2. HAZIR BETON SÜREÇLERİ

2. HAZIR BETON SÜREÇLERİ Endüstriyel bir ürün olarak nitelendirilen hazır beton, hazır beton tesisindeki birtakım üretim süreçlerinin ardından tüketiciye taze olarak teslim edilmekte ve zamanla sertleşmiş özelliklerini kazanmaktadır. Bu bölüm, beton tasarımından bakımına kadar işleyen bu süreçleri anlatmayı hedeflemektedir. Bu süreçler; hazır beton tasarımı, üretimi, taşınması (sevkıyat), dökümü, yerleştirilmesi ve bakımı olmak üzere altı ana kısımda incelenmiştir. 2.1. TASARIM Beton karışım hesabı, istenen kıvam, işlenebilme, dayanım, dayanıklılık, hacim sabitliği ve diğer aranan özelliklere sahip en ekonomik betonu elde edebilmek amacıyla gerekli agrega, su, hava ve gerektiğinde katkı maddesi miktarlarını belirleyebilmek için yapılan hesap olarak tarif edilmektedir (TS 802, 2009). Beton karışım hesabı yapabilmek için, üretilecek betonun nitelikleri ve üretim araçlarının sahip olduğu kapasite ile üretimde kullanılacak çimento ve agrega gibi girdilerin özelliklerinin yer aldığı iki tür veri grubunun bilinmesi gereklidir. İlk veri grubunda bilinmesi gerekenler bağlayıcı malzeme dozajı, mineral ve/veya kimyasal katkı gerekliliği, su/bağlayıcı oranı ve kıvamdır. İkinci veri grubunda ise hesaplama yapılmasına olanak sağlayan çimento dayanımı, çimento özgül ağırlığı, agrega birim hacim ağırlığı, agrega özgül ağırlığı ve agrega gradasyonu yer alır (Akman, 1987). Beton karışımındaki bileşen miktarları 1 m 3 hacmindeki beton için gereken bileşen kütlesi olarak ifade edilmeli ve karışımda bir bileşen miktarı diğerlerinden bağımsız olarak değiştirilmemelidir. Dolayısıyla, karışım tasarımını yapan bir kişi için çimento hamuru-agrega oranı, su-çimento oranı, kum-iri agrega oranı ve katkı kullanımı gibi değişkenler önemlidir. (Mehta ve Monteiro, 2006). Örnek vermek gerekirse, 1 m 3 betonda, eğer agrega bileşeni artırılırsa, çimento hamuru bileşeni azalmalıdır. İstenilen özelliklerde ve performansta beton elde etmek için, uygun bileşenlerin seçimi tasarımdaki ilk adımdır. İkinci adım ise karışım oranlarını belirleme sürecidir. Beton bileşimi ürün maliyetini ve özelliklerini etkilediğinden, hazır beton karışım tasarımını yapan mühendisler yaygın olarak kullanılan yöntemleri esas almalıdır. Türkiye de kullanılan beton karışımı hesap esasları (TS 802), Amerika Birleşik Devletlerinde kullanılan normal, ağır ve 1

kütle betonu karışım oranları (ACI 211-1), İngiliz Hazır beton birliği karışım yöntemi (BRMCA), bunlardan sadece birkaçıdır. Burada, öncelikle hazır beton endüstrisinde yıllardır kullanılan TS 802 Beton Karışımı Hesap Esasları standardında belirtilen karışım esasları üzerinde durulacak daha sonra sırasıyla İngiliz Hazır Beton Birliği ve Amerikan Beton Enstitüsü tarafından önerilen yöntemler esas alınarak beton karışım tasarımının nasıl yapıldığı anlatılacaktır. 2.1.1. TS 802 ye Göre Beton Karışım Tasarımı Bu standarda göre tasarım yapılırken; yapı elemanının boyutları, betonun maruz kalabileceği çevresel ve kimyasal etkiler, don, aşırı sıcaklık ve aşınma gibi fiziksel etkiler, betondan istenen geçirimsizlik, dayanım, dayanıklılık, yoğunluk, işlenebilme ve hacim sabitliği de gözönünde bulundurulur. TS 802 ye göre yapılan beton tasarımı sekiz adımdan oluşur ve aşağıdaki akım şemasında gösterildiği gibi özetlenebilir; 2

1. En Büyük Agrega Tane Boyutunun Seçilmesi 2. Tane Büyüklüğü Dağılımının (Granülometri) Seçilmesi 3. Su/Çimento Oranının Seçilmesi 4. Su Miktarının Seçilmesi 5. Hava Miktarının Seçilmesi 6. Kıvamın Seçilmesi 7. Karışım Hesabının Yapılması 8. Karışım Hesabının Deneylerle Gerçeklenmesi Şekil 2.1- TS 802 ye Göre Beton Karışım Tasarımı Akış Şeması 1. Adım: En Büyük Agrega Tane Boyutunun Seçilmesi: TS 802 ye göre karışım hesaplarına en büyük agrega tane büyüklüğünün (D max ) seçilmesiyle başlanmaktadır. D max dördüncü bölümde anlatılan agrega özelliklerinden bir tanesidir ve agregaların tümünün geçebildiği en küçük elek boyutu olarak tanımlanır. Beton tasarımında kullanılabilecek agreganın en büyük tane boyutu, betonun kullanılacağı yapı elemanının türü ve bu yapı elemanının boyutlarıyla ve içerisinde bulunan donatıların konumuyla yakından ilişkilidir. Beton tasarımında kullanılacak agreganın en büyük tane boyutu betonun döküleceği kalıp genişliğinin 1/5 inden, döşeme kalınlığının 1/3 ünden, donatılı betonlarda ise en küçük donatı aralığının 3/4 ünden daha küçük seçilmelidir. Beton pompa ile dökülecekse, en büyük tane boyutu pompa borusunun iç çapının 1/3 ünden daha küçük olmalıdır. Çeşitli yapı elemanları ve yapı elemanı kesitinin boyu için en büyük agrega tane büyüklükleri Çizelge 2.1 de özetlenmiştir. 3

Çizelge 2.1- Çeşitli yapı elemanları için boyutlara bağlı olarak kullanılabilecek agrega en büyük tane boyutu Yapı elemanı Agrega en büyük tane boyutu (en fazla) (mm) kesitinin en dar Seyrek donatılı Donatılı perde, Sık donatılı Donatısız boyutu ve donatısız kiriş ve kolonlar döşemeler perdeler (mm) döşemeler 60-140 16 16 32 16 150-290 32 32 63 32 300-740 63 63 63 63 2. Adım: Tane Dağılımının Seçilmesi: Beton tasarımında yer alacak agreganın tane boyut dağılımı, betonun işlenebilirliğini, dayanımını ve ekonomikliğini doğrudan etkilemektedir. Karışımdaki agreganın tane boyut dağılımı, agreganın en büyük tane boyutuyla da ilişkili olarak, Şekil 2.2 ile Şekil 2.5 de belirtilen sınırlar içinde seçilmeli, karışımlar bu limitlere göre hazırlanmalıdır. Karışımın agrega tane boyut dağılımının şekillerde belirtilen 3 numaralı bölgede bulunması betonun işlenebilirliği, dayanımı ve ekonomikliğine katkı sağlayacağından tercih edilmeli, bu mümkün değilse 4 numaralı bölge içinde kalınmalıdır. Ancak zorunlu durumlarda 2 numaralı bölge içinde kalan kesikli tane dağılımları da (gap-graded) kullanılabilmektedir. Bu şekillerde (Şekil 2.2-2.5) 1 numaralı bölge çok iri, 2 numaralı bölge kesikli, 3 numaralı bölge uygun, 4 numaralı bölge 3 numaralı bölgeye göre daha ince ve 5 numaralı bölge ise çok ince bir tane boyut dağılımını temsil etmektedir. 4

100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 5 4 3 2 1 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.2- Agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 8 mm olan betonlar için belirlenen agrega gradasyon eğrileri 100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 5 4 3 2 1 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.3- Agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 16 mm olan betonlar için belirlenen agrega gradasyon eğrileri 5

100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 5 4 3 2 1 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.4- Agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 32 mm olan betonlar için belirlenen agrega gradasyon eğrileri 100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 5 4 3 2 1 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.5- Agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 64 mm olan betonlar için belirlenen agrega gradasyon eğrileri 6

Pompa ile dökülecek betonlarda, ince ve iri agrega sınıflarının birleştirilmesiyle yapılan karışımlar için uygun tane dağılım eğrilerine ait sınırlar ise Çizelge 2.2 de listelenmiş ve bu eğriler Şekil 2.6 ve Şekil 2.7 de gösterilmiştir (TS 802,2009). Çizelge 2.2- Pompa ile iletilen beton için kullanılması önerilen ve en büyük tane boyutları 31,5 mm ve 22,4 mm olan agrega karışımlarına ait tane büyüklüğü dağılımı sınırları Elekten geçen, %(yığışımlı) Elek göz açıklığı, (mm) En büyük tane boyutu 31,5 mm En büyük tane boyutu 22,4 mm 45 100-31,5 90-97 100 22,4 80-90 89-96 16 68-82 73-86 8 52-69 54-71 4 37-56 37-56 2 26-43 25-43 1 17-33 16-32 0,5 10-23 10-22 0,25 6-16 6-15 0,15 3-10 3-10 0,063 1-5 1-5 Pan 0 0 100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.6- Pompa ile dökülecek betonlarda agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 22,4 mm için agrega karışımının önerilen gradasyon eğrisi 7

100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 20 0 0,01 0,1 1 10 100 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.7- Pompa ile dökülecek betonlarda agrega en büyük tane boyutu (D maks ) 31,5 mm için agrega karışımının önerilen gradasyon eğrisi Bunlara ek olarak, pompa ile dökülecek betonlarda pompalanabilirlik açısından ince agreganın kendine ait tane dağılımı çok daha önemlidir. Pompa ile döküme uygun bir beton karışımında yer alacak ince agreganın tane boyut dağılımı Çizelge 2.3 de özetlenmiştir. Bu çizelgedeki bilgiler ise Şekil 2.8 de grafik halinde sunulmuştur. Ayrıca, bu tür betonlarda, ince agreganın incelik modülünün 2,30 3,10 sınırları arasında kalması beton dökümünde büyük kolaylıklar sağlar. Çizelge 2.3- Pompa ile iletilen betonda kullanılacak ince agrega için önerilen tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınırlar Elek göz açıklığı, (mm) Elekten geçen, (%)(yığışımlı) 8,0 100 5,6 95-100 4,0 85-98 2,0 69-90 1,0 44-74 0,50 20-50 0,250 8-25 0,150 3-10 0,063 0-3 Pan 0 8

100 80 Elekten Geçen (%) 60 40 20 0 0,01 0,1 1 10 Elek Göz Açıklığı (mm) Şekil 2.8- Pompa ile dökülecek betonda yer alacak ince agregaya ait önerilen gradasyon eğrisi 3. Adım: Su/Çimento Oranının Seçilmesi: Su/Çimento (w/c) oranı betonun sınıfı ve betonun maruz kalabileceği çevresel ve kimyasal etkilerin şiddetine doğrudan bağlıdır. Tasarımı yapılacak betonlar için iklim şartları ve çevresel etkiler de göz önünde bulundurularak çevre etki sınıfı, en düşük çimento dozajı, en düşük karakteristik basınç dayanımı ve en büyük su/çimento oranları belirlenmelidir. Çizelge 2.4 beton sınıflarına göre karakteristik basınç dayanımları (f ck ) ile karışım hesabında esas alınacak hedef basınç dayanımlarını (f cm ) göstermektedir. Çizelge 2.5, hem hava sürüklenmiş hem de sürüklenmemiş betonlar için, 28 günlük beton basınç dayanımlarına göre seçilebilecek en büyük su/çimento oranlarını göstermektedir. Su/çimento oranı beton dayanımını ve dayanıklılığını etkileyen faktörlerin en önemlilerinden bir tanesi olarak gösterilmektedir (Erdoğan, 2004). Genel olarak, su/çimento oranı arttıkça betonun dayanımı ve dayanıklılığı olumsuz olarak etkilenmektedir. Ancak, çok düşük su/çimento oranlarında da betonun işlenebilirliği azalmakta, betonun içerisinde istenmeyen boşluklar oluşabilmektedir. 9

Çizelge 2.4- Beton sınıflarına göre karışım hesabında esas alınacak hedef basınç dayanımları (f cm ) ile deney numunelerinin sahip olması gereken ortalama basınç dayanımları Karakteristik basınç dayanımı, Hedef basınç dayanımı, f f cm ck (MPa) (MPa) Beton sınıfı Karakteristik silindir ( 150x300 mm) basınç dayanımı, f ck (MPa) Eşdeğer küp (150 mm) basınç dayanımı f ck (MPa) Standart sapma biliniyorsa Standart sapma bilinmiyorsa Silindir 150x300 mm) Eşdeğer küp (150 mm) C14/16 14 16 18 20 C16/20 16 20 20 24 C18/22 18 22 22 26 C20/25 20 25 26 31 C25/30 25 30 31 36 C30/37 30 37 36 43 C35/45 35 45 43 53 C40/50 40 50 48 58 C45/55 45 55 f cm =f ck +1.48σ 53 63 C50/60 50 60 58 68 C55/67 55 67 63 75 C60/75 60 75 68 83 C70/85 70 85 78 93 C80/95 80 95 88 103 C90/105 90 105 98 113 C100/11 100 115 108 123 5 Not 1- f cm hedef basınç dayanımı belirlenmesinde, 1,48 katsayısı % 95 güvenilirlik seviyesinde TS EN 206-1 standardından alınmıştır. Çizelge 2.5-28 günlük beton basınç dayanımlarına göre yaklaşık s/ç oranları Basınç dayanımı (28 gün) ( 150x300 mm)silindir (MPa) Su/çimento oranı Hava sürüklenmemiş beton Hava sürüklenmiş beton 45 0,37-40 0,42-35 0,47 0,39 30 0,54 0,45 25 0,61 0,52 20 0,69 0,60 15 0,79 0,70 10

4. Adım: Su Miktarının Seçilmesi Beton karışımında gerekli olan su miktarı, karışımda doygun yüzey kuru (DYK) durumu göz önüne alınan agreganın yüzeysel nem suyu ile betona gerekli reaksiyonları ve işlenebilirlik için ilave edilecek suyun toplamı olarak tanımlanabilir. Beton karma suyu miktarı, talep edilen betonun kıvam sınıfı, beton yapımında kullanılan agreganın tane boyut dağılımı, agregaların şekli ve tipi, ince agrega/iri agrega oranı ve karışımdaki hava miktarıyla ilişkilidir. Beton karışımında yer alan karma suyu miktarı betonun işlenebilirliğini, dayanımını ve dayanıklılığını (durabilite) önemli ölçüde etkilemektedir. Şekil 2.9 ile 2.12 de doğal ve kırmataş agregalarla yapılan 1 m 3 beton karışımında istenilen farklı çökme (slamp) değerleri ve en büyük agrega tane büyüklüğü için kullanılabilecek yaklaşık su miktarlarının hesaplanabileceği grafikler gösterilmektedir. Buradaki grafikleri kullanılarak hesaplanabilecek su miktarları, hava sürükleyici katkı haricinde kimyasal katkı kullanılmadan yapılacak beton karışımları içindir. Akışkanlaştırıcı olarak kimyasal katkı kullanıldığında ise katkı tipi ve dozajına bağlı olarak grafiklerden hesaplanan karışım suyu miktarlarında belirli oranda su azaltılabilmektedir. Su içeriği (kg/m 3 ) 300 250 200 150 Su İçeriği - Agrega En Büyük Tane Büyüklüğü - Çökme İlişkisi (Doğal Agregalı, Kimyasal Katkısız ve Hava Sürüklenmemiş Betonlar) Çökme: 15-18 cm Çökme: 8-10 cm Çökme: 3-6 cm Çökme: 1-3 cm Çökme: 0-1 cm 100 50 0 10 20 30 40 50 60 70 Agrega en büyük tane büyüklüğü (mm) Şekil 2.9- Doğal agregalarla kimyasal katkısız üretilen hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı 11

Su içeriği (kg/m 3 ) 300 250 200 150 Su İçeriği - Agrega En Büyük Tane Büyüklüğü - Çökme İlişkisi (Doğal Agregalı, Kimyasal Katkısız ve Hava Sürüklenmiş Betonlar) Çökme: 15-18 cm Çökme: 8-10 cm Çökme: 3-6 cm Çökme: 1-3 cm Çökme: 0-1 cm 100 50 0 10 20 30 40 50 60 70 Agrega en büyük tane büyüklüğü (mm) Şekil 2.10- Doğal agregalarla kimyasal katkısız üretilen hava sürüklenmiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı Su içeriği (kg/m 3 ) 300 250 200 150 Su İçeriği - Agrega En Büyük Tane Büyüklüğü - Çökme İlişkisi (Kırmataş Agregalı, Kimyasal Katkısız ve Hava Sürüklenmemiş Betonlar) Çökme: 15-18 cm Çökme: 8-10 cm Çökme: 3-6 cm Çökme: 1-3 cm Çökme: 0-1 cm 100 50 0 10 20 30 40 50 60 70 Agrega en büyük tane büyüklüğü (mm) Şekil 2.11- Kırmataş agregalarla kimyasal katkısız üretilen hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı 12

Su içeriği (kg/m 3 ) 300 250 200 150 Su İçeriği - Agrega En Büyük Tane Büyüklüğü - Çökme İlişkisi (Kırmataş Agregalı, Kimyasal Katkısız ve Hava Sürüklenmiş Betonlar) Çökme: 15-18 cm Çökme: 8-10 cm Çökme: 3-6 cm Çökme: 1-3 cm Çökme: 0-1 cm 100 50 0 10 20 30 40 50 60 70 Agrega en büyük tane büyüklüğü (mm) Şekil 2.12- Kırmataş agregalarla kimyasal katkısız üretilen hava sürüklenmiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı 5. Hava Miktarının Seçilmesi Agrega, su ve çimentodan oluşan ve kompozit bir malzeme olan beton içerisinde betonun taze haldeyken tam olarak sıkıştırılamamasından dolayı oluşan boşluklar hapsolmuş hava boşlukları olarak adlandırılır. Bu hava boşlukları betonun dayanım ve dayanıklılık özelliklerini olumsuz olarak etkiler. Öte yandan, betonun içerisine donma-çözülme dayanıklılığını artırmak amacıyla kimyasal katkı maddeleri yardımıyla hava kabarcıkları sürüklenebilmektedir. Bu boşluklara ise sürüklenmiş hava boşlukları adı verilmektedir. Betonun hava miktarı hava sürüklenmemiş beton ve çeşitli iklim şartlarında dökülecek hava sürüklenmiş betonlar için, agrega en büyük tane büyüklüğü ve iklim şartları göz önünde bulundurularak belirlenmelidir. Şekil 2.13 hava sürüklenmemiş ve farklı iklim sınıflarında dökülecek hava sürüklenmiş betonlar için seçilecek hava miktarını hesaplayabileceğimiz grafikleri göstermektedir. 13

Hava İçeriği - İklim Şartları İlişkisi 10 8 Sert İklim Orta Şiddetli İklim Ilıman İklim Hava Sürüklenmemiş Beton Hava içeriği (%) 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Agrega en büyük tane büyüklüğü (mm) Şekil 2.13- Beton karışımındaki hava içeriği 6. Kıvamın Seçilmesi Kıvam taze betonun ıslaklık derecesi olarak tanımlanmaktadır. Bir başka deyişle, kıvam betonun ne ölçüde kuru veya ıslak olduğunu ifade etmektedir. Kıvam hazır beton endüstrisinde daha çok çökme testiyle belirlenmekte ve günümüzde betonun çökme değeri projede betonun döküleceği inşaat tekniğine ve yapı tipine göre önceden belirtilmektedir. Betonun döküleceği inşaat sahasında şartlara göre kıvam artırılabilir veya azaltılabilir. Beton teknolojisindeki ilerlemeler ve kimyasal katkıların da kullanılmasıyla yüksek kıvamdaki betonlar ayrışma olmaksızın pompalarla iletilmekte ve kolayca yerleştirilebilmektedir. Kıvamın herhangi bir şekilde belirtilmediği işlerde ve projelerde çeşitli yapı elamanları için uygun çökme değerleri Çizelge 2.6 kullanılarak belirlenebilir. 14

Çizelge 2.6- Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme (slamp) değerleri Yapı elemanı Çökme, mm En az En fazla Betonarme temel duvarları ve ayaklar 30 80 Donatısız beton temeller, kesonlar ve alt yapı 30 80 duvarları Kiriş, kolon, betonarme perdeler, tünel yan ve 50 100 kemer betonları Döşeme betonları 30 80 Tünel taban kaplama betonları 20 50 Baraj kütle betonu 20 50 7. Karışım Hesabının Yapılması 1 m 3 sıkıştırılmış betonda yer alacak malzemelerin miktarları aşağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanabilir; З p + ρ ρ з p k M a + + S + ρ ρ k a + 10 H = 1000dm 3 Burada; З : karışımdaki çimento kütlesi (kg) p: karışımdaki mineral katkı (puzolan) kütlesi (kg) k: karışımdaki kimyasal katkı kütlesi (kg) ρ ρ, ρ, ρ з, : çimento, mineral katkı, kimyasal katkı ve agrega yoğunluğu (kg/dm 3 ) p k a S : karışımdaki suyun hacmi (dm 3 ) M : karışımdaki agreganın kütlesi (kg) a H : betondaki toplam hava miktarı (%) olarak verilmektedir. Su/çimento oranı üçüncü adımdan ve su miktarı dördüncü adımdan bulunduktan sonra, karışımdaki çimento kütlesi aşağıdaki bağıntıdan hesaplanabilir: 15

З = S S / З Burada; S / З : su/çimento oranıdır. Karışımda yer alacak çimento, su, kimyasal katkı, mineral katkı ve havadan sonra arta kalan hacim agrega tarafından doldurulacağından yukarıda verilen bağıntı agrega hacmini dolayısıyla karışımdaki agrega miktarını belirlemek üzere aşağıdaki şekilde yeniden yazılabilir; V a Wa = ρ a З p k 1000 s A = + + + + dm ρз ρ p ρk 3 Bu formül yardımıyla agreganın hacmi bulunduktan sonra, 1 m 3 betonda yer alacak agrega kütlesinin belirlenebilmesi için her tane sınıfına ait yoğunluk bulunur ve beton karışımında yer alacak agreganın ortalama yoğunluğu aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır; ρ = a x1 ρ a1 x2 + ρ a2 1 x3 + ρ a3 xn +... + ρ an Burada ρ agreganın ağırlıklı ortalama bağıl yoğunluk değeri olup, x a 1, x 2, x 3 ve x n ise farklı tane sınıflarının karışım oranlarıdır. Hesaplanan ağırlıklı ortalama bağıl yoğunluk değeri agrega hacmiyle çarpılarak 1 m 3 betonda kullanılacak agreganın toplam kütlesi hesap edilir; M = a V a ρ a M a, 1 m 3 betonda yer alacak agreganın toplam kütlesidir. Farklı tane boyut sınıflarındaki agregaların kütleleri ise bu değerin farklı agrega tane sınıflarının karışım oranlarıyla çarpılmasıyla hesaplanır. Bu formüllerde kullanılan agregalara ait yoğunluk değerleri Doygun Kuru Yüzey (DKY) değerleridir. Ancak agregalar çoğunlukla beton karışımı 16

içerinde DKY olarak yer almadıklarından, agrega nem oranlarının düzenli olarak kontrol edilmesi ve karışım hesaplarındaki gerekli düzeltmelerin yapılması gerekir. Agregalara ait nem oranları ve su emme değerleri bilindiğinde, karışımdaki su miktarı ve agrega miktarlarındaki düzeltme aşağıdaki formüller yardımıyla yapılır; S( D) = S + M ai i= Sei Ri M ai 1 100 n Sei Ri ( D) = M ai M ai 100 Burada; S (D): Düzeltme sonrası su miktarı (kg/m 3 ) S: Düzeltme öncesi su miktarı (kg/m 3 ) M ai (D): Düzeltme sonrası agrega sınıfına ait miktar (kg/m 3 ) M : Düzeltme öncesi agrega sınıfına ait miktar (kg/m 3 ) ai S : Agrega sınıfına ait su emme oranı (%) ei R : Agrega sınıfına ait nem oranı (%) i olarak verilmektedir. 8. Adım: Karışım Hesabının Deneylerle Gerçeklenmesi Beton karışım oranlarının belirlenmesinde kullanılan ve taze ve sertleşmiş beton özeliklerini doğrudan etkileyen uygun tane dağılımı, su/çimento oranı ve su miktarı gibi faktörler için verilen değerler birçok deneyin sonuçlarından elde edilen değerler olduğundan, herhangi özgün bir karışım için hesaplanan agrega, su, çimento, kimyasal katkı, mineral katkı ve hava değerleri kullanılarak deneme karışımı yapılmalı ve hesaplanan değerler deneylerle doğrulanmalıdır. Deneyler öncesinde, tahmin edilen ve öngörülen taze ve sertleşmiş beton özelikleriyle deneyler esnasında ölçülen özelikler arasında fark çıktığı takdirde, karışım hesapları tekrarlanmalıdır. Deneme karışımları yapıldıktan sonra, taze betonun kıvamı, birim hacim ağırlığı ve hava içeriği ölçülmeli ve bu değerler kullanılarak gerçek beton karışım oranları belirlenmelidir. 17

2.1.2. BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) ne Göre Beton Karışım Tasarımı İngiliz Hazır Beton Birliği ne (BRMCA) göre beton karışımı tasarımının temel düzeyleri Şekil 2.14 de özetlenmiştir. Bu yöntem, İngiliz Hazır Beton Birliği Kalite Topluluğu üyeleri tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır (Dewar ve Anderson, 1992). Bu yönteme göre beton karışım bileşenlerinin oranlarını belirlenmesinde, taze betonun işlenebilirliği ve sertleşmiş betonun dayanımı olmak üzere iki önemli husus mevcuttur. Karışım bileşenlerinin oranlarını belirlemenin diğer bir amacı ise en düşük maliyette yeterli özellikleri sağlayacak bir beton karışımı elde etmektir (Mehta ve Monteiro, 2006). DÜZEY 1 a. Malzeme seçimi b. Uygunluk analizi c. Örnek hazırlama DÜZEY 2 Plastik beton özelikleri için karışım tasarımı DÜZEY 3 Düzey 2 den elde edilen karışımların sertleşmiş beton performans ölçümleri DÜZEY 4 Veri eldesi DÜZEY 5 Veri analizi Her iki yılda bir malzeme özellikleri ve kaynakları değiştiğinde onaylama Şekil 2.14- BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) karışım tasarımı yönteminin temel düzeyleri BRMCA yönteminin en önemli adımı 2. adımdır. Karışımlar, taşıma, işleme, sıkıştırma ve bitirme aşamaları için uygun plastik kıvamda optimum performansı gösterecek şekilde tasarlanmalıdır. İnce/toplam agrega yüzdesi her karışım için yeterli kohezyonu sağlayacak ve segregasyon riskini en aza indirecek şekilde seçilmelidir. BRMCA yönteminin plastik beton özelikleri tasarımında izlenecek adımlar Şekil 2.15 de verilmiştir. Deneme karışımının analizi ve dayanım testi verileri Düzey 4 de gösterilmiş olup burada çimento miktarı esastır. BRMCA karışım tasarım yöntemi Düzey 3-Sertleşmiş betonun performansı Şekil 2.16 da görülmektedir. (Dewar ve Anderson, 1992). 18

Deneme karışımları için referans işlenebilme ve maksimum agrega tane boyutu ADIM 1 Deneme karışımlarında üretimin orta kısımlarından seçilen agrega/çimento oranı ADIM 2 İnce agrega/iri agrega oranına göre seçilen başlangıç deneme karışımı ADIM 3 Optimum plastik özelliklerin elde edildiği karışım özellikleri Diğer agrega/çimento oranlı deneme karışımları ADIM 4 Uygun plastik özellikler ADIM 5 Son karışım oranları ve elde edilen plastik özellikler Şekil 2.15- BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) karışım tasarım yöntemi-düzey 2-Plastik özellikler tasarımı ADIM 1 Kullanılan veya tekrar edilen Düzey-2 den son deneme karışımı ADIM 2 BS 1881 test numunelerinin hazırlanması ADIM 3 Erken yaşlardaki dayanımları da içeren ve ölçülüp kaydedilen sertleşmiş beton özellikleri Tüm üretimde tekrarlanan agrega/çimento oranlı sertleşmiş beton özeliklerinin ölçümü Şekil 2.16- BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) karışım tasarım metodu Düzey-3-Sertleşmiş betonun performansı BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) karışım tasarım yöntemi Düzey-4-Analiz ve sunum, karışım tasarım verilerinin kullanımı Şekil 2.17 de görülmektedir (Dewar ve Anderson, 1992). 19

Yoğunluk (kg/m 3 ) İnce agrega oranı (%) Agrega/çimento oranı Tasarım özelliği için gerekli çimento miktarı Su/çimento oranı (serbest veya toplam su) Tüm malzemelerin 1 m 3 deki ağırlığı Üretim karışımları 28 günlük ortalama dayanım Tasarım dayanımı için çimento miktarı Şekil 2.17- BRMCA (İngiliz Hazır Beton Birliği) karışım tasarım yöntemi-düzey-4-analiz ve sunum, karışım tasarım verilerinin kullanımı 2.1.3. Amerikan Beton Enstitüsü (ACI) ne Göre Beton Karışım Tasarımı Amerikan Beton Enstitüsü (ACI) tarafından önerilen yöntem ise Amerika da ve diğer birçok ülkede oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. ACI yöntemine göre beton karışım tasarımı Şekil 2.18. de gösterildiği gibi 9 adımdan oluşur. Hesaplamalara başlamadan önce ince ve iri agreganın elek analizi, incelik modülü, iri agrega kuru gevşek birim ağırlığı, malzemelerin özgül ağırlıkları, agrega su emme kapasiteleri ve mevcut nem oranları, hava yüzdesi ve agrega tane boyut dağılımına (gradasyon) bağlı olarak karışım suyu ihtiyacındaki farklılıklar, dayanım ve su-çimento oranı arasındaki ilişki, maksimum su-çimento oranı, minimum hava yüzdesi, minimum çökme miktarı, agrega en büyük tane boyutu ve hedef dayanım değerlerinin bilinmesi gereklidir (Mehta ve Monteiro, 2006). 20

1. Çökme değeri (slamp) seçimi 2. Agrega en büyük tane boyutu seçimi 3. Karışım suyu ve hava miktarı tahmini 4. Su/çimento oranı seçimi 5. Çimento miktarının hesaplanması 6. İri agrega miktarı tahmini 7. İnce agrega miktarının belirlenmesi 8. Agrega rutubet düzeltmesi 9. Deneme karışımı yapılması Şekil 3- ACI 211.1-91 ce önerilen karışım tasarım yönteminin akım şeması Adım 1: Çökme değeri (slamp) seçimi Karışım tasarımının birinci adımı, tıpkı BRMCA yönteminde olduğu gibi, betonun çökme değerinin belirlenmesidir. Bu değer şantiye şartlarına göre belirlenecektir, ancak Çizelge 2.7 bunun belirlenemediği durumlarda kullanılabilecek değerleri göstermektedir. Öte yandan, pompalanabilir bir beton karışımının slump (çökme) aralığı genellikle 100-150 mm arasında olmalıdır (Mehta ve Monteiro, 2006). Adım 2: Maksimum agrega tane boyutu seçimi Düzenli bir agrega gradasyonu için maksimum agrega tane boyutu arttığında boşluk miktarı azalır ve aynı zamanda betondaki harç miktarı da azalır. Amerikan Beton Enstitüsü maksimum agrega tane boyutunun kalıp köşeleri arasındaki en dar boyutun 1/5 ini, döşeme derinliğinin 1/3 ünü, donatılar arasındaki minimum mesafenin 3/4 ünü aşmamasını önermektedir (Mehta ve Monteiro, 2006). 21

Çizelge 2.7- Farklı yapı tiplerine göre çökme değeri seçimi * (ACI Comittee 211) Yapı tipi Çökme değeri (mm) Maksimum ** Minimum Donatılı temeller ve istinat duvarları 75 25 Donatısız temeller, kesonlar, ve temel duvarları 75 25 Kirişler ve perde duvarlar 100 Kolonlar 100 25 Kaplama ve döşemeler 75 25 Kütle betonlar 50 25 * Kimyasal katkı kullanıldığında ve katkı kullanımıyla su/bağlayıcı oranı değiştirilmediği ya da azaltığı zaman bu değer artırılabilir ** Vibrasyon dışında başka tür bir sıkıştırma uygulandığında 25 mm artırılabilir. Adım 3: Karışım suyu ve hava miktarı tahmini ACI a göre 1 m 3 beton için gereken karışım suyu miktarı; agrega en büyük tane boyutu, agrega şekli ve gradasyonuna, beton sıcaklığına, sürüklenmiş hava miktarına ve kimyasal katkı kullanımına bağlıdır. Çizelge 2.8 de verilen karışım suyu ve hava miktarı tahmini agrega tipi ve gradasyonuna bağlı olarak bir miktar değişse de başlangıç için yeterli bilgi sağlamaktadır. Adım 4: Su/çimento oranı seçimi Beton karışımında kullanılan su/çimento veya su/bağlayıcı oranı betonun dayanımı ve dayanıklılığını büyük oranda etkilemektedir. Farklı agregalar, çimentolar ve kullanılan diğer bağlayıcı malzemelerle üretilen bir betonun sabit bir su/çimento ya da su/bağlayıcı oranında genelde farklı dayanım verebilecekleri bir gerçektir. Dolayısıyla betonun basınç dayanımı ile su/çimento oranı arasında bir bağlantı oluşturabilmek ve bunu beton karışım tasarımında kullanmak çok da kolay değildir. Dolayısıyla, bu bağıntıların olmadığı ve mineral katkı içermeyen tip çimento kullanıldığı durumlarda Çizelge 2.9 daki oranlar kullanılabilir. Öte yandan, bazı çevresel etkilerde dayanımdan ziyade dayanıklılık önem arz etmektedir. Bu gibi durumlarda Çizelge 2.10 daki oranları seçmek ve kullanmak daha uygun olacaktır. 22

Çizelge 2.8- Karışım suyu ve hava miktarı tahmini a) Sürüklenmemiş hava içeren beton Slump (mm) Su miktarı (kg / m 3 ) Maksimum agrega tane boyutu (mm) 9.5 12.5 19 25 37.5 50 25-50 207 199 190 179 166 154 75-100 228 216 205 193 181 169 150-175 243 228 216 202 190 178 Hava miktarı (%) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 b) Sürüklenmiş hava içeren beton Su miktarı (kg/ m 3 ) Slump (mm) Maksimum agrega tane boyutu (mm) 9.5 12.5 19 25 37.5 50 25-50 181 175 168 160 150 142 75-100 202 193 184 175 165 157 150-175 216 205 197 184 174 166 Çevresel etki şiddetine göre hava miktarı (%) Hafif 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 Orta 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 Yüksek 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 Çizelge 2.9- Su/çimento oranları ile basınç dayanımı arasındaki ilişki Beton basınç dayanımı (MPa) Su/çimento oranı (ağırlıkça) Hava sürüklenmemiş beton Hava sürüklenmiş beton 41 0.41-34 0.48 0.40 28 0.57 0.48 21 0.68 0.59 14 0.82 0.74 Çizelge 2.10- Şiddetli çevresel etkiler altındaki betonlarda maksimum su/çimento oranları Yapı Tipi Devamlı Islak veya sık sık Deniz Suyuna veya Sülfatlı Donma-Çözülmeye Maruz Ortama Maruz Betonlar Betonlar İnce kesitli veya donatının üzerinde 25 mm den daha az paspayı olan betonlar 0.45 0.40 Diğer yapılar 0.50 0.45 23

Adım 5: Çimento miktarının hesaplanması Çimento miktarı Adım 3 de belirlenen karışım suyu miktarının su-çimento oranına bölünmesi ile hesaplanır. Adım 6: İri agrega miktarı tahmini Beton üretiminde iri agrega miktarı ne kadar fazla olursa maliyet o kadar az olacaktır. Kum ne kadar ince olursa ve iri agrega tane boyutu ne kadar yüksek olursa iri agrega hacmi de yüksek olur ve işlenebilir bir beton üretilir. 1 m 3 betonda yeralan iri agrega hacmi maksimum agrega tane boyutu ve ince agreganın incelik modülü kullanılarak Çizelge 2.11 teki veriler yardımıyla belirlenebilir. Bu hacim kuru gevşek birim ağırlık ile çarpılarak iri agrega kuru ağırlığına çevrilir (Mehta ve Monteiro, 2006). Çizelge 2.11- Bir Metreküp Betondaki İri Agrega Hacminin Bulunması İnce Agreganın Değişik İncelik Modüllerine Göre, Kuru-Şişlenmiş İri Maksimum Agrega Hacmi (m 3 ) Agrega Tane İnce Agreganın İncelik Modülü Boyutu (mm) 2.40 2.60 2.80 3.00 9.5 0.50 0.48 0.46 0.44 12.5 0.59 0.57 0.55 0.53 19.0 0.66 0.64 0.62 0.60 25.0 0.71 0.69 0.67 0.65 37.5 0.75 0.73 0.71 0.69 50.0 0.78 0.76 0.74 0.72 Adım 7: İnce agrega miktarının belirlenmesi Adım 6 tamamlandıktan sonra ince agrega miktarı ağırlık veya hacim yöntemine göre belirlenebilir. Ancak, son yıllarda otomasyonun hazır beton sektöründe kullanımıyla birlikte artık hesaplar genelde hacim yöntemine göre yapılmaktadır. Bu yöntemde su, hava, çimento ve iri agrega hacmi, 1 m 3 hacimden çıkarılıp ince agrega hacmi bulunur. Bu değer ince agrega yoğunluğu ile çarpılarak ince agrega ağırlığı belirlenebilir. 24

Adım 8: Agrega rutubet düzeltmesi Beton karışım hesaplarında agregaların doygun-yüzey kuru durumda oldukları varsayılmaktadır. Ancak, agregalar mevcut hava koşullarına göre daha nemli veya daha kuru olabilirler. Bu durumda nem düzeltmesi yapılmazsa, deneme karışımının gerçek su-çimento oranı Adım 4 de seçilen su-çimento oranından daha yüksek veya düşük olur. Yukarıda (6. ve 7. adımda) anlatıldığı gibi bulunan iri ve ince agrega ağırlıkları kuru agregalar için geçerlidir. Bu ağırlıklar da yine doygun-yüzey kuru olacak şekilde hesaplara katılmalıdır. Adım 9: Deneme karışımı yapılması Yukarıdaki hesaplamaların ardından yaklaşık 20 dm 3 ile deneme karışımı hazırlanmalı ve taze betonda çökme (slump) testi yapılmalıdır. Aynı zamanda taze betonun birim ağırlık, hava miktarı da ölçülmelidir. Taze betondan alınan numuneler belirli şartlarda ve belirli sürelerde kür edildikten sonra belirlenmiş yaşlardaki basınç dayanımları bulunmak üzere test edilmelidir. Birkaç denemeden sonra, istenilen işlenebilirlik ve dayanım elde edildiğinde, laboratuarda elde edilen karışım oranları saha uygulamalarına yansıtılmalıdır (Mehta ve Monteiro, 2006). 2.2. Üretim Hazır beton üretiminde hazırlık ve esas üretim aşamaları olmak üzere iki ayrı süreç mevcuttur. Hazırlık sürecinde şantiyeye yakın ocaklar incelenir, uygun agrega kaynağı sağlanır. Çimento ise genellikle silo içinde dökme olarak temin edilir. Beton karışımında kullanılacak malzemeler belirlendikten sonra bu bölümün ilk aşamasında açıklanan beton karışım hesapları yapılır (Akman, 1987). Betonun esas üretim aşamaları ise ölçme, karıştırma, taşıma, yerleştirme ve kürleme aşamalarından oluşur. Ölçme, ağırlık veya hacim yöntemine göre gerçekleştirilir. Günümüzde daha yaygın olarak kullanılan ağırlık yöntemi ancak otomatik kantarların bulunduğu beton santrallerinde uygulanır. Otomatik kantarlarda her bir bileşen için farklı duyarlılıkla ölçüm gerçekleştirilmektedir. Bu duyarlıklar genelde kimyasal katkı için 20 g, su, çimento ve mineral 25

katkılar için 1 kg, agregalar içinse 5 kg duyarlıkta seçilmektedir. TS EN 206-1 standardına göre bileşen malzemelerin karışım harmanı için tartımında izin verilen sapmalar 1m 3 veya daha fazla beton miktarı için Çizelge 2-13 de verilen sınır değerleri geçmemelidir. Çizelge 2.13- Bileşen malzemelerin karışımındaki toleranslar Bileşen malzeme Tolerans Çimento Su Gerekli miktarın ± %3 ü Toplam agrega Mineral katkı Kimyasal katkı Gerekli miktarın ± %5 i 2.2.1. Hazır beton üretim şekli Hazır beton üretiminde iki ana hedef vardır. Birincisi betonun istenilen özelliklere (gerekli kaliteye) sahip olması, diğeri ise istenilen kalitedeki betonun en ekonomik tarzda üretilmiş olmasıdır (Usta, 2005). Bilgisayar kontrolüyle istenilen oranlarda biraraya getirilen malzemelerin, beton santralında veya transmikserde karıştırılmasıyla üretilen ve tüketiciye 'taze beton' olarak teslim edilen Hazır Beton üretiminin, su ölçme ve karıştırma işlemlerinin santralda veya transmikserde yapılmasına göre kuru ve yaş sistem olarak adlandırılan iki farklı şekli bulunmaktadır. Kuru karışımlı hazır beton, agrega ve çimentosu beton santralinde ölçülüp santralde veya transmikserde karıştırılan, suyu ve varsa kimyasal katkısı ise teslim yerinde ölçülüp karıştırılarak ilave edilen betondur. Kuru karışımlı hazır betonda şantiyede karışıma verilen su miktarına (formülde öngörülenden daha fazla olmamasına) ve karıştırma süresine (homojen bir karışım için yeterli süre) önem verilmelidir. Yaş karışımlı hazır beton ise su dahil tüm bileşenleri beton santralinde ölçülen ve karıştırılan hazır beton olup, sınırlı bir süre içinde kalıba dökülmesi gerekmektedir. Her iki sistemde de üretim tesisine getirilen agrega boyutlarına göre ayrı ayrı sınıflandırılarak, yıldız veya bunker tipi depolarda stoklanır. Çimento ve katkılar ise özel imal edilmiş silo ve tanklarda stoklanır. Beton sınıfı ve cinsine göre hammaddelerin kullanım 26

miktarları önceden saptanır ve ilgili veriler otomasyon sistemindeki bilgisayara yüklenir. Üretim bu bilgisayarlar aracılığı ve kontrolünde gerçekleştirilir. Hazır betonun üretiminde kullanılacak, malzemelerin (çimento, agrega, su, katkı) kalitelerini ve birbirlerine uyumunu incelemek için ilk aşamada laboratuar deneyleri yapılmaktadır. Bu deneylerden geçen malzemelerde zamanla olumsuz değişiklikler meydana gelmesinin önlenmesi için sürekli kalite denetimi yapılmalıdır. İstenilen özellikteki betonun üretilmesi için standartlara uygun kaliteye sahip yeterli miktardaki malzemelerin önceden stoklanmış olması, beton karışımına girecek malzemelerin hassas olarak ölçülerek kullanılmaları, karılma işleminin uygun tarzda ve yeterli süre içerisinde yapılması beton özelliklerini önemli ölçüde etkiler (Usta, 2005). Betonun karılma süresi; bütün malzemelerinin santral mikseri içerisine yerleştirilerek karılma işleminin başladığı andan sona erene kadar geçen süre olarak tanımlanır. Hazır betonun üretim süreci, santral operatörünün üretilecek betonu tanımlayan formülün numarasını belirleyip, bilgisayar sistemini işletmesiyle başlar. İlk komuttan sonra, ayrı bölmelerde stoklanmış bulunan agrega, çimento, mineral katkı, su ve kimyasal katkı farklı kantarlarda tartılır. Daha sonra tartılmış agrega bant veya kovayla taşınarak mikser kazanına aktarılır. Bir harman betonun hacmi karıştırıcının hacmine göre genellikle 1 ila 3 m 3 arasındadır. Santralde karışma işlemine beton üniform görünüm kazanıncaya kadar devam edilmelidir. Yeterince karıştırılmış olan harman, transmiksere boşaltılarak, transmikser kapasitesine kadar aynı işlem devam eder. Yıldız tipi santral, santral önünde yıldız şeklinde stoklama alanı olan ve agreganın kova vasıtasıyla arkada bulunan karıştırma kazanına aktarıldığı santraldir. Bunkerli santral, agrega ve kumun santralin önündeki bunkerlerde stoklandığı ve bantlı sistem vasıtasıyla santralin önündeki karıştırma kazanına aktarıldığı beton santralidir (Kafalı, 2004). Günümüzde istenilen özelliklere göre farklı beton karışım formüllerinin sisteme yüklenerek, otomatik dozajlamanın sağlandığı ve bilgisayar kontrolüyle üretim yapılması tesiste oluşturulacak olan otomasyon sistemi ile mümkündür. Bir hazır beton sisteminde; dozajlama, süreç izleme, üretim raporlama, alarm izleme, sipariş yönetimi, üretim planlama, 27

stok kontrol, kamyon kantarı, transmikser izleme, kalite kontrol laboratuarı raporlaması otomasyon sisteminin kurulabileceği bölümlerdir. Bir hazır beton santralinde mutlaka bulunması gereken dozajlama otomasyonunda; beton karışım formülleri sisteme yüklenerek üretim komutu verildiğinde istenilen karışım formülünün gerektirdiği miktardaki malzemenin (çimento, agrega, katkı maddeleri, karışım suyu vb.) otomatik olarak tartılıp uygun miktarlarda karıştırılması sağlanır (Kafalı, 2004). 2.2.2. Karıştırma Karıştırma işleminden beklenen, tüm agrega tanelerinin yüzeyinin çimento hamuru ile kaplanması ve üniform bir karışım elde edilmesidir. Günümüzde hazır beton santrallerinde çoğunlukla kullanılan dört tip karıştırıcı vardır. Bunlar eğilebilen döner tekneli, eğilemez döner tekneli, pan tipi ve çift gözlü karıştırıcılardır (Neville ve Brooks 2001; Erdoğan 2007). Eğilebilen döner tekneli karıştırıcılar düşük işlenebilirlikli karışımlar ve büyük boyutlu agrega içeren karışımlar için uygundur. Eğilemez döner tekneli karıştırıcılarda ise karıştırıcının ekseni daima yataydır ve karışım yapılan tekneye bir oluk bağlanarak boşaltma gerçekleştirilir. Boşaltmanın yavaş olmasından dolayı biraz ayrışma olabilmektedir. Genellikle yol yapımında kullanılan çift tekneli karıştırıcılarda ise bir tekne içerisinde iki tane göz vardır. Malzemeler birinci göz içerisine girdikten sonra kısa bir süre karıştırılmakta ve karışım malzemelerin ikinci göze nakledilmesinin ardından sonlandırılmaktadır. Bu sayede daha hızlı ve seri çalışan bu karıştırıcıların kapasiteleri daha yüksek olmaktadır (Neville ve Brooks, 2001). Karıştırma süresi: Hazır beton üreticileri kapasiteyi artırmak amacıyla santralde betonu mümkün olduğu kadar hızlı karıştırmak isterler. Bu yüzden üniform bir beton üretilecek minimum karıştırma zamanının bilinmesi gereklidir. Optimum karıştırma zamanı karıştırıcının tipine ve boyutuna, dönme hızına, yükleme esnasında bileşenlerin karıştırma kalitesine bağlıdır. (Neville ve Brooks, 2001). Önerilen minimum karıştırma süreleri Çizelge 2.14 de verilmiştir. 28

Çizelge 2.14- Önerilen minimum karıştırma süreleri (ACI 304-89 ve ASTM C94-92) Mikser kapasitesi (m 3 ) Karıştırma zamanı (dakika) 0,8 1 1,5 1 ¼ 2,3 1 ½ 3,1 1 ¾ 3,8 2 4,6 2 ¼ 7,6 3 ¼ Su, karıştırma süresinin 1/4 ü geçtikten sonra ilave edilmemelidir. Çizelgedeki değerler normal karıştırıcılar içindir. Ancak çoğu modern daha büyük karıştırıcılarda karıştırma süresi 1-1,5 dakika arasındadır. Yüksek hızlı pan tipi karıştırıcılarda karıştırma süresi 35 saniyedir. Diğer yandan, hafif agrega kullanıldığında karışım süresi 5 dakikadan az olmamalıdır. Optimum karıştırma zamanı mikser tipi, mikser durumu ve mikserin haznesinin dönme hızına bağlıdır. Köşeli kırmataş agrega ile üretilen betonlarda karıştırma süresi kırılmamış doğal agrega ile üretilen betonlardaki karıştırma süresine göre daha fazla olmalıdır. 1 m 3 beton için karıştırma süresi en az 1 dakika olmalıdır. İlave her 1 m 3 beton için de karıştırma süresi 1/4 dakika artırılmalıdır (Mindess ve Young, 1981). Uzun süre karıştırma: Karıştırma uzun sürerse, karışımdaki su buharlaşır ve işlenebilme azalır. Uzun süre karıştırmanın ikincil bir etkisi ise özellikle zayıf agregaların parçalanması sonucu agrega gradasyonun incelmesi ve işlenebilmenin azalmasıdır. Ayrıca, bileşen malzemeler arası sürtünme, karışım sıcaklığını artırır. Hava sürüklenmiş betonda uzun süre karıştırma hava sürükleyici katkı tipine bağlı olarak hava miktarını saatte 1/6 oranında azaltır. İşlenebilmeyi artırmak için su eklenmesi ise dayanımı düşürür ve rötreyi artırır (Neville ve Brooks, 2001). 2.2.3. Hazır beton miktarını kontrol etme Üretilen veya dağıtılan hazır beton miktarı, satıcı, düzenleyici tarafından farklı şekillerde kontrol edilebilir. Yöntemlerden biri tüm malzemelerin ağırlığını betonun taze yoğunluğuna bölerek bulunan beton hacminin hesaplanması olabilir. Transmikserin dolum öncesi ve sonrası ağırlığı ve/veya dolum raporları kullanılarak elde edilen taze beton birim hacim ağırlığı, deneysel yollarla laboratuvarda elde edilen taze beton birim hacim ağırlığıyla 29

karşılaştırmak suretiyle bu kontrol yapılabilir. Betonun taze yoğunluğunu tahmin etme veya bir değer seçerek kabul alma önemli hatalara neden olabilir. 2.3. SEVKİYAT (TAŞIMA) Transmikser, taze betonun kullanılacağı yere betonun özellikleri bozulmadan taşınabilmesi için özel olarak tasarlanmış kamyon benzeri bir taşıt aracıdır. Hazır beton, üretiminden itibaren en çok iki saat içinde tüketilmesi gereken bir inşaat malzemesidir. Bu nedenle transmikserler bir hazır beton tesisinin en önemli üretim araçlarından birisidir. Transmikserler 4, 6, 8 hatta 12 metreküp gibi farklı taşıma kapasitelerinde olabilir. Türkiye de hazır beton tesislerinin birçoğunda yeni teknoloji ile kurulmuş transmikser ve pompalar mevcuttur. Kaliteli hazır beton üretilmesinde teknoloji çok önemli bir yer tutmaktadır (Kafalı, 2004). 2.3.1.Taşımanın hazır betonun işlenebilirliği üzerindeki etkisi Hazır beton sadece zamanla değil aynı zamanda taşıma yönteminden de etkilenir. Hazır betonun karıştırılma ve taşınma yöntemleri Çizelge 2.15 de verilmiştir (Dewar ve Anderson, 1992). Çizelge 2.15- Hazır betonun karıştırılması ve taşınması (Dewar ve Anderson, 1992) Yöntem Tesiste karıştırma Miksere taşıma Yerinde karıştırma 1 2 3(a) 3(b) Tesiste veya mikserde tamamen karıştırma Suyun bir kısmını kullanarak tesiste veya mikserde kısmen karıştırma Tesiste veya mikserde tamamen karıştırma Mikserde tamamen karıştırılır Mikser haznesi belirli bir hızda döner Mikser haznesi dönmez Mikser haznesi dönmez Devirme tertibatlı kamyon Yalnızca kısa bir süre tekrar karıştırılır Kalan su ilave edilir ve beton birkaç dakika daha tekrar karıştırılır Yalnızca kısa bir süre tekrar karıştırılır Hiçbir şey yapılmayacak Hazır betonun taşınması mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Normal koşullarda çimento hidratasyonu başlangıcından sonra ilk 30 dakika esnasında ihmal edilebilir bir kıvam kaybı vardır. Beton periyodik olarak karıştırılırsa, zamanla kıvam kaybı 30

meydana gelir ancak normal olarak bu, 90 dakika içerisinde yerleşmede ve oturmada bir probleme neden olmaz (Mehta ve Monteiro, 2006). Günümüzde kimyasal katkı sistemlerinin geliştirilmesi sonucunda kıvam kayıpları kolaylıkla kontrol edilebilir parametreler haline gelmiştir. Hazır betonun sevkiyatı genellikle 6 m 3 veya 8 m 3 taşıyan transmikserlerle yapılır. Transmikserlerdeki silindir teknenin dönme hızı genelde 1-2 devir/dakika gibi düşüktür. Düşük kıvamlı karışımlarda devirici tertibatlar kullanılır. Çok yüksek kıvamlı beton taşıma kapasitesini sınırlayabilir. 6 m 3 lük mikserler normal boyutta olmasına rağmen bazı firmalar daha büyük mikser kullanmaktadır (ör: 8 m 3 veya 10 m 3 ). Ülkemizde 12 m 3 kapasiteli beton mikserleri de kullanılmaktadır. Daha küçük işler için 2-3 m 3 kapasiteli mikserler de kullanılabilmektedir (Newman ve Choo, 2003). 2.3.3. Karışımın Üniformluğu Karışımın üniformluğununda transmikserin etkinliği, karışımdan farklı örnekler alınarak ölçülebilir. ASTM C94-92a standardına göre betonun 1/6 sı ile 5/6 sından örnek alınmalıdır. İki örnek özellikleri arasındaki farklılıklar beton yoğunluğunda 16 kg/m 3, hava yüzdesinde %1, kıvam değerinde 25 mm, 4,75 mm elek üzerinde kalan agregada %6, harcın yoğunluğunda %1,6 ve basınç dayanımında (7 günlük 3 silindirin ortalaması) % 7.5 değerini aşmamalıdır (Neville ve Brooks, 2001). 2.3.4. Taze betonun teslimi Kullanıcı, teslim tarihi, zamanı ve birim sürede verilecek beton miktarı (hızı), şantiyede özel taşıma yöntemi, taze betonun özel yerleştirilme yöntemleri, teslim araçlarının, tip (karıştırmalı/karıştırmasız ekipman), büyüklük, yükseklik veya brüt ağırlık gibi özelliklerinin sınırlandırılması gibi konularda imalatçıyla mutabakat sağlamalıdır (TS EN 206-1, 2002). 31

2.4. YERLEŞTİRME Hazır betonun taşınmasından sonraki işlem bundan sonra sertleşmeye bırakılacağı ve servis ömrü boyunca bulunacağı yerdeki kalıplara yerleştirilme işlemidir. Çok iyi tasarlanmış, taşınmış, ancak gerekli kurallara uyulmadığı için yerine düzgün yerleştirilememiş bir beton bundan sonraki işlevini yerine getiremeyebilir. Bu yüzden taze betonun yapıdaki yerine yerleştirme işlemi en az tasarım ve taşıma kadar önemlidir. Transmikserden betonu yerine aktarmanın birçok farklı yöntemi mevcuttur. Yöntem seçimi ekonomik faktörlere ve taşınacak beton miktarına bağlıdır. El arabaları, boşaltma olukları, bantlı taşıyıcılar ve pompalar bu yöntemlerin en çok bilinen ve kullanılanları olarak gösterilebilir. Tüm koşullarda en önemli husus betonun yerleştirme için seçilen yönteme uygun, kohezif ve segregasyona maruz kalmayacak şekilde tasarlanması ve üretilmesi gerekir (Neville ve Brooks, 2001). 2.4.1. Priz süresi ve işlenebilme kaybı Hazır beton yaklaşık dört saat içerisinde ortam koşulları ve karışım özelliklerine bağlı olarak sertleşmeye başlayacaktır. Ancak işlenebilme kaybı çok önemlidir ve beton kıvamı çok fazla azalmadan yerleştirilmelidir (Newman ve Choo, 2003). Taze beton sıcaklığı teslim anında 5 C den daha düşük olmamalıdır. Bu sıcaklıktan farklı en düşük veya en yüksek taze beton sıcaklığı şartı bulunan durumlarda bu sıcaklıklar sapma sınırları da verilerek belirlenmelidir. Taze betonun teslimden önceki herhangi ısıtma veya soğutma işlemine ait şart imalatçı ve kullanıcının ortak kararıyla belirlenmelidir (TS EN 206-1, 2002). 2.4.2. Yerleştirme ve sıkıştırma Betonun yerleştirilmesinde günümüzde yaygın kullanılan ekipmanlar kamyona monte edilmiş oluklar, bantlı taşıyıcılar ve pompalardır. Ayrışmayı (segregasyon) en aza indirmek için beton çok yüksekten dökülmemelidir. Genelde beton karışımı kalınlığı üniform olacak şekilde yatay katmanlar halinde yerleştirilir ve her katman diğeri yerleştirilmeden önce sıkıştırılır. Yerleştirme işlemi yeterli hızda gerçekleştirilmelidir. Bu sayede yeni katman yerleştirildiğinde aşağıdaki katman hala plastiklik özelliğini kaybetmemiş olmalıdır. Bu da soğuk derzi engeller (Mehta ve Monteiro, 2006). 32

Yerleştirme ve sıkıştırma betonu şekillendirme sürecidir. Burada amaç, hapsolmuş havanın betonda yer almasını engellemektir. Günümüzde vibratörler kullanılarak düşük suçimento oranına veya yüksek agrega miktarına sahip karışımların yerleştirilmesi kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir. Yüksek kıvamlı karışımlar ayrışmaya müsaade etmeden dikkatlice sıkıştırılmalıdır. Vibratörler yalnızca sıkışma işlemi için kullanılmalı betonu yatay yönde hareket ettirmek amacıyla kullanılmamalıdır (Mehta ve Monteiro, 2006). Vibrasyon, betonun sıkışmasında yaygın kullanılan bir yöntemdir. İri agrega taneleri arasındaki içsel sürtünme vibrasyon işlemi ile yüksek oranda azalır. Sonuç olarak karışım sıvı gibi davranır ve boş alanlara akmaya başlar. Vibratör kullanımının ilk amacı hapsolmuş havayı önlemektir. Bunun için vibratör betona hızlıca daldırılır ve yavaşça çekilir. Dahili vibratörler kolon, kiriş, duvar ve döşeme betonlarında sıkışma sağlamak için kullanılır. (Mehta ve Monteiro, 2006). Yerleştirme ve sıkıştırma işlemleri birbirinden bağımsızdır ve aynı anda yürütülür. Bu işlemler, gerekli dayanımı, geçirimsizliği ve yapıdaki sertleşmiş betonun dayanıklılığı için çok önemlidir. Kolonlar ve duvarlarda, saatte 2 m yükselecek şekilde beton dökülmeli, uzun gecikmeler soğuk derze neden olabileceğinden gecikmelerden kaçınılmalıdır. Derin kesitlerde ayrışmayı önlemek için tremi borusu kullanılabilir (Neville ve Brooks, 2001). 2.4.3. Vibratörler Vibrasyon ile betonun sıkıştırılması sonucu hapsolmuş hava beton içerisinden çıkar ve taneler birbirine yaklaşır. Özellikle kuru ve katı karışımlarda vibrasyon uygulaması çok iyi sonuçlar verir. Yetersiz vibrasyon veya aşırı vibrasyon üniform olmayan sıkışmaya neden olur ve yetersiz sıkıştırma olursa yeterli dayanımda beton elde edilmez. Öte yandan, aşırı vibrasyon da ayrışmaya neden olabilir (Neville ve Brooks, 2001). Dahili vibratörler pratikte en yaygın kullanılan vibratörlerdir. Bu tür vibratörlerde, dalıcı olarak da adlandırılan çelik bir tüp esnek bir hortum vasıtasıyla bir motora bağlanmıştır. Çelik tüpün içerisindeki eksentirik olarak bağlanmış bir ağırlık dönerek yüksek frekanslı titreşim oluşturur ve bu titreşimler betonun sıkışmasını sağlar (Neville ve Brooks, 2001). 33

Harici vibratörler, kalıba sabitlenir ve vibrasyon uygulandığında hem kalıp hem de yerleştirilmiş olan beton vibrasyona maruz kalır. Harici vibratörler özellikle prekast beton üretiminde sıklıkla kullanılır. Taze betonun yerleştirme ve küründe uygun metodun kullanılabilmesi ve beton dayanım gelişiminin tahmin edilebilmesi için kullanıcı, beton bileşimi ile ilgili bazı bilgilere ihtiyaç duyabilir. Çimentonun tipi ve dayanım sınıfı ve agregaların tipi, kimyasal katkıların tipi, varsa mineral katkıların, tip ve yaklaşık miktarları, hedef su/çimento oranı, dayanım gelişimi ve bileşen malzemelerin kaynakları hakkında bilgi imalatçı tarafından kullanıcıya verilmelidir (TS EN 206-1, 2002). 2.5. BAKIM Kür, betonda belirli bir periyod için yeterli nem miktarı ve sıcaklığın mevcut kalabilme sürecidir. Çimento hidratasyonu uzun bir süreçtir ve devamı için suya ve uygun sıcaklığa ihtiyaç vardır. Bu yüzden, kür çimento için sürekli hidratasyon olanağı sağlar ve sonuç olarak beton dayanımı artar. Eğer beton döküldükten sonra kür edilmezse, ortam şartlarına bağlı olarak, sürekli kür edilen beton dayanımının yaklaşık %50 sini kazanır. Eğer beton yalnızca 3 gün kür edilirse, sürekli kür edilen beton dayanımının yaklaşık %60 ına ulaşır. 7 gün kür edilirse, sürekli kür edilen betonun dayanımının yaklaşık %80 ini kazanır. Sıcaklık arttığında hidratasyon hızı artar ve sonuç olarak dayanım da artar. Kürleme yalnızca dayanımı artırmakla kalmaz aynı zamanda dayanıklılık, su geçirimsizlik, aşınma direnci, donmaçözünme direnci gibi betonun diğer dayanıklılıkla ilgili önemli özelliklerini de iyileştirir. Kürleme, çimentonun priz sona erme süresinden sonra başlamalıdır. Eğer beton prizden sonra kür edilmezse, rötre çatlakları oluşur. Kürleme işlemi üç şekilde gerçekleştirilebilir. Birincisi erken yaşlarda betonda su varlığının korunması için beton yüzeyinin ıslak örtü ile örtülmesidir. İkincisi betondan karışım suyu kaybını önlemek için yüzeyin geçirimsiz kağıt veya plastik örtü, membran ile örtülmesi ya da kimyasal bir katkı malzemesi kullanılarak kaplanmasıdır. Üçüncüsü ise dayanım kazanmayı ısı ve ilave nem 34