Agregaların tane boyutuna göre sınıflandırılması: Agregalar boyutlarına göre ince agrega (kum, kırmakum), iri agrega (çakıl, kırmataş) ve tuvenan (karışık) agrega olmak üzere üç sınıfa ayırılabilir. Normal beton agregaları, 63µ-31.5mm arası tane boyutu içerir. Ancak kütle betonlarında (baraj vb.) daha büyük çaplı taneler de (en büyük tane boyutu-çapı 150mm ye kadar) kullanılmaktadır. Tane boyutu aralığı 70mm-31.5mm 31.5mm-4mm 4mm-63µ İsimlendirme Balast İri agrega İnce agrega 63µ-2µ Filler (taşunu) 2µ altı Kil 1 Betonda filler boyutunda malzeme en fazla %5 oranında olması istenir. Kil ise agrega-çimento hamuru arasındaki aderansı zayıflattığı için agregada belirli bir oranın üzerinde bulunması istenmez. Agregalar tane biçimlerine göre farklı geometrilerde olabilmektedir. Bunlar; a) Uzun agregalar b) Yassı agregalar c) Köşeli agregalar d) Yuvarlak agregalar Agrega tanelerinin boyut ve biçimleri/şekilleri: Taze betonun işlenebilme özelliğini Taze betonun su ihtiyacını Agrega granülometrisini Çimento hamuru miktarını 2 etkilemektedir. Tane şekillerine göre agregalar: Agregada uzun silindir (iki boyutu küçük fakat yüksekliği büyük) ve yassı disk (iki boyutu büyük fakat yüksekliği küçük) 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 taneler agregalar arasındaki boşluğu artırır, betonun işlenebilme özelliğini azaltır ve pompalanabilirliği zorlaştırır. Ayrıca kusurlu agregalar genellikle kolay kırılır. 3 4 1
Taneleri küresel şekilde veya küresel şekle yakın olan agregalar, yuvarlak agrega olarak tanımlanmaktadır. Derelerden, eski dere yataklarından oluşan ocaklardan, denizlerden, çöllerden doğal olarak elde edilen agregalar genellikle bu şekildedir. Kırmataş agregalarda olduğu gibi, tanelerin yüzeyinde kırılma işlemi nedeniyle çıkıntılar (köşeler) bulunan agrega köşeli agrega olarak tanımlanmaktadır. Yuvarlak veya kübik taneler içeren agregada yüzey alanının hacme oranı daha düşük olmakta ve yassı agregalara oranla daha az çimento hamuru gerektirmektedir. Yassı veya uzun agregada ise tane yüzey alanının hacme oranı oldukça büyüktür. Bu nedenle agrega tanelerinin yüzeyini kaplamak için oldukça fazla çimento hamuruna ihtiyaç duyulur. Kırmataş gibi köşeli agregalar ile üretilen betonların işlenebilirlikleri, dere malzemesi gibi yuvarlak çakıllarla üretilen betonlara kıyasla daha düşüktür. Bu nedenle köşeli agregalarla üretilen betonlar, yeterli işlenebilirliği sağlamak için daha fazla su ihtiyacı gösterirler. İşlenebilmeyi arttırmak için köşeli agregalarla yapılan betonlarda daha fazla ince agrega ve akışkanlaştırıcı katkı kullanımı gerekir. Kırmataşlarda bulunan köşeler, bunlar arasında önemli boşlukların kalmasına sebep olur. Çakıl taneleri kırmataş tanelerine göre yuvarlak olduğu için daha az boşluk bırakarak belirli bir hacmi doldurabilir. Bu durumda tane boyutları aynı olan çakıl ve kırmataş agregalar arasında çakıl daha büyük bir doluluk sağlar. 5 6 Agregalar yüzey özelliklerine göre: Agregalar yüzey özelliklerine göre: a) Düzgün yüzeyli b) Pürüzlü olarak tanımlanabilir. Düzgün yüzeyli Pürüzlü Agregaların yüzey özellikleri de (pürüzlülüğü) sertleşmiş betonun mekanik davranışında önemli etkileri vardır. 7 Köşeli ve pürüzlü agregalarda, çimento hamuru ile agrega taneleri arasında geniş bir temas yüzeyi vardır. Bu nedenle çimento hamuru ile agrega arasındaki mekanik bağ (aderans), köşeli ve pürüzlü agregalar ile üretilen betonlarda daha fazladır. Agregalar ile çimento hamuru arasında kuvvetli aderans beton dayanımının yüksek olmasını sağlar. Ancak köşeli agregalar taneler arasındaki boşluğun artmasına neden olmaktadır. Çakıl-kırmataş karışımlarında kırmataş arttıkça belirli hacimdeki agrega hacmi azalır ve bu nedenle beton dayanımının düşmesi beklenir. Fakat kırmataş tanelerinin yüzeylerinin pürüzlü olması nedeniyle tanelerle çimento hamuru arasında kuvvetli bir aderans oluşur. Bu aderans nedeniyle kırmataş ile üretilen betonların dayanımında bir azalma değil artış meydana gelir. 8 2
Agregada mevcut su/nem durumu: Agregadaki nem tanelerin birbirleri arasındaki sürtünmesini etkilediği için birim ağırlığın değişmesine sebep olur. Harç ve betondaki su miktarının agrega tarafından emilmemesi için agreganın belirli bir neme sahip olması gerekir. Agregadaki nem durumu yapısında bulunan boşlukların türüne ve miktarına göre değişiklik gösterir. Genel olarak agrega tanelerinde iki tip boşluk bulunmaktadır. a) Su geçiren boşluklar: Tane yüzeylerinde ince çatlaklar olarak oluşan veya tane içerisinde olup da yüzeydeki boşluklarla bağlantılı olan boşluklardır. b) Su geçirmeyen boşluklar: Agreganın jeolojik oluşumu sürecinde meydana gelen kapalı ve içerisine kolaylıkla su giremeyen boşluklardır. Agrega tanelerinin içerisindeki su miktarlarına göre sınıflandırılması: a) Tamamen kuru: Agregada boşluklarda hiç su olmaması durumudur. (105 C 'de en az 24 saat etüvde kurutulmuş hali), b) Hava kurusu: Agrega taneleri havanın etkisiyle yüzeyi kuru fakat taneler içindeki su geçiren boşlukların bir kısmında su bulunabildiği durumdur. c) Doygun kuru yüzey (DKY): Agreganın yüzeyinin kuru olmasına rağmen su geçiren boşlukların tamamı su ile dolu olması durumudur. d) Islak: Agreganın su geçirgen boşlukları su ile tamamen dolu ve agrega yüzeyi su filmiyle kaplı olması durumudur. Eğer taneler kuru veya yarı kuru halde ise kullanılan suyun bir kısmı taneler tarafından emilecek, betonda karışım suyu olarak gereğinden az miktarda su kalacaktır. 9 10 Beton üretiminde bu sakıncalı durumu ortadan kaldırmak için, agreganın su miktarının (su emme kapasitesi) belirlenip, agregaların doygun kuru yüzey duruma getirilinceye kadar ıslatılması veya agregadaki nem durumuna göre karışımda kullanılacak su miktarı ile ilgili düzeltmeler yapılması gerekmektedir. Değişik nem oranındaki granit agregası: 11 Agrega granülometrisi (tane boyutu dağılımı, gradasyonu) Granülometri bileşimi, agrega içinde boyutları belirli limitler içinde kalan tanelerin ne oranlarda olduğunu tanımlar. Belirli bir hacimdeki betonun kompasitesinin yüksek olmasını sağlamak ve karışımda kullanılacak farklı boyuttaki agregaların miktarlarının belirlenmesi için agregaların tane boyutu dağılımının belirlenmesi gerekir. Agreganın granülometri bileşiminin, betonun işlenebilirlik, dayanım ve dayanıklılık özellikleri üzerinde olumlu veya olumsuz etkileri vardır. Çimentonun beton karışımı içindeki en pahalı bileşen olması nedeniyle gerekli işlenebilirlik, dayanım ve dayanıklılık (durabilite) özelliklerinin sağlanması koşulu ile karışımdaki çimento hamuru gereksiniminin en aza indirilmesi gerekmektedir. İşlenebilir bir beton için gerekli olan çimento hamuru miktarını belirleyen faktörler: 12 Agrega taneleri arasındaki doldurulması gereken boşluk miktarı. 3
Çimento hamuru ile sarılması gereken agrega toplam yüzey alanı Agreganın maksimum tane boyutu Beton veya harç karışımlarında uygun granülometri; Taze betonun karılması, taşınması ve yerleştirilmesi işlemlerinde iri ve ince tanelerin ayrışmasına (segregasyon) neden olmayan Homojen tane dağılımı sağlayan Taze betonun istenilen işlenebilirlik düzeyinde ve yoğunlukta olmasını sağlayan agrega tane boyutu dağılımıdır. Taneli malzemede birim hacimdeki agrega hacmini artırmak (agregalar arasındaki boşlukları azaltmak) için çeşitli boyutlardaki (çaplardaki) taneleri beraber kullanılması gerekmektedir. Bu durumda iri tanelerin aralarındaki boşlukları ince taneler, ince tanelerin aralarındaki boşlukları daha ince taneler doldurur. Böylece granülometri bileşimi uygun agrega kullanılması ile çimento hamuru miktarı azalmaktadır. 13 Farklı granülometriye sahip agrega karışımları: 14 Agrega tane dağılımı taze betonun işlenebilme özelliğini doğrudan etkilemektedir. Karışımlarda kullanılan tane dağılımı uygun olmadığında yeterli işlenebilirliği sağlamak için daha fazla su gereksinimi ortaya çıkmakta ve bu da karışımdan (betondan) beklenen performansın alınamamasına neden olmaktadır. Agreganın maksimum tane boyutunun etkisi: Agreganın maksimum tane çapı büyüdükçe, taneler arası boşluklar ve agrega yüzey alanları toplamı azalması ile karışımda kullanılacak su ve çimento hamuru miktarı azalacaktır. Böylece çimento hamurunda oluşan büzülmeler daha az olacak ve gerekli su miktarının azalması sertleşme sonrası boşluk miktarını azaltacağı için betonun dayanım ve durabilitesinin artmasına neden olacaktır. Agrega granülometri bileşiminin (eğrisinin) belirlenmesi: Agreganın granülometri bileşimi en iyi şekilde granülometri eğrileri yardımıyla ifade edilir. Agrega granülometri eğrileri ve maksimum tane boyutu elek analizi deneyi ile belirlenmektedir. Standartlarda belirtilen (TS EN 933-2) kare delikli eleklerden elenerek elde edilen elekten geçen agrega yüzdeleri ve elek boyutları kullanılarak granülometri eğrileri belirlenir. Agrega karışımlarının granülometri eğrileri, sürekli ve kesik olmak üzere iki şekilde olabilmektedir. a) Sürekli Granülometri Eğrisi: Tane boyutu sıfırdan belirli bir büyüklüğe kadar bütün taneleri içeren agreganın, kümülatif (yığışımlı) geçen malzeme yüzdesi ile elde edilen sürekli formdaki eğridir. 15 16 4
b) Kesik Granülometri Eğrisi: Belirli tane boyutunu içermeyen agregalara ait kesikli formdaki granülometri eğrisidir. Kesikli granülometri elde etmek için, en az iki tane agrega sınıfı karıştırılmalıdır. Sürekli granülometri eğrisi Kesikli granülometri eğrisi Granülometri eğrisinin özellikleri: 1. Eğri kırık çizgilerden oluşur. 2. Eğri daima artan bir eğri formundadır. Ekstrem durumda yatay çizgiler oluşabilir. 3. Birbirini izleyen iki elek boyutuna/çapına karşılık gelen ordinatların farkı, bu iki elek arasında kalan malzeme miktarını (% olarak) verir. Yatay çizgi durumunda bu farkın sıfır olması ise iki elek boyutu arasında arasında tanenin olmadığı anlama gelir. 4. Eğri % 100 eksenine yaklaşması agreganın ince taneli, %0 eksenine yaklaşması ise iri taneli olduğu anlamına gelir. 5. Granülometri eğrisindeki yüzde değerleri mutlak hacim oranlarıdır. Tüm tanelerin özgül ağırlıkları aynı olduğu takdirde bu yüzdeleri ağırlık oranı olarak da kabul etmek mümkündür. 17 18 5