Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II BETON BASINÇ DAYANIMI
SERTLEŞMİŞ BETON BETONUN ÖZELLİKLERİNDEN EN ÖNEMLİSİ BASINÇ DAYANIMI BETONUN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN EN YÜKSEK Y DEĞER ERİDİR. R. TÜM M OLUMLU ÖZELLİKLERE PARALELLİK K GÖSTERG STERİR. R. BETONUN SINIFINI BELİRLER.
BASINÇ DENEYİ ve BASINÇ DAYANIMI
BASINÇ DENEYİ ve BASINÇ DAYANIMI Oynar başlık Örnek Yağ pompası Yükleme çerçevesine evesine -yüksekliği i ayarlanabilir bir üst tabla ile oynar ve hareketli alt tabla arasına na- deney örneği i yerleştirilir. Alt tablanın n altındaki pistonun silindirine bir pompa yardımıyla yla yağ basılır.
BASINÇ DENEYİ ve BASINÇ DAYANIMI Yağı ğın n basınc ncı alt tablayı yukarı yönde iterek örneğin kırılmask lmasına yol açar. a ar. Bu arada haznedeki basınç kuvveti bir dinanometre ile ölçülür. Örneğe e uygulanan gerilmenin üniform dağı ğılmasının n sağlanmas lanması için, in, örnek yüzeylerinin pürüzlp zlü olmaması gerekir. Bu amaçla deney örneklerinin alt ve üst tablaya temas eden yüzeylerine y eşe dağı ğılımlı gerilmeyi sağlamak amacıyla özel bir karışı ışımdan başlık k dökülür. d
BASINÇ DENEYİ ve BASINÇ DAYANIMI σ P A
BETON SINIFLARI (TS 500) Beton Sınıfı f ck Karakteristik Silindir Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) Eşdeğer küp (150 mm) Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) f ctk Karakteristik Eksenel Çekme Dayanımı (N/mm 2 ) E c (28 günlük) Elastisite Modülü (N/mm 2 ) C16 C18 C20 C25 16 18 20 25 20 22 25 30 1.4 1.5 1.6 1.8 27000 27500 28000 30000 C30 C35 C40 C45 C50 30 35 40 45 50 37 45 50 55 60 1.9 2.1 2.2 2.3 2.5 32000 33000 34000 36000 37000
BETON SINIFI GÖSTERİMİ TS 500 C30 28 GünlG nlük k 15/30 cm Karakteristik Silindir Basınç Dayanımı En Az 30 MPa TS EN 206/1 C30/37 28 GünlG nlük k 15 cm Ayrıtl tlı Karakteristik Küp K p Basınç Dayanımı En Az 37 MPa 28 GünlG nlük k 15/30 cm Silindir Basınç Dayanımı En Az 30 MPa
BETON SINIFLARI (TS EN 206-1) Basınç dayanımı sınıfı Silindir dayanımı fck, silindir N/mm 2 Küp dayanımı fck, küp N/mm 2 C 8/10 8 10 C12/15 12 15 C16/20 16 20 C20/25 20 25 C25/30 25 30 C30/37 30 37 C35/45 35 45 C40/50 40 50 C45/55 45 55 C50/60 50 60 C55/67 55 67 C60/75 60 75 C70/85 70 85 C80/95 80 95 C90/105 90 105 C100/115 100 115
BETONUN ÖZELLİKLERİ BASINÇ DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER: 1.) BETONUN YAŞI f c ZAMANIN ARTAN BİR FONKSİYONUDUR. f c. 7 28 t ÇİMENTO TİPİ VE KÜR KOŞULLARI ÖNEMLİDİR.
BETONUN ÖZELLİKLERİ 2.) ÇİMENTO İLE İLGİLİ FAKTÖRLER: a) DOZAJ MİN. DOZAJ: C min = 550 / 5 D D: Betonda Kullanılan Max. Agrega Tane Çapı. D = 32 mm İÇİN C min = 275 kg/m 3 D = 16 mm İÇİN C min = 316 kg/m 3 b) ÇİMENTO TİPİ f c. EYÇ PÇ KÇ t
BETONUN ÖZELLİKLERİ 3.) SU İLE İLGİLİ FAKTÖRLER: İŞLEVİ: KİMYASAL REAKSİYONU (HİDRATASYONU) BAŞLATMAK, İŞLENEBİLİRLİK SAĞLAMAK KALİTESİ : İÇİLEBİLİR NİTELİKTE MİKTARI: HİDRATASYON İÇİN GEREKLİ MİKTAR ÇİMENTO AĞIRLIĞININ % 14-28 i KADARDIR. fc TAM SIKIŞMIŞ BETON (TEORİK) VİBRASYON İLE SIKIŞTIRMA EL İLE SIKIŞTIRMA 0.40 0.53 S/Ç
BETONUN ÖZELLİKLERİ 3.) SU İLE İLGİLİ FAKTÖRLER:
BETONUN ÖZELLİKLERİ 4.)KOMPASİTE - fc İLİŞKİSİ: YÜKSEK KOMPASİTE YÜKSEK DAYANIM 5.) DIŞ ETKİLER - KÜR KOŞULLARI: YÜKSEK SICAKLIK DERECELERİ YÜKSEK NEM ORANLARI DAYANIM KAZANMA HIZINDA ARTIŞ
KÜR KOŞULLARI Priz ve sertleşme aşamasında betona çevre koşullarının etkisi çok büyüktür. Kür koşulları adı da verilen çevre koşullarını ayarlamak suretiyle betonun kalitesini yükseltmek mümkündür. Kür koşullarını, sıcaklık ve rutubet etkisi olarak düşünmek gerekir. Sıcaklık derecesinin ve rutubet oranının yüksekliği, hidratasyonu hızlandırması nedeniyle, betonun dayanım kazanma hızını artırır. Rutubeti yüksek tutmak, hatta ortamı doygun rutubette tutmak kaydıyla sıcaklık 60 o C' nin üzerine çıkarılarak (70-90 o C) dayanım kazanma hızı arttırılabilir. Bu işleme, ısıl işlem, atmosfer basıncında buhar kürü, etüvleme, tünel kalıp yöntemi gibi adlar verilmektedir. Bu yöntemlerde beton çok kısa sürede (1-2 gün) istenen dayanıma ulaşır. Prefabrik beton yapı elemanlarının üretiminde bu yöntemlerden yararlanılır.
KÜR KOŞULLARI Beton dayanım kazanma hızı kriterleri, 2 günlük ortalama basınç dayanımının 28 günlük dayanımına oranına bağlı olarak tayin edilmektedir. Bu oranın 0.5 ten büyük olması durumunda dayanım gelişiminin hızlı, 0.3 ile 0.5 arasında olması durumunda orta, 0.15 ile 0.3 arasında olması durumunda ise yavaş olduğu kabul edilir.
OLGUNLUK DERECESİ Gerekli sertleşme süreleri aşağıda açıklanan "olgunluk derecesi" kavramına dayanılarak saptanır. Olgunluk derecesi aşağıda verilen sıcaklık (T) ve zamanın (t) etkisini birlikte belirten bir büyüklüktür : Olgunluk = f (T x t) Nurse Saul Denklemi: M(t) = (Ta To) t Burada, M (t), t yaşındaki olgunluk, (t), zaman aralığı, gün veya saat, Ta, (t) zaman aralığında ortalama beton sıcaklığı, ⁰C To, betonun zamanla dayanım kazanmadığı en yüksek sıcaklık (beton bu sıcaklığın altında dayanım kazanmaz), ⁰ C
M(t) = (Ta To) t Betonun eriştiği olgunluk seviyesinin hesaplanmasında, hangi sıcaklık derecesinin altında zamanla dayanım artışının olmadığının bulunması gerekmektedir. Farklı araştırmacılar, 20 o Cile 5 o Carasında değişen sıcaklıklar bulmuştur. Genellikle, 0 o Cve 10 o C kullanılmaktadır. Bu değerin değişiminde kullanılan çimento türü etkilidir. To sıcaklığı, çimentonun tipine, katkının veya çimentonun hidratasyon hızını etkileyen diğer bileşenlerin tipine ve dozajına, ve sertleşme aşamasında betonun maruz kaldığı sıcaklık aralığına bağlıdır. Örneğin, Tip I çimento için, katkı kullanılmamışsa ve kür sıcaklığı 0 ile 40 o C arasında değişiyor ise tavsiye edilen To sıcaklığı 0 o C dir. Diğer durumlar için ve dayanım tahmininde maksimum doğruluk için To sıcaklığı deneysel olarak ASTM C1074 standardına göre belirlenmelidir.
Beton yaşının ve sıcaklığın fonksiyonu olarak beton basınç dayanımı yüzdeleri (%100 =28 gün 23 C de kür)
Olgunluk, kritik inşaat aktivitelerinin başlamasına izin vermek için, betonun dayanımının tahmin edilmesinde kullanılmaktadır. Örneğin, Kalıpların ve dikmelerin sökülmesinde, Çubuklara art germe uygulanma zamanın tespitinde, Soğuk hava korumasının sona erdirilme süresinin tayininde, Yolların trafiğe açılma zamanın belirlenmesinde kullanılmaktadır.
BETONUN ÖZELLİKLERİ 6.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI YÜKLEME HIZI: 1.5-3.5 kg/cm 2 /s
BETONUN ÖZELLİKLERİ 6.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI YÜKLEME HIZI: 1.5-3.5 kg/cm 2 /s PRES TABLASI-ÖRNEK YÜZEYİ ARASI SÜRTÜNME ÖRNEKLERİN NEM DURUMU ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI
BETONUN ÖZELLİKLERİ 6.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI STANDART SİLİNDİR 15X30 cm h/d ORANI=2.0 KAROTLARDA FARKLI h/d ORANLARI VARSA TS 10465 de h/d =1.0 DÜZELTME YAPILMALIDIR. ASTM ve BS DE h/d < 0.95 İSE DENEY YAPILAMAZ!
BETONUN ÖZELLİKLERİ 6.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI 15 veya 20 cm AYRITLI KÜP BOYUT ETKİSİ : ÖRNEK : 10 cm 15 cm 20 cm BAĞIL DAYANIM (%) : 120 100 90
BETONUN ÖZELLİKLERİ 6.)DENEY KOŞULLARI - ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI ÖRNEK ŞEKLİ VE BOYUTLARI 15 veya 20 cm AYRITLI KÜP ŞEKİL L ETKİSİ : ŞEKİL L : NARİNL NLİK K (h/a) : PLAK 0.5 BAĞIL DAYANIM (%) : 140-200 KÜP 1.0 100 PRİZMA 2.0 75-95
BASINÇ DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER ÖRNEK ŞEKLİ, BOYUTLARI ve NARİNLİĞİ d h h/d ORANI PRES TABLASI İLE SÜRTÜNME
Düzgün kırılma
Düzgün olmayan kırılma
Düzgün kırılma
Düzgün olmayan kırılma
gerilme dayanım YÜKLEME HIZI 1.00 Birim deformasyon hızı 0.75 0.50 0.25 56 günlük örnekler fc = 21 MPa 0.001 / 100 gün 0.001 / 1 gün 0.001 / 1 saat 0.001/ 1 dakika 0.00 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 Birim deformasyon
BASINÇ DAYANIMI BAĞINTILARI Deneysel çalışmalara dayanarak, malzeme oranları, ortam şartları, sıkıştırma şekli vb. faktörlere bağlı olarak betonun basınç dayanımı bağıntılarla yazılabilir. Bu konuda çok sayıda araştırına yapılmış ve değişik araştırıcılar tarafından farklı bağıntılar önerilmiştir.
Ne varki bu alanda yapılan çalışmalar matematiksel kesinlik taşıyan bağıntıların elde edilemeyeceğini kanıtlamıştır. Deneylerle oluşturulan bağıntılar dayanımın hesaplanmasında değil, fakat tahmin edilmesinde yararlı olmaktadır. Özellikle beton deneme amacı ile daha önce üretilmiş betonların bulunan basınç dayanımlarından yararlanarak, bu formüllerdeki katsayılar daha kesin bir biçimde belirlenmektedir. Daha sonraki üretimlerde formüllerden yararlanarak hedeflenen dayanım elde edilebilmektedir.
Bütün formüllerde çimento/su ilişkisi dayanımı etkileyen esas değişken Bu formüllerde kolaylık olması açısından; betona giren bileşenler çimento, su, kum, iri agrega, hava boşluğu sırasıyla, C, S, U, V ve H harfleriyle simgelenecektir. Değerler ağırlık cinsinden ise büyük, mutlak hacım cinsinden ise küçük harfler kullanılacaktır. fc ise betonun basınç dayanımını simgeleyecektir.
a) Bolomey formülü f c C K B S h k Burada KB; çimentonun mekanik dayanımına, agreganın granülometri bileşimine, agreganın şekli ve biçimine, sıkıştırma şekline, ortam şartlarına ve deney örneğinin şekline bağlı bir deneysel parametredir. Ortalama olarak 7 gün için 15 N/mm 2, 28 gün için 19 N/mm 2 değerleri alınabilir. k' katsayısı ikinci katsayı olup, 0.3-0.5 arasında değişir, 0.5 değerini almak yeterli olmaktadır. h hava boşluğunun su ile dolu olduğu varsayılır. Örneğin betonda 15 dm3 hava boşluğu saptanmış ise, formülde h yerine 15 kg konur.
b) Feret formülü Bu formülde dayanımı etkileyen en önemli faktör çimento hamuru içindeki çimento miktarıdır. Bağıntı ikinci derecedir. Çimento hamuru hacmi, c+s+h, çimento miktarı ise c dir. Buradaki KF katsayısı 80-300 N/mm 2 arasında alınır. 7 gün için 150, 28 gün için 180 N/mm 2 ortalama değerleri kullanılır. c f c K F c s h 2
Graf Formülü Graf formülü çimento cinsinin etkisini formülde açık bir şekilde gözönüne alan bir bağıntıdır. Burada fcc çimentonun standart mukavemetidir. Örneğin PÇ32.5 için 32.5 N/mm 2 alınır. Ancak daha iyi bir yaklaşım için standart mukavemet yerine, laboratuvarda saptanan gerçek dayanımın alınması önerilir. KG değeri 4-10 arasında değişir ve beton yaşından bağımsızdır. Beton yaşının etkisi fcc ile dikkate alınır. f c f cc C K S G 2
d) Abrams Formülü Beton teknolojisinin kurucularından Amerikalı Abrams'ın formülü, A ve B ön deneylerde bulunan katsayılardır f c A B1.5 S/C
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II SERTLEŞMİŞ BETONUN DİĞER ÖZELLİKLERİ
EĞİLME DENEYİ ve EĞİLME DAYANIMI
EĞİLME DENEYİ ve EĞİE ĞİLME DAYANIMI Laboratuvarda yapılan eğilme e dayanımı belirleme deneyleri standartlara göre g iki grupta toplanabilir: 4 Nokta eğilme e deneyi 3 Nokta eğilme e deneyi
EĞİLME DENEYİ ve EĞİE ĞİLME DAYANIMI P P /2 P /2 L/2 L/2 L L/3 L/3 L L/3 P/2 T + - P/2 P /2 T + 0 - P /2 M + + M + + + P L/6 P L/6 PL/4
EĞİLME DENEYİ ve EĞİE ĞİLME DAYANIMI P L/2 L/2 L P/2 T M + + + - P/2 Tekil yüklemeli y deneylerde açıkla klık boyunca tek noktada (açıkl klık k ortası, yükleme noktası) ) maksimum moment oluşur ur ve o noktada kesme kuvveti de değer er değiştirmektedir. PL/4 Dolayısı ile saf eğilme e durumundan söz s edilemez.
EĞİLME DENEYİ ve EĞİE ĞİLME DAYANIMI P /2 P /2 L/3 L/3 L/3 L T M P /2 + 0 - P /2 + + + P L/6 P L/6 İki noktadan yüklemeli y deneylerde maksimum moment belirli bir aralıkta değer er almaktadır. Bu aralıkta kesme kuvveti sıfırds rdır. r. Bir başka deyişle, salt eğilme e hali söz s konusudur. Eğilme deneylerinde sadece eğilme e etkisi inceleneceğinden inden iki noktadan yüklemeli y ikinci deney yöntemi y daha sağlıkl klı sonuçlar vermektedir.
ÖRNEK ŞEKLİ ve BOYUTLARI 4 Nokta eğilme e deneyi M W P L 6 b h 6 σ 2 3 Nokta eğilme e deneyi M W P 4 b h 6 L σ 2
ÖRNEK ŞEKLİ ve BOYUTLARI 4 Nokta eğilme e deneyi 3 Nokta eğilme e deneyi Hangi deney yönteminde y eğilme e dayanımı daha düşük d çıkar? Hangi deney yöntemi y daha güvenilirdir? g 3 nokta eğilme e deneyi ile alınan sonuçlar 4 nokta eğilme e deneyindekine göre g daha yüksektiry
ÇEKME DAYANIMI
BETONDA KALİTE KONTROLÜ DOĞRUDAN ÇEKME DAYANIMI İlk çekme deneyi örnekleri σ P A Son çekme deneyi örnekleri
BETONDA KALİTE KONTROLÜ DOĞRUDAN ÇEKME DAYANIMI
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Çekme yüklerinin y dolaylı olarak uygulanması ile çekme dayanımının tespit edildiği i bu yöntem y Brezilya Yarma Deneyi olarak da adlandırılmaktad lmaktadır. İlk olarak 1953 yılında y Brezilyalı Carnerio ve Barcellas tarafından önerilen bu deney yönteminde, y genellikle silindir beton örnekleri kullanılmaktad lmaktadır, ayrıca küp k örnekler de kullanılabilmektedir. labilmektedir.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Bu deneyde, yatay olarak presin tablaları arasına yerleştirilen, basınç deneylerinde de kullanılan, lan, silindir beton örneklerinin altına ve üstüne yerleştirilen plakalara dik yönde basınç yüklemesi uygulanarak gerçekle ekleştirilmektedir.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Yükün n arttırılmas lmasıyla, dolaylı olarak çekme gerilmeleri oluşur ur ve örnek ekseni boyunca yarılarak göçg öçer.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Elastisite teorisine göre, g şekilde gösterildiği i biçimde imde yüklenen y bir silindirin yük y k ekseni doğrultusundaki düzleminde, birbirine dik asal çekme ve basınç gerilmeleri oluşur. ur. Yükün n uygulandığı yerlerde oluşan yerel basınç gerilmeleri, bu noktalardan uzaklaştıkça çekme gerilmelerine dönüşmekte ve bu çekme gerilmeleri çap boyunca sabit kalmaktadır, kesitin orta bölgesinde b oldukça üniform dağı ğılımlı çekme gerilmeleri oluşmaktad maktadır.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Burada uygulanan gerilme iki yönly nlü olduğundan undan asıl çekme dayanımından ndan daha büyük b k değerler erler elde edilir Yarma deneyi süresince, s deney aletinin (presin) yükleme y tablalarının n silindir örneğe e göre g dikey bir düzlemde d tutulması sağlanmal lanmalıdır.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ YARMADA ÇEKME DAYANIMI Mukavemet dersi bilgilerinden yararlanarak, şu şekilde ifade edilir : Basınç gerilmesi : 2P πld D r(d 2 r) 1 Çekme gerilmesi = 2P πld P:silindire uygulanan basınç yükü, L:silindir örneğin uzunluğu, u, D:silindir örneğin çapı, r ve (D-r): seçilen elemanın n yükleme y noktalarına na uzaklıklar klarıdır. r.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ ÇEKME DAYANIMLARI ARASINDAKİ İLİŞKİ EKSENEL ÇEKME ( f ct ) SİLİNDİR R YARMA( f ct ) EĞİLME ( f ct ) ( f ct = ct ) 1.5 = ( f ct ) 2.0 f ct
BETONDA KALİTE KONTROLÜ ÇEKME İLE BASINÇ DAYANIMI ARASINDAKİ İLİŞKİ ÇEKME DAYANIMI BASINÇ DAYANIMI İLE TABLOLAR f 1.1 f ctk ck (TS500) Betonun çekme dayanımı (doğrudan) basınç dayanımının n yaklaşı şık k 10 da biri kadardır. r. Eğilmede çekme dayanımı ise basınç dayanımının yaklaşı şık k 5 de 5 biri kadardır. r.
BETONDA KALİTE KONTROLÜ ÇEKME İLE BASINÇ DAYANIMI ARASINDAKİ İLİŞKİ Basınç Dayanımı/Çekme Dayanımı Oranı 20 15 10 5 0 C16C18C20C25C30C35C40C45C50 Beton Sınıfı
BETONDA KALİTE KONTROLÜ ÇEKME İLE BASINÇ DAYANIMI ARASINDAKİ İLİŞKİ Beton dayanımı (MPa) Oran (%) Basınç Eğilme Çekme Eğilme dayanımı / Basınç dayanımı Çekme dayanımı / Basınç dayanımı Çekme dayanımı / Eğilme dayanımı 6,9 1,6 0,8 23,0 11,0 48 13,8 2,6 1,4 18,8 10,0 53 20,7 3,3 1,9 16,2 9,2 57 27,6 4,0 2,3 14,5 8,5 59 34,5 4,7 2,8 13,5 8,0 59 41,3 5,3 3,2 12,8 7,7 60 48,2 5,9 3,6 12,2 7,4 61 55,1 6,4 4,0 11,6 7,2 62 62,0 7,0 4,3 11,2 7,0 63
BETONUN DİĞD İĞER ÖZELLİKLERİ KESME DAYANIMI AŞINMA DAYANIMI DARBEYE DAYANIKLILIK BETONUN f- f DAVRANIŞI ve ELASTİSİTE TE MODÜLÜ
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II SERTLEŞMİŞ BETONUN DİĞER ÖZELLİKLERİ