 130 120 110 Çok katı - 18-10 56-28 0.70 83 185 180 170 160 150 140 130 120 Katı 0-3 10-5 28-14 0.75 88 200 195 180 170 155 145 135 125 Katı-plastik 3-8 5-3 14-7 0.85 92 205 200 185 180 160 150 140 130 Plastik 8-13 3-0 <7 0.91 100 225 215 200 195 175 165 155 145 Akıcı 13-18 - - 0.95 106 240 230 210 205 185 175 165 155 1 m 3 betonda önerilen sıkışmış % hava (V h ) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 1.2 Aşırı kuru - 32-18 112-56 - 78 155 150 140 135 125 120 110 100 Çok katı - 18-10 56-28 0.70 83 170 160 150 140 135 130 120 110 Katı 0-3 10-5 28-14 0.75 88 175 170 160 150 140 135 125 115 Katı-plastik 3-8 5-3 14-7 0.85 92 180 175 165 160 145 140 130 120 Plastik 8-13 3-0 <7 0.91 100 200 190 180 175 160 155 145 135 Akıcı 13-18 - - 0.95 106 215 205 190 185 170 165 155 145 1 m 3 betonda önerilen sıkışmış % hava (V h ) 8.0 7.0 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 TABLO-4: Farklı kıvam ve en büyük agrega boyutuna göre önerilen karışım suyu miktarları
3-Karma suyu ağırlığının belirlenmesi (TS 802)
3-Karma suyu ağırlığının belirlenmesi (TS 802)
3-Karma suyu ağırlığının belirlenmesi (TS 802)
3-Karma suyu ağırlığının belirlenmesi (TS 802)
3-Karma suyu miktarının belirlenmesi (TS 802) Islatma suyunun hesaplanmasında yararlanılan bir diğer bağıntı incelik modülü-su formülüdür. Agrega yığınını ıslatmak için gerekli su miktarı S=α(10-k) formülü ile bulunur. S=agrega yığınını ıslatmak için gerekli su miktarı k=kullanılan agreganın incelik modülü α=malzeme katsayısı tabloya göre seçilir
3-Hava içeriği %
4. Su/Çimento (W/C) oranının belirlenmesi Hava katkısız beton Hava katkılı beton Su/çimento (W/C) oranı D=15, h=30cm silindir A=20cm küp D=15, h=30cm silindir A=20cm küp Karakteristik dayanım fck Ortalama dayanım fcm fck fcm fck fcm fck fcm 0.70 C-14 180 180 225 115 140 155 190 0.65 C-16 200 200 250 130 155 195 230 0.60 C-20 260 250 310 160 190 250 290 0.50 C-25 310 300 370 200 230 290 330 0.40 C-30 360 350 420 250 290 350 390 0.36 C-35 430 400 480 300 340 420 460 0.34 C-40 480 450 540 - - - - 0.32 C-45 530 500 590 - - - - 0.30 C-50 580 550 640 - - - - 0.28 C-55 630 600 700 - - - - TABLO-3: 28 günlük basınç dayanımına göre en büyük su/çimento oranı
4. Su/Çimento (W/C) oranının belirlenmesi (TS802)
5. Çimento miktarının belirlenmesi Beton karışımındaki çimento miktarının bulunması ise; Karışımdaki çimento miktarı = su miktarı / (su/çimento oranı) formülü ile bulunur. Bunun yanında şartnameler ve standartlar dayanım veya durabilite gereksinimlerinin yanı sıra başka bir minimum çimento dozajı limiti belirtiyorsa, karışımda fazla çimento kullanılması gereken kriterlere göre hazırlanması gerekir. Çimento miktarının hesaplanmasında beton basınç dayanımı bağıntılarından da yararlanılabilir. Bolomey, feret, graf ve abrams ın betondaki çimento, su, agrega ve hava miktarı ile beton dayanımları arasındaki ilişkiyi veren formüller beton tasarımında çimento miktarının hesabı için kullanılabilir.
6. İri agrega miktarının belirlenmesi İncelik modülü farklı kumların (TS-707) kullanılması halinde 1m 3 beton için gerekli sıkışık kuru iri agrega hacmi (m 3 ) İncelik 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 modülü D max (mm) 0.52 0.50 0.48 0.46 0.44 0.42 0.40 0.38 0.36 0.34 0.32 9.50 12.7 0.61 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45 0.43 0.41 19.1 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 25.4 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 0.60 0.58 0.56 38.1 0.82 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 50.8 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 76.2 0.90 0.88 0.86 0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 152.4 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 0.86 0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 Hacimler TS/707 deki agrega birim ağırlığı deney metodunda tanımlanan sıkıştırılmış kuru haldeki agrega esasına göredir. TABLO-5: İncelik modülü farklı kumların iri agrega hacmi Bu hacimler, betonarmeye uygun kıvamdaki betonlar içindir. Daha az kıvamda ihtiyaç gösteren betonlarda örneğin, yol kaplama betonlarında bu hacimler %10 artırılabilir.
7. Beton dış etkilere maruz kalıyorsa su / çimento oranı Yapı Tipi Korkuluk, bordür, eşik, çıkıntı, süs gibi ince veya pas payı 2.5cm den az olan elemanlarda betonarme kazıklarda, borularda kullanılacak bet. İstinat duvarı, köprü kenar ve kirişler gibi orta kalınlıklı elemanlarda ve kolonlarda kullanılacak Sıcaklık farklarının çok olduğu veya sık sık donma çözülme etkisinde kalan bölge. Havada Su seviyesinde kalan kısımlarda Tatlı suda Deniz suyunda veya sülfat etkisi altında DIŞ ETKİLER Pek az donma etkisinde kalan ılımlı sıcaklıkta, yağmurlu veya kurak bölge. Havada Su seviyesinde veya su etkisinde kalan kısımlarda Tatlı suda Deniz suyunda veya sülfat etkisi altında 0.49 0.44 0.40 (3) 0.53 0.49 0.40 (3) 0.53 0.49 0.44 (3) (4) 0.53 0.44 (3) Su altında dökülecek betonlar - 0.44 0.44-0.44 0.44 Zemin üzerindeki döşeme betonları, kanal kaplama betonları 0.53 0.50 0.50 (4) 0.50 0.50 Hava etkilerine karşı korunacak, bina içi veya zemin altındaki betonlar Uzun yıllar korumadan donma çözünme etkisi altında kalacak veya arkası toprakla doldurulacak yapılarda kullanılacak betonlar. (4) - - (4) - - 0.53 - - (4) - - 1) Sert hava şartlarına açık bütün betonlarda hava sürükleyici katkı maddesi kullanılması uygundur. Beton karışımının işlenebilme özelliğini arttırmak için ılımlı hava şartlarında da hava sürükleyici katkı katılabilir. 2) Toprak ve yer altı suyunun %0.2 den fazla sülfat konsatrasyonu bulunduğu hallerde 3) Sülfatlara dayanıklı çimento kullanıldığı hallerde, su çimento oranı 0.05 kadar artırılabilir. 4) Su çimento oranı, istenilen dayanım ve işlenebilme özelliği esaslarına göre seçilmelidir. TABLO-6: Dış etkilere göre müsaade edilen en büyük su/çimento oranı