BETON TEKNOLOJİSİ GENEL DERSİN AMACI Yapılar dizayn edilirken çok çeşitli taşıyıcı sistemler kullanmak mümkündür. Avantajlarına göre, Türkiye deki yapıların yaklaşık %90 nında beton ana malzeme olarak kullanılmaktadır. Çevremize baktığımızda betonun ana malzeme olarak kullanıldığı, binalar, yollar, köprüler, barajlar, santraller, istinat duvarları, su depoları, limanlar, hava alanları, kent mobilyaları vb. yapıları görüyoruz. Son derece yaygın olarak kullanılan ve bir çok avantajlara sahip olan betonun kalitesine etki eden unsurların bilinmesi, planlama, üretim ve kullanım aşamalarında dikkate alınması son derece önemlidir. Dolayısı ile bu derste: a. Betonu tanımak b. Üretmek c. Test etmek d. Değerlendirmek amaçlanmıştır. DERSİN AKIŞ ŞEMASI 1. Beton karışımelemanlarını tanıma, 2. Çimento ve Çimento Deneyleri, 3. Agrega ve Agrega deneyleri, 4. Beton karışımhesabı, 5. Taze beton ve deneyleri, 6. Sertleşmiş beton ve deneyleri, 7. Test sonuçlarını değerlendirmek. BETON Çimento, agrega (kum, çakıl), su ve gerektiğinde katkı maddeleri karıştırılarak elde edilen yapı malzemesine beton denir. TARİHÇE Betonun ilk bulunuşu 18. yüzyılın sonlarına kadar uzanmaktadır. İlk betonarme bina 1852 yılında yapılmıştır. Çimentoya ilk patentin ise, aynı yıllarda alındığı tahmin edilmektedir. Betonla ilgili ilk şartnameler ise, 1905 ve 1906 yıllarında ABD ve Almanya da çıkarılmıştır. Türkiye de ise ilk betonarme yapı 1920 yılında inşa edilmiştir. Fakat Betonun asıl gelişimi II. dünya savaşından sonraki yıllara rastlamaktadır. Halen günümüzde de hızla devam eden betonun geliştirilmesiyle ilgili çalışmalarda betonun dayanımı, kalitesi, uzun süredeki davranışı, döküm tekniği, bakım tekniği, ekonomi, estetik, olumsuz şartlarda beton dökümü, katkılarla özelliklerini geliştirme vb. konularda çalışmalar yapılmaktadır. 1
KALİTELİ BETON 1. Taze haldeyken kolay işlenebilirlik, 2. Sertleştiğinde yüksek dayanım ve dayanıklılıkta olması. Yani; iyi işlenebilen, sıkışmaya imkan veren taşınma ve yerleştirme esnasında ayrışmayan, sertleştiğinde yüksek dayanım ve dayanıklılık gösteren beton kaliteli betondur. KÖTÜ BETON Kötü beton; karışımına giren malzemeler karıştırıldığında sulu, petekli bir görünümü olan homojen olmayan ve oldukça boşluklu yapıya sahip olan, testlerde düşük dayanım gösteren ve zaman içinde dayanıklılığı az olan bir malzemedir. Çok ilginç olan bir şey vardır ki iyi veya kötü beton üretmek için kullanılan malzemelerin aynı olmasıdır. O halde kötü betonu nasıl tanımlarız. BETON MUKAVEMETİNE ETKİYEN FAKTÖRLER BETONDAN BEKLENEN ANA NİTELİKLER TAZE BETON İşlenebilir olmalı Taze beton sıcaklığı kontrol edilmeli Agreganın en büyük boyutu donatı durumuna uygun olmalı Beton hacim sabitliğine sahip olmalı Rötre (Büzülme) ve şişme sınırlı olmalı SERTLEŞMİŞ BETON Projede öngörülen dayanımı güvenle sağlamalı Dış etkilere dayanıklı olmalı Temas edeceği sularda ve havada mevcut kimyasallara dayanabilmeli Donma-çözülme etkilerine dayanmalı Islanma-kuruma etkilerine dayanmalı Kendi içindeki (çimento ile agrega arasında) reaksiyonlardan zarar görmemeli SERTLEŞMİŞ BETONDA ARANAN ÖZELLİKLER Sertleşmiş betonda aranan temel husus basınç dayanımıdır. Betonun birçok özelliği de basınç dayanımı ile doğrudan alakalıdır. Bunlar : Dayanım, Geçirimsizlik, Aşınma dayanımı, Yoğunluk, Çarpma dayanımı, Çekme dayanımı Sülfatlı sulara karşı dayanıklılıktır. 2
BETONUN ÜSTÜNLÜKLERİ Hazırlanması kolaydır. Döküldüğü kalıbın şeklini alır. İstenilen boyutta tek parça yapılabilir. Yangın, su, darbe vb. dış etkilere diğer yapı malzemelerine göre daha dayanıklıdır. Sertleştikten sonra mukavemeti yüksektir. Betonda fare böcek vb. haşereler yaşayamaz. Yapım süreleri kısadır. BETONUN MAHSURLARI Diğer yapı malzemelerine (Ahşap, çelik v.b.) göre birim ağırlığı fazladır. Yıkılmaları zordur. Ayrıca yıkımdan sonra malzemeler tekrar kullanılmaz. Oysa ahşap ve çelik yapılar yıkılsalar da malzemeleri tekrar kullanılabilir. Betona ek yapılması oldukça güçtür. Ses ısı ve rutubeti geçirir. BETON ÜRETİM SAFHALARI BETONUN ANA BİLEŞENLERİ Kullanılacak malzemenin tespiti ve malzeme deneylerinin yapılması Karışım hesaplarının yapılması ve miktarlarının belirlenmesi Malzeme temini Betonun hazırlanması Taşınması Yerleştirme Bakım Su Agrega Çimento Katkı maddeleri (Gerektiğinde) BETON SUYU Çimentonun hidratasyon yapabilmesi için beton üretiminde mutlaka su kullanmak gerekir. Çimentonun hidratasyonu için gerekli su, çimento ağırlığının yaklaşık dörtte biri kadardır. Ancak suyun beton bileşiminde bir görevi daha vardır. Betona akıcılık kazandırmak. Bu nedenle beton bileşimine çimentonun hidratasyonu için gerekenin 2-3 katı su konmaktadır. 3
BETON SUYU Su, betonda yoğurma suyu ve temas suyu olarak iki temel rol oynar. Suyun betondaki görevi; Agrega nemini ayarlamak ve agrega yüzeyini ıslatmak, dolayısı ile kompasite değerini (Bir betonun veya harcın kompasitesi, katı maddelerin doldurduğu gerçekhacmin,betonungörünentoplam hacmine oranıdır. Kompasite, betonun birim hacim ağırlığının, özgül ağırlığına bölünmesi ile de elde edilebilir) yükseltmektir, YOĞURMA SUYUNUN Beton yapımında karışıma katılan yoğurma suyu: çimentonun hidratasyonunu sağlar, kum ve çakıl tanelerini ıslatır, Karışımın işlenebilirliğini temin eder. Hidratasyonu sağlamak. Ancak; agrega yüzeylerini ıslatacak ve çimentonun hidratasyonunu sağlayacak miktardan fazla su kullanılması halinde, kompasitenin ve mukavemetin azaldığı görülmektedir. Suyun bu gerekli miktardan az olmasının da mukavemeti düşürmektedir. Bunun için en büyük mukavemeti veren su miktarına Optimum Su Miktarı denir. Bu miktardan az veya çok kullanılmasının mukavemete etkileri yapılan deneylerle tespit edilmiş sonuçları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. SU MİKTARININ ETKİSİ Optimum değere göre su miktarı % 10 eksik olması % 20 eksik olması % 20 fazla olması % 30 fazla olması % 100 fazla olması Mukavemetteki Azalma % 10 % 60 % 30 % 50 % 80 Uygulamada çimento miktarı sabit alındığına göre mukavemetin büyük olması su miktarının az olmasına bağlıdır. Bunu sağlamak için de; Optimum su miktarından fazla su kullanmamak, Optimum su miktarının az olmasını temin etmek, gerekir. Uygulamada genellikle betonun yerleştirmesini kolaylaştırmak için fazla miktarda su kullanmak yönüne gidilir. Az su kullanılması nadir olduğundan genellikle su miktarı arttıkça mukavemetin azaldığı kabul edilir. Zaten betonun basınç mukavemetini en çok etkileyen su/çimento oranıdır. Bu sebeple belirli amaçlar için kullanılacak olan beton karışımlarının hesaplanmasında bu oran önemlibirfaktörolarakyeralır. 4
TS 802 de (beton karışım hesap esasları standardında) çizelge halinde su/çimento (W/C) oranının basınç mukavemeti üzerindeki etkisi verilmiştir. Su/Çimento Dayınım Kg/cm 2 0,40 0,50 0,55 0,65 0,70 0,80 0,90 1,00 360 295 265 210 190 150 125 100 YOĞURMA SUYUNUN ÖZELLİKLERİ Fazla kirli olmayan herhangi bir su betonda yoğurma suyu olarak kullanılabilir. Beton üretiminde kullanılanenuygun su içilebilir nitelikte olan sulardır. Yani içinde organik maddeler, kil, silt gibi ince taneler, asit ve alkaliler, kanalizasyon artıkları bulunmamalıdır. Deniz suyu beton üretiminde kullanılabilir. Ancak tuzun beton elemanların yüzeylerinde kristalleşmesi sonucu ıslaklıklar, çiçeklenme meydana gelebildiği gibi, betonarme elemanlarda donatının korozyonu ihtimali vardır. Bu nedenle betonarme betonlarında deniz suyu kullanmaktan kaçınmalı, ön gerilmeli betonda ise deniz suyu kesinlikle kullanılmamalıdır. Suyun kalitesinden şüphe edildiğinde su tahlil edilebileceği gibi, bu su ile üretilen çimento hamuru ve harçların özellikleri (priz süresi, hacim sabitliği, mukavemet) kalitesine güvenilir bir su kullanılarak üretilmiş çimento hamuru ve harçların özellikleriyle karşılaştırılabilir. YOĞURMA SUYUNUN ÖZELLİKLERİ Beton karma suyunda en tehlikeli faktör SO 4 - iyonlarının bulunmasıdır. SO 4 - iyonları daha ziyade MgSO 4 şeklinde mevcut olup bu tuz, prizden önce çimentonun serbest kireciyle birleşerek jips ve Mg(OH) 2 meydana getirir. Bu sebepten ötürü %1 den fazla MgSO 4 bulunan sular yoğurma suyu olarak kullanılmamalıdır. %3 ten fazla NaCl bulunan sulardan beton mukavemetine etki ettiği ve azalttığı için beton karma suyu olarak kullanılmamalıdır. Deniz suyunun zararlı olması nedeniyle kullanılması uygun görülmemekle beraber tuz miktarı limitin altında olması halinde kullanılmasında bir sakınca yoktur. %3 e kadar tuz ihtiva eden deniz suyu donatısız betonda kullanılabilir. YOĞURMA SUYU Bataklık suları da mecbur kalınca kullanılabilir, ancak bu sular tatlı sulara nazaran %10 kadar mukavemet düşüklüğüne neden olur. Karma suyunda bulunabilecek diğer maddeler; yağlar, şeker ve alkollerdir. Şeker, çimentonun serbest kireciyle birleşerek kalsiyum sakkarat teşkil eder ki, bu madde betonun sertleşmesine mani olur. Bu sebepten az miktarda dahi olsa şeker ihtiva eden sular beton yoğurma suyu olarak kullanılmamalıdır. Bütün bunlardan başka suların yapacağı tesir betonun cinsinevekullanılacağı yere göre değişir. Bu bakımdan suyun sadece kimyasal analizi beton üzerine etkisi hakkında kati hüküm vermez. Beton üzerinde mukavemet deneylerinin yapılması uygundur. Sonuç olarak, %1 den fazla SO 4, %3 ten fazla NaCl, organik madde, yağ, şeker, alkol ihtiva eden sular beton yoğurma suyu olarak kullanılmamalıdır. TEMAS SUYU Sertleşmiş beton büyük bir mekanik mukavemete sahiptir ve dış zorlamadan ziyade zararlı maddelerin kimyasal tesiri ile tahrip olur. Temas suyunun kimyasal etkisi aşağıdaki faktörlere bağlıdır. Suda mevcut zararlı maddelerin konsantrasyonu, Betonun bünyesi ve bileşimindeki unsurların oranı, Kullanılan çimento ve agrega tipi, Suyun betonla temas müddeti ve temas sahası. Bu hususlar göz önüne alınarak beton imalinde bazı tedbirler alınabilir. Betonun bozulma hızı, temas sathıyla orantılı olduğundan sıkı bünyeli bir beton hazırlamakla temas suyunun zararlı tesirleri azaltılabilir. Bu hal için betona tras ilavesi uygun bir çözüm olabilir. Betonun sudaki zararlı kimyevi maddelerle bozulması, daha ziyade çimentonun sertleşmesi sırasında meydana gelen serbest kirece bağlıdır. Bu bakımdan düşük CaO muhtevalı kireçler uygun sonuç verirler. Zira CaO muhtevasının artması serbest kirecin artmasına sebep olur. Bu nedenle yüksek fırın çimentoları ve traslı çimentolar normal portland çimentolarına tercih edilir. 5
Yağmur suyu, kondanse sular gibi yumuşak sular da beton temas suyu olarak zararlıdırlar. Zira bunlar beton içindeki kireci çözeceklerinden betonu tahrip ederler. Sert ve orta sert suların zararlı etkileri ise; ihtiva ettikleri sülfat, magnezyum, klorür, nitrat, amonyum vs. miktarlarına bağlı olarak değişir. Asit karakterli temas suları da betonun bağlayıcı maddelerinin çözünmesine ve beton iskeletinin ortaya çıkmasına sebep olurlar. PH değeri 7 ile 6 arasında olan sular hissedilir derecede, 6 dan küçük olanlar ise betona çok şiddetli tesir ederler. Ayrıca nebati ve hayvani yağlar betonun kireci tarafından parçalandığından serbest hale geçen yağ asitleri kireçle gevşek tuzlar teşkil ederler. İnce yağlar betona nüfus ederek mukavemetinin düşmesine sebep olurlar. Bu bakımdan yağlı sular temas suyu olarak kullanılmamalıdır. Bataklık suları ise, bitkilerin parçalanmasından meydana gelen humus ve bataklıktaki prit in değişmesiyle meydana gelen FeSO 4 dolayısıyla zararlıdır. Zira FeSO 4 Betona yine sülfat etkisi yapar. Sülfatlar kireçle, hidrate olmuş C 3 A ile kalsiyum sülfat alüminatları meydana getirirler. Beyaz iğneler halinde olan bu kristaller önemli hacim genişliğine sebep olarak betonun tahrip olmasına, parçalanmasına yol açarlar. C 3 A miktarı düşük olan çimentolarla, traslı, cüruflu çimentolar bu maksatla kullanılabilirler. BETONUN BİLEŞİMİ Sertleşmiş betonun hacminin %70 kadarını agrega, geri kalan hacmi ise çimento hamuru ve hava kaplar. Çimento hamurunun mukavemeti genelde betonun mukavemetinden yüksektir. Başka bir deyişle çimento hamuruna agrega katıldığında mukavemette bir azalma olmaktadır. Bu olumsuz etkiye rağmen mukavemet dışındaki aşağıda açıklanan bazı koşullar agrega kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Agrega çimentodan ucuzdur. Saf çimento hamurunda priz ve sertleşme sırasında görülen rötre, şişme gibi hacimsel hareketler agregada görülmez. Bu nedenle betonda çimento hamurundan daha az hacimsel hareket olur. Agrega, hava etkisine, kimyasal etkilere ve aşınma etkisine karşı, çimento hamurundan daha dayanıklıdır. BETON KATKI MADDELERİ Betonun taze ve/veya sertleşmiş haldeki özelliklerini değiştirmek için karıştırma işlemi sırasında betona, çimento kütlesinin %5 ini geçmemek üzere, katılan organik veya inorganik kökenli kimyasallar katkı maddesi olarak adlandırılırlar. Katkı maddeleri çoğunlukla beton karışım suyuna katılır. Gereğinden fazla kullanıldığında aksi etkiler oluşturabileceği gibi yine gereğinden az kullanıldığı taktirde hiç bir faydası olmayabilir. KİMYASAL KATKI MADDELERİNİN BETONDA KULLANIMI 1960 a dek Betonda katkı maddelerinin kullanılması gereksiz görülmüş. Sonrasında Beton kimyasal katkı maddeleri Betonun vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Batı ülkelerinde üretilen betonların % 50 sinden fazlasında katkı maddesi kullandığı gözlemlenmektedir. Kimyasal katkı maddelerinin kullanımı artık yaygınlaşmış durumdadır. Katkısız beton üretimi pek tercih edilmeyen bir durumdur. Fakat, uygulama gerektiği gibi yapılmaz ise, katkı maddesinden iyi sonuç alınmaz. Karışım hesabı, üretimi ve kürü yöntemlere uygun yapılmaz ise, betonun kalitesi katkı maddesi ile iyileştirilemez. Katkı maddelerinin amaç dışında bazı olumsuz yan etkileri de vardır. Ayrıca beton katkı maddeleri kullanıldıkları betonda, çimento ve ikincil bağlayıcı maddelerle ve aynı anda kullanılan diğer kimyasal katkı maddeleriyle uyumsuzluk gösterebilirler. Bir diğer sorun ise, katkı maddeleri genellikle çimento dozajının yüzdesi olarak katılır ve sonuç alınmaya çalışılır. Onun için bu oranlamaya dikkat edilmesi gerekir. Çünkü kimyasal katkılar ek maliyet getiren öğelerdir. Bu nedenle beton teknolojisinde kimyasal katkıları çok bilinçli kullanmak zorundayız. 6
BETON KATKI MADDELERİ Su azaltıcı/akışkanlaştırıcı katkı Yüksek oranda su azaltıcı/süper akışkanlaştırıcı Su tutucu katkı Hava sürükleyici katkı Priz hızlandırıcı katkı Sertleşmeyi hızlandırıcı katkı Priz geciktirici katkı Su geçirimsizlik katkısı Priz geciktirici/su azaltıcı/akışkanlaştırıcı katkı Priz geciktirici/yüksek oranda su azaltıcı/süper akışkanlaştırıcı Priz hızlandırıcı/su azaltıcı/akışkanlaştırıcı katkı Antifreez katkıları TS EN 206-1 Bu Standard, yerinde döküm ve ön yapımlı yapılar ile binaların ve inşaat mühendisliği yapılarının önyapımlı yapısal elemanlarında kullanılan betonları kapsar. Beton, şantiyede hazırlanmış beton, hazır betonveyaön yapımlı beton elemanlar için tesiste imâl edilmiş beton olabilir. Bu Standard da, aşağıda verilenlerle ilgili şartlar belirlenmiştir : Betonun bileşen malzemeleri, Taze ve sertleşmiş beton özellikleri ve bunların doğrulanması, Beton birleşim oranları için sınırlar, Beton özellikleri, Taze betonun teslimi, İmalât ve kontrol işlemleri, Uygunluk kriterleri ve uygunluk değerlendirmesi. TERİMLER VE TARİFLER Beton Çimento, iri agrega, ince agrega ve suyun, kimyasal ve mineral katkı da ilâve edilerek veya edilmeden karıştırılmasıyla oluşturulan ve çimentonun hidratasyonu ile gerekli özelliğini kazanan malzeme. Taze beton Betonun, karıştırma işlemi tamamlandıktan sonra, seçilen metotla sıkıştırılabilir haldeki durumu. Sertleşmiş beton Katılaşmış durumdaki, belirli seviyede dayanım kazanmış beton. Şantiyede hazırlanan beton Beton kullanıcısı tarafından, sadece kendi kullanımı için şantiyede hazırlanan beton. TERİMLER VE TARİFLER Hazır beton Kullanıcı olmayan şahıs veya kuruluş tarafından hazırlanarak taze halde iken teslim edilen beton. Bu standardda aşağıda verilenler de hazır beton olarak kabul edilir : Kullanıcı tarafından şantiye dışında hazırlanan beton. Şantiyede, kullanıcı haricindeki kişi veya kuruluşlarca hazırlanan beton. Ön yapımlı beton mamul Son kullanılacağı yer dışında dökülen ve küre tâbi tutulan beton mamul. Normal beton Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 2000 kg/m3'ten büyük, 2600 kg/m3'ten küçük olan beton. TERİMLER VE TARİFLER Tasarlanmış beton Gerekli özellikler ve ilâve karakteristiklerin imalâtçıya tarif edildiği ve imalâtçının bu özellikllerle ilâve karakteristiklere uygun betonu temin etmede sorumlu olduğu beton. Tarif edilmiş beton Kullanılacak bileşen malzemeler ve karışım oranlarının imalâtçıya tarif edildiği ve imalâtçının bu karışım oranlarına sahip betonu temin etmede sorumlu olduğu beton. Standarda göre tarif edilmiş beton Betonun kullanılacağı yerde geçerli standardda verilen karışım oranlarıyla tarif edilen beton. TERİMLER VE TARİFLER Hafif beton Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 800 kg/m3'ten büyük, 2000 kg/m3'ten küçük olan beton. Hafif beton, betonda kullanılan agreganın bir kısmı veya tamamı hafif agrega olarak imal edilir. Ağır beton Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 2600 kg/m3'ten daha büyük olan beton. Yüksek dayanımlı beton Basınç dayanım sınıfı C50/60 'dan daha yüksek olan normal beton veya ağır beton ve basınç dayanım sınıfı C50/55' den daha yüksek hafif beton. 7
TERİMLER VE TARİFLER Beton grubu İlgili özellikleri arasında güvenli ilişki kurulan ve bu ilişkinin kayda geçirildiği karışım oranlarına sahip beton grubu. Bir metreküp beton EN 1230-6'da tarif edilen işleme uygun olarak sıkıştırılmış halde bir metreküp hacim işgal eden taze beton miktarı. TERİMLER VE TARİFLER Transmikser Kamyon şasisi üzerine monte edilmiş, betonu homojen şekilde karıştırma ve teslime (boşaltmaya) uygun beton karıştırıcısı. Karıştırmalı taşıyıcı Genellikle kamyon şasisi üzerine monte edilmiş ve hazırlanmış taze betonu, taşınma süresince homojenliğini bozmadan karıştırmaya uygun ekipman. Karıştırmasız taşıyıcı Betonu, Madde 3.1.17'de tarif edilen şekilde, fakat karıştırmaksızın taşımada kullanılan ekipman, damperli kamyon veya taşıma kovası. TERİMLER VE TARİFLER Harman Karıştırıcıda ( mikser ) bir işlem döngüsüyle imâl edilen veya sürekli karıştırıcıdan bir dakikalık süredeboşaltılan taze beton miktarı. Yük Bir araçta taşınan ve bir veya daha fazla harmandan meydana gelen beton miktarı. Teslim Taze betonun imalâtçı tarafından teslim edilme işlemi. Kimyasal katkı Taze veya sertleşmiş betonun bazı özelliklerini değiştirmek üzere, karıştıma işlemi esnasında betona, çimento kütlesine oranla az miktarlarda ilâve edilen malzeme. TERİMLER VE TARİFLER Mineral katkı Betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya betona özel nitelikler kazandırmak amacıyla kullanılan ince öğütülmüş malzeme. Agrega Betonda kullanıma uygun taneli mineral malzeme. Agregalar, doğal, yapay veya daha önce yapıda kullanılmış malzemelerden tekrar kazanım yoluyla elde edilmiş olabilir. Normal agrega EN 1097-6'ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane birim hacim kütlesi 2000 kg/m3-3000 kg/m3 arasında olan agrega. TERİMLER VE TARİFLER Hafif agrega EN 1097-6'ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane birim hacim kütlesi 2000 kg/m3 veya EN 1097-3'e uygun olarak tayin edilen etüv kurusu yığın (boşluklu ) birim hacim kütlesi 1200 kg/m3 olan mineral esaslı agrega. Ağır agrega EN 1097-6'ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane birim hacim kütlesi 3000 kg/m3 olan agrega. Çimento ( Hidrolik bağlayıcı ) Su ile karıştırıldığında, hidratasyon reaksiyonları ve işlemleriyle priz alarak sertleşebilen hamur meydana getiren ve sertleştikten sonra dayanım ve kararlılığını su içerisinde bile sürdürebilen öğütülmüş inorganik malzeme. TERİMLER VE TARİFLER Toplam su içeriği Karışım suyu, agreganın bünyesinde ve yüzeyinde bulunan su, hamur şeklinde kullanılan mineral katkı ve kimyasal katkı içerisinde bulunan su, betona buz ilave edilmesi veya buharla ısıtma yoluyla giren suların toplamı. Etkili su içeriği Taze beton bünyesinde mevcut toplam su miktarı ile agrega tarafından emilen su miktarı arasındaki fark. Su / çimento oranı Taze betonda etkili su içeriğinin, çimento kütlesine oranı ( kütlece ). 8
TERİMLER VE TARİFLER Karakteristik dayanım Dikkate alınan hacimdeki betonda belirlenecek bütün dayanım değerlerinden, bu dayanım altına düşmesi beklenen oranın %5 olduğu dayanım değeri. Sürüklenmiş hava Genellikle yüzey aktif katkı maddesi kullanılarak, karışım esnasında taze beton içerisinde tasarlanarak oluşturulan, 10 m-300 m arasında çapa sahip küre veya küreye yakın şekilli mikroskopik hava kabarcıkları. BETON TEKNOLOJİSİ ÇİMENTOLAR YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÇULLU Hapsolmuş hava Betonda, plânlanarak oluşturulanlar ( sürüklenen ) dışında oluşan hava boşlukları. Çimento: Yaklaşık %70 kalker, %30 kil karışımının 1400 0 C de pişirilip, erken priz yapmasını önlemek için %2~6 oranında alçı taşı (CaSO 4-2H 2 O) ilave edilerek öğütülmesi sonucu elde edilen su ile ıslatıldığında hidratasyon olayı sonucu sertleşen ve bir daha yumuşamayan hidrolik bağlayıcılara çimento denir. Fırından çıkan ve hava ile ani soğutulan koyu gri renkli çimento klinkeri bu haliyle suya karşı hassas değildir, yani su ile birleşerek sertleşmez. Klinker ince öğütülmek suretiyle hidrolik özelliğini kazanır. Yalnız başına, öğütülen klinker su ile ıslatılınca hemen sertleşir. Alçı taşı hızlı sertleşmeyi (priz başlama süresini) bir miktar geciktirmek (1-2 saat) için katılır. ÇİMENTO ÜRETİMİ ÇİMENTONUN ANA BİLEŞENLERİ Çimento hammaddeleri yüksek sıcaklıkta pişirilme esnasında kalkerin ayrışması sonucu kireç (CaO) kilin ayrışması sonucu kil mineraline bağlı olarak silis (SiO 2 ) Alümin (Al 2 O 3 )vedemiroksit(fe 2 O 3 )ortayaçıkar. Bu ortaya çıkan öğeler asit ve bazik durumlarına göre birbirleriyle birleşerek portland çimentolarının ana bileşenlerini oluştururlar. Pişirilme esnasında oluşan 20 civarındaki eriyikden en önemlileri bu dördüdür ve çimentonun yaklaşık % 95 ini oluşturur. 9
ÇİMENTONUN ANA BİLEŞENLERİ ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Çimentonun kullanıldığı yapı türüne ve bölge iklimine göre farklı özelliklerde olması arzu edilir. Örneğin; normal bir yapı için uygun olan çimento, bir deniz yapısı için uygun olmayabilir. ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Özgül Ağırlık: Özgül ağırlık, ağırlığın hacme bölünmesiyle bulunur. 1m 3 betonun bünyesine girecek çimentonun kg olarak belirlenmesi için gereklidir. Bileşiminde mineral katkılar bulunan çimento özgül ağırlıkları 2.95~3.05 gr/cm 3 civarındadır. Portland çimentolarında ise 3.05~3.15 gr/cm 3 civarındadır. Dozaj: Yerine dökülmüş ve sıkıştırılmış bir metreküp betondaki çimentonun kilogram cinsinden miktarıdır. ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Çimentoların İnceliği: Çimento taneleri ne kadar küçükse incelik o kadar fazladır denir. Çimentolar çapı 90 mikron olan eleklerden elendiğinde elek üstünde kalan miktarın %14 den fazla olmaması istenir. Hidratasyon olayı sonunda, yüksek dayanımlar elde edilmesi çimento tanelerinin aktif olmalarına bağlıdır. Aktiflik çimentonun ince öğütülmesiyle gerçekleşir. Çimentoların İnceliği: Çimento ne kadar ince olursa o kadar çok su ihtiyacı olacaktır. Taneler inceldikçe daha büyük ısı açığa çıkacaktır. İnceliğin artması üretim masraflarını artırır, özelliklerini olumsuz yönde etkiler. Fakat, betonun dayanımını artırır. Çimento inceliği arttıkça erken yaşta mukavemet artar. Su kusma olayı azalır fakat, rötrenin ve çatlamaların artmasına neden olur. Ortam neminden çok etkilenir ve kolay bozulur. Priz süresi kısalacağından bunu önlemek için alçıtaşı miktarı artırılması gerekir. ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Priz: Çimentonun su ile reaksiyona girmesi sonucu başlayan katılaşma olayına denir. Priz Süresi: Standartlara göre priz başlangıcı, 1 saatten az ve 10 saatten çok olmamalıdır. Daha erken veya geç priz alması istenirse katkı maddeleri kullanılabilir. Ayrıca çimento sıcaklığı artarsa priz hızlanır. Sıcaklık düşerse priz süresi uzar, fazla su kullanma priz süresinin uzamasına sebep olur. 10
ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Hidratasyon Isısı: Bağlayıcı maddeler su ile reaksiyon esnasında ısı açığa çıkarırlar. Buna hidratasyon ısısı denir. Bu ısıyla betonun sıcaklık derecesi artar, bazı durumlarda da bu ısı çok yüksek boyutlara ulaşır. Bu durum, beton özelliklerine olumsuz etki yapacağından istenmez. Özellikle kütle betonlarında (örneğin baraj seti) beton dökümünün hızlı bir şekilde yapılması iç sıcaklığı yükseltir. Dozajın yüksek olması da betonun sıcaklık derecesini artırır. Sıcaklık betonun büzülerek çatlamasına ve geçirimli olmasına sebep olur. Hidratasyon ısısını azaltmak için, beton karışımına girecek malzemeleri gölgede saklamak, beton karma suyuna buz ilave etmek, günün serin saatlerinde özellikle akşam üzeri ve gece beton dökmek hidratasyon ısısının azaltılması için alınabilecek tedbirler arasında sayılabilir. ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Hacim Değişikliği ve Rötre: Çimento su ile temas edince hidratasyonun oluşmasıyla çimento hamuru hacminde azalma olur. Bu olaya büzülme veya plastik rötre denir. Su kaybını artıran faktörler rötreyi de artırırlar. Hacim büzülmesinin gerçekleşmesi önlenmezse plastik rötre beton yüzeyinde ince çatlaklar oluşturur. Bu çatlakların oluşmasını önlemek için, buharlaşmayı veya su kaybını en alt düzeyde tutmak gerekir. RÖTREYE SEBEP OLAN ETKENLER Çimento hamurunda kapiler (su emme) ve jel suyu miktarının değişmesi rötreye sebep olur. Çimento miktarı arttıkça rötre artmaktadır. Beton bünyesindeki su kaybı zamanla arttığından rötre olayı bu kayba paralel artmaktadır. Rötre sonucu oluşan çatlaklar önlenmezse her türlü sular beton bünyesine girerek donatının korozyona uğramasına sebep olur. Betonun bileşimine giren agrega iyi ayarlanırsa az boşluklu beton elde edilir ve gereğinden fazla çimento kullanılmaz. ÇİMENTOLARIN ÖZELLİKLERİ Çimento Katkı Maddeleri: Çimentolara belli oranlarda katılan ve betonun özelliklerini değiştiren maddelere katkı maddeleri denir. Katkı maddeleri kullanılarak soğuk veya sıcak havada beton dökülebilir. Daha az su kullanarak beton dayanımı artırılabilir. Erken veya geç priz yapması sağlanabilir. Dış tesirlere dayanıklı beton vb. uygulamalar yapılabilir. ÇİMENTO ÇEŞİTLERİ PORTLAND ÇİMENTOSU: Portland çimentoları çimento klinkeri ve alçı taşı ile birlikte öğütülerek elde edilir veya çimento klinkeri alçı taşı ve ağırlıkça % 10 puzolanik madde ile birlikte öğütülerek elde edilen hidrolik bağlayıcılardır. Puzolanlar tras, cüruf gibi maddeler olup kendi başlarına bağlayıcılık özelliği olmayan ancak ince öğütüldüklerinde rutubetli ortamda ve normal sıcaklıkta puzolanik madde kalsiyumoksit ile birleşerek bağlayıcı özellik taşır. Puzolanların doğal ve yapay olanları vardır. TS EN 17-1 a göre Portland çimentoları 5anasınıfa ayrılır. CEM I Portland çimentosu CEM II Portland-kompoze çimento CEM III Yüksek fırın cüruflu çimento CEM IV Puzolanlı çimento CEM V Kompoze çimento TS EN 197-1 DEKİ DEĞİŞİK ÇİMENTO TİPLERİNE GÖRE ÇİMENTONUN BİLEŞEN MALZEMELERİ ŞU ŞEKİLDEDİR: Ana bileşen, (örn. Portland çimentosu klinkeri); İkinci ana bileşen, (örn. uçucu kül, yüksek fırın cürufu, kalker, silis dumanı); (majör katkılar) Minör ilave bileşen, (örn. uçucu kül, yüksek fırın cürufu, kalker, doğal puzolan) Priz ayarlayıcı, (örn. kalsiyum sülfat; alçıtaşı). Kimyasal katkılar, (örn. pigmentler, hava sürükleyici katkılar). 11
İKİNCİ ANA BİLEŞENİ BELİRTEN HARFLER İSE ŞÖYLEDİR: ÇİMENTO TANIMLAMASI S- granüle yüksek fırın cürufu; D- silis dumanı; P- doğal puzolan; Q- doğal kalsine puzolan; V- silissi uçucu kül; W- kalkersi uçucu kül; T- pişmiş şist; M- yukarıdakilerden ikisi veya daha fazlası L- kalker TS EN 197-1'E GÖRE ÇİMENTO TÜRLERİ TS EN 197-1'E GÖRE ÇİMENTO TÜRLERİ ÇİMENTO MEKANİK VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ TRASLI ÇİMENTOLAR Tras (Puzolan): Puzolanların kendi başlarına bağlayıcılık özelliği yoktur. Fakat başka bağlayıcılarla(kireçveyaçimento)karıştırılınca bağlayıcılık özelliği kazanır. İçinde fazla miktarda koloidal elemanlar (özellikle silis alümin) bulunur. Puzolanların doğal ve yapay olanları vardır. Doğal puzolana tras ismi verilmektedir. Pişmiş kil, uçucu kül, yüksek fırın cürufu belli başlı yapay puzolanlardır. Puzolanlarda en fazla silisyumdioksit (SiO 2 ) bulunmaktadır. Kalsiyumoksit (CaO) ise yaklaşık %4 oranında içinde bulunur. 12
TRASLI ÇİMENTOLAR Aktif volkanik tüfler gibi traslarla normal portland çimento klinkerinin belli oranlarda, bir miktar alçı taşı ile karıştırılarak ince öğütülmek suretiyle elde edilen hidrolik bir bağlayıcıdır. Su altı betonlarında, tünellerin iç kaplamalarında, temel inşaatlarında ve baraj inşaatları gibi kütle beton gereken inşaatlarda kullanılabilir. UÇUCU KÜLLÜ ÇİMENTOLAR Ağırlıkça karşılıklı %10-30 oranında uçucu kül %70-90 oranında TS 19 a uygun portland çimentosunun karıştırılmasından ve portland çimentosu klinkerine bir miktar alçı taşı ilave edilip karışımın birlikte öğütülmesiyle elde edilen hidrolik bir bağlayıcıdır. Uçucu küller beton karışımda şu şekilde kullanılabilirler, Çimentonun belli oranda azaltılarak yerine uçucu kül kullanılması İnce agrega belirli oranlarda azaltılarak yerine uçucu kül kullanılması Hem ince agrega hem de çimentonun belirli oranlarda azaltılarak yerine uçucu kül kullanılması şeklindedir. Türkiye'de termik santrallerden yılda atık maddeolarak8,5 milyon ton civarında uçucu kül elde edilmektedir. Uçucu külün bir bağlayıcı ile birlikte katkı maddesi olarak kullanılması neticesinde puzolonik özelliğinden dolayı mukavemeti arttırdığı ve maliyeti de önemli ölçüde azalttığı tespit edilmiştir. CÜRUF ÇİMENTOLARI Ağırlıkça %85 oranına kadar granüle yüksek fırın cürufu ile Portland çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesiyle elde edilir. Bunlar: BEYAZ ÇİMENTO Bir portland çimento çeşidi olan bu tip çimentoda demiroksit (Fe 2 O 3 ) çok az miktarda bulunur. Sülfatlı Cüruf çimentosu, Demirli Portland çimentosu, Sorel çimentosu, Beyaz Portland çimentosu, Alüminli çimentolar. Fe 2 O 3 ün çok az miktarda olmasından dolayı rengi beyaz olan bu çimento özellikle mimarı ve estetik işlerde kullanılır. RENKLİ ÇİMENTOLAR Beyaz çimentoya %1-5 arasında daha ziyade metal oksitlerden oluşan pigment lerin ilave edilmesi ile elde edilir. Sarı renk için demir oksit hidratesi, Kırmızı, için demir oksit, Yeşil için kromoksit, Mavi için lazurite, Siyah için Magnetik demir oksit, Beyaz için titan oksit katılır. DİĞER ÇİMENTOLAR a) Harç çimentosu: %40 oranında PÇ ile puzolonik maddelerin veya taş unu gibi dolgu maddelerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesiyle elde edilir. Daha çok duvar ve sıva haçları gibi mukavemetin önemli olmadığı işlerde kullanılır. b) Sorel çimentosu: Sorel çimento klinkeri ile MgCl çözeltisinin testere unu veya herhangi bir mineral agrega ile karıştırılmasıyla elde edilen bir hidrolik bağlayıcıdır. Bunlarda silis, alümin ve demir oksit miktarları çok düşüktür. Sorel çimentosu, özel amaçlı bir çimento olup ateşe dayanıklı panellerin üretiminde, statik elektriklenmeden oluşabilecek kıvılcım tehlikesi alan yerlerde, cephaneliklerde ve cephane üretimi yapan fabrikalarda, piroteknik işletmelerinde kullanılmaktadır. 13
DİĞER ÇİMENTOLAR c) Yüksek alüminli çimentolar: Normal portland çimentosu gibi üretilir. Sadece kil yerine alümin bakımından zengin boksit kullanılır. Bileşimleri ve özellikleri bakımından Portland çimentosundan farklıdır. Bileşimi %40 CaO, %40 Al 2 O 3 ve az miktarda Fe 2 O 3 ve SiO 2 den oluşur. Sülfatlı suların etkisine karşı çok dayanıklıdır. ÇİMENTO ŞARTNAMELERİ Türkiyede çimento ile yapılacak deneylerde alınacak sonuçların standartlara uygunluğunu belirleme bakımından şartname değerleri şöyle ifade edilmiştir. PUZOLANLI ÇİMENTOLARIN CEM I (PORTLAND ÇİMENTOSU) NA GÖRE ÜSTÜNLÜKLERİ Bu çimentoların kimyasal mukavemetleri yüksektir. Zararlı sulardan daha az etkilenirler. Puzolanlı çimentolarda hidrotasyon esnasında meydana gelen ısı miktarı çok daha azdır. Bu sebeple baraj gibi kütle beton inşaatlarında ve sıcak havalarda beton dökümü işlerinde tercih edilir. Bu çimentolarla geçirimliliği daha az olan beton ve harç elde edilir. Bu çimentolarla donmaya karşı daha dayanıklı beton elde edilir. Puzolanların çimentoya karıştırılması ile bağlayıcı maddelerin maliyeti azalır. PUZOLANLI ÇİMENTOLARIN SAKINCALARI Puzolanların çimentoya karıştırılması ile mekanik mukavemetleri ilk günlerde azalır. Son mukavemetleri bakımından diğer çimentolardan farkı yoktur. Puzolanlı çimentolar soğuk havada kullanılmaya elverişli değildirler. Puzolanlı çimento kullanılarak üretilen betonlarda gerekli muhafaza şartlarının daha uzun müddet tatbik edilmesi gerekir. PÇ DA ARANAN ÖZELLİKLER Çimentonun su ile reaksiyon sonucu aşırı genleşme yapmaması arzu edilir. Çimento mukavemetinin yüksek olması arzu edilir. Priz süresinin normal olması arzu edilir. Ayrıca betonun erken yada geç mukavemet kazanması, hidrotasyonısısının az veya çok olması ve kimyasal etkilere dayanıklı olması arzu edilebilir. Bu durumda çimentonun inceliği, kimyasal bileşimi ve katılan alçıtaşı miktarlarıyla istenilen özellikte üretim yapılabilir. ÇİMENTO ÇEŞİTLERİ VE KULLANILDIKLARI YERLER PORTLAND ÇİM. 325 (PÇ 325) Katkılı Portland Çim. 325 KPÇ 325 PORTLAND ÇİM. 400 (PÇ 400) PORTLAND ÇİM. 500 (PÇ.500) YÜKSEK FIRIN CÜRUF ÇİMENTO a)demir Portland Çim. (DPÇ325) b)cüruf Çim. 325 (CÇ 325) Normal yapı işleri Yüksek Başlangıç Dayanımı, Kalıp alma süresini kısaltma ve soğuk havada beton dökme imkanı Çok yüksek başlangıç dayanımı kalıp alma süresinin daha fazla kısaltılması, donma derecesine yakın soğukta beton dökme imkanı. Yüksek hidratasyon ısısı nedeniyle kütle beton dökümüne elverişli değildir. Fiyatı daha yüksek. Özellikle büyük kitleli yapı elemanları için elverişli. Cüruf çimentosu 325 betona az zarar veren zararlı sular (asit etkili zeminler) içindeki yapı elemanlarına uygun. Soğukta beton dökmeye elverişli değildir. TRASLI ÇİMENTOLAR Uzun zaman rutubetli olarak muhafaza edilebilecek yapı elemanları. Örneğin: Temeller, istinat duvarları, kazıklar, barajlar, kanallar bentler için elverişli, süratle kuruma eğilimli, soğukta beton dökmeye elverişli değildir. 14
ÇİMENTOLARIN DEPOLANMASI Üretim merkezlerinde torbalanmış çimentoların depolanma şartları ve depolanma süreleri mukavemetini olumsuz yönde etkileyebileceği için depolanma önemlidir. Çimentolar depolanırken şu hususlara dikkat edilmelidir. Akarsu ve su birikintisi olan yerlerden uzak olmalıdır. Depo döşemelerinin yüksek olması ve duvarlarda nem bulunmaması ayrıca depo içinin havasız olmaması gerekir. Açıkta bulunacak çimentoların üzeri ve çevresi hava almayacak şekilde naylonla kapatılmalıdır. Depolarda istifler duvardan en az 10 cm. uzakta torbalar arasında boşluklar kalmayacak şekilde yapılmalı ve 12 sıradan fazla üst üste konulmamalıdır. Büyük depolarda istiflenecek çimentolar cinslerine göre ayrı ve ilk gelen önce kullanılacak şekilde istiflenmelidir. Beton döşeme üzerine çimentolar ahşap ranza kullanılarak istiflenmeli, üzerleri branda bezi ile örtülerek bir miktar kireç tozu serpiştirilmelidir. Çimentoların depolanmasında bekleme süreleri Portland çimentolarında; 3ay olması halinde %10-20, 6 ay olması halinde %20-30 kadar mukavemetlerini kaybedileceği dikkate alınmalıdır. Küçük şantiyelerde çimento ambarı yapılmayacak ise çimentolar ahşap ranza üzerine istiflenip üstleri ve altı yağmur geçirmeyen örtü ile örtülüp su ve rutubetten korunmalıdır. ÇİMENTO DENEYLERİ Normal kıvam deneyi, Prize başlama ve sona erme sürelerinin tayini, Çimento yalancı prizinin tayini, Çimento hacim sabitliği deneyi, Kaynatma deneyi, Soğuk su deneyi, Çimento özgül ağırlığının tayini, Hacim genleşmesi tayini, Çimento inceliği tayini, Eğilme ve çekme mukavemet tayini, Basınç mukavemet tayini, Özgül alan tayini, Hidratasyon ısısı tayini, Kuru çimentonun çözülme ısısının tayini, Hidrate olmuş çimentonun asitte çözülme ısısının tayini, AGREGALAR BETON TEKNOLOJİSİ AGREGALAR Kum, çakıl, kırmataş, curuf gibi çeşitli büyüklükteki taneli malzemelere agrega denir. Agregalar bağlayıcılar yardımıyla beton yapımında kullanılırlar ve betonun yaklaşık %70-75 ini oluştururlar. Agregaların özellikleri kendisinden yapılan betonun özelliklerine de aynen yansır. Yani kendi özellikleri iyi olan agrega ile yapılan betonun özellikleri de iyi olur. AGREGA AGREGA ÇEŞİTLERİ Agregalar doğada, doğal olarak bulundukları gibi iri taş parçalarının konkasör adı verilen taş kırma makinalarında kırılması sonucunda da elde edilebilirler. Konkasörde elde edilen agreganın irisine kırmataş incesine de kırma kum denir. Kırmataş ve kırmakum a mıcır adı verilir. 15
MICIR NUMARALARI VE ÇAPLARI Mıcır Üzerinde kaldığı elek çapı (mm) Geçtiği en küçük elek çapı (mm) 1 No 4 12 2 No 12 24 3 No 24 30 4 No 30 40 ÇIKARILDIKLARI YERE GÖRE SINIFLANDIRMA Akarsu yatakları, Deniz, Buzul, Teras agregası olarak gruplandırılır. DERE AGREGALARI Akarsu yataklarındaki agrega ocakları en çok rastlanan ve genellikle en fazla arzu edilen kaynaklardır. Çünkü : Parçalar genellikle yuvarlaktır. Akıntı dolayısıyla agregalar ufalanmakta ve uygun bir granülometriye sahip olmaktadır. Sürüklenme sırasında meydana gelen aşınmalar zayıf parçaların ufalanarak kısmen elenmesini sağlamaktadır. Doğal agregalardan en iyi malzemeler derelerden elde edilendir. Bunlar, temiz düzgün tanelerden oluşur. Kompasiteleri yüksek olduğundan beton dayanımına etkileri fazladır. DENİZ AGREGALARI Bunlar tekdüze taneli ve genellikle ince malzemelerdir. Deniz kenarındaki midye, istiridye kabukları bazı durumlarda sorun çıkarırlar. Bunlar agreganın yerleşmesini güçleştirir. Tane dayanıklılığını düşürür, bazen de düşük dayanımlı taneler oluştururlar. TERAS AGREGALARI Yamaç birikintileri dik ve yüksek yamaçlardan kayan ve kopan kaya parçalarının dipkısımda birikmesiyle meydana gelir. BUZUL AGREGALARI Buzul depoziteleri kuzey paralel dereceleri ile yüksek rakımlarda bulunmaktadır. Bunlar, buzul depoziteleri, gerçek ve nehir buzul depozitleri olmak üzere ikiye ayrılırlar. Gerçek buzul depoziteleri akarsu hareketlerine maruz kalmadıklarından çok fazla üniformluluk gösterirler. Dolayısıyla beton agregası olarak kullanılmaya elverişli değildirler. Nehir buzulu depozitelerinde ise, genellikle uygun agrega malzemesi elde edilebilir. 16
BİRİM AĞIRLIKLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA a) Hafif Agregalar: b) Ağır Agregalar: c) Normal Agregalar: HAFİF AGREGALAR Birim ağırlığı 2,4 ton/m 3 ten küçüktür ve hafif beton elde etmek için kullanılırlar. Bu agregaları sünger taşı, (Ponza bims), volkan tüfleri, diyatamit, yüksek fırın cürufu, ve genleştirilmiş kil, perlit, şist vb. isimler altında sıralayabiliriz. AĞIR AGREGALAR İhtiyaca göre ağır beton elde etmek için kullanılırlar. Birim ağırlıkları 2,8 ton/m 3 ten büyüktür. Örneğin, doğal ağır agregalar arasında barit, manyetit, hematit, limonit sayılabilir. Yapay ağır agregalara ise, demir ve çelik hurdasını örnek verebiliriz. NORMAL AGREGALAR Birim ağırlıkları 2,4-2,8 ton/m 3 arasında olan agregalardır. Uygulamada en çok kullanılan agrega çeşididir. BOYUTLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA a) İnce agregalar (kum): b) İri agregalar (çakıl ): c) Karışık (Tüvenan) Agregalar: İNCE AGREGALAR (KUM) Doğal kum, kırma kum veya bunların karışımından elde edilen 4 mm çaplı elekten alta geçen malzemelerdir. 17
İRİ AGREGALAR (ÇAKIL ) Kırmataş, çakıl veya bunların karışımından elde edilen ve 4 mm çaplı eleğin üstünde kalan malzemelerdir. KARIŞIK (TÜVENAN) AGREGALAR Doğal agrega ocağından doğrudan doğruya elde edilen elenmemiş ince ve iri agrega karışımıdır. Standartlar ve şartnameler zorunlu kalmadıkça karışık agrega kullanılması istenmemektedir. AGREGALARDA ARANILAN ÖZELLİKLER Agregalar, sert, sağlam aşınmaya dayanıklı su etkisiyle yumuşamayan ve dağılmayan, donmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Çimento bileşenleriyle zararlı bileşikler meydana getirmemeli ve donatının korozyona karşı korunmasını tehlikeye düşürmemelidir. Tane büyüklükleri ve dağılımı kullanım amacına uygun olmalıdır. Agregaların şekilleri ve yüzey dokusu iyi olmalıdır. Çakıllarda ana kaya az boşluklu olmalıdır. Çakıllarda yabancı madde oranı olarak, toprak % 5, kömür % 1, Kil ise ; iri agregada % 0,25, ince agregada % 5, Silt ise,%1 den fazla olmamalıdır. AGREGA STANDARTLARI Tane Şekli: 8 mm üzerindeki yassı ve uzun taneler ağırlıkça %50 den çok olmalıdır. Tanenin en büyük boyutunun küçük boyutuna oranı 3 den büyük olan tanelere kusurlu tane denir Tane Dayanımı: Bilyeli tamburla 100 dönüş sonunda ağırlıkça max %10, 500 dönüş sonunda max %50 olacak (TS EN 1097-2). Dona Dayanıklı: (Sodyum Sülfat) İnce agregalarda max % 15 kaba agregalarda max %18 (TS EN 1367-1). Yıkanabilir Maddeler: 63 mikron elekten geçen 0/4 mm arası max %4, 1/4 mm arası max %3, 2/8 mm arası max 24/63 mm arası max %0.5 (TS EN 933-10 ). Organik Kökenli Maddeler: Sodyum Hidroksit ile yapılan deneyde sıvı rengi sarı, kahve rengi veya kırmızı olmayacak (TS EN 1744-1). Sertleşmeye Zarar Veren Maddeler: Şeker, mika ve çözünen tuzlar mevcut olmayacak (TS 706 EN 12620+A1 ). İnce agrega ile yapılan betonun basınç dayanımı, karşılaştırılmalı beton basınç dayanımının %85 inden daha düşükse, agregada betonun serleşmesine zarar veren maddeler bulunduğu varsayılır 18
AGREGALARIN POROZİTE VE NEM DURUMU Kükürtlü Bileşenler: SO3 olarak saptanan sülfat miktarı max %1 (TS EN 1744-1). Kükürtlü Bileşenler (alkali sülfatları, jips ve anhidirit gibi) betona zararlıdır. Çeliğe Zarar Veren Maddeler: Suda çözülen klorürler klor olarak saptandığında, max %0.2 olacak (TS EN 1744-1 ). Alkali Agrega: Alkali hidroksit ile reaksiyona girebilen silisli mineraller (kristobatit, tiridimit, opal vb. taşlar opalli kumtaşı, obsidiyen, çakmaktaşı vb) bulunmayacak (TS-2517). Kaba agrega tanelerinin boşluklarının (porozitesinin) az olması bu tanelerin mukavemetinin genelde yüksek bir değer almasına sebep olur. Porozitenin yüksek olması ise, agreganın donmaya ve çevre etkilerine dayanıklılığını azaltır. Agregaların % 12denazsu emmesi normal kabul edilir. Boşluklu malzemelerin donmaya karşı dayanıklı olması için doyma derecelerinin % 80 den küçük olması gereklidir. DOYGUNLUĞUNA GÖRE AGREGA TANELERİ Tam kuru taneler: Bünyelerinde hiçbir şekilde su olmayan tanelerdir. Kuru yüzeyli taneler: Tane yüzeyi tamamen kuru fakat, tanelerin içindeki boşluklarda bir miktar su bulunan tanelerdir. Doygun kuru yüzeyli taneler: Yüzeyleri ince bir film tabakası şeklinde nemli olan fakat tane içindeki boşlukların tamamen suyla dolu olduğu tanelerdir. Tamamen ıslak taneler: Hem tane yüzeyleri ıslak hem de içindeki bütün boşlukları suyla dolu olan tanelerdir. AGREGANIN RUTUBET DURUMU Tam Kuru Kuru yüzeyli Tam ıslak Doygun kuru yüzeyli AGREGALARIN BİRİM AĞIRLIKLARI Birim ağırlık bilinen bir hacmi dolduran ağırlığın o hacme oranı şeklinde tanımlanabilir. Birim ağırlık: a. Sıkışık birim ağırlık b. Gevşek birim ağırlık olmak üzere iki çeşittir. Hacmi belli olan birim ağırlık kaplarından biri alınır. Belli değilse su ile doldurularak hassas bir şekilde belirlenir. Gevşek birim ağırlığı belirlenecekse malzeme hacmi bilinen kaba herhangi bir sıkıştırma yapmadan yerleştirilir. Daha sonra kap ile birlikte tartılır vedara düşülür. Ardından tartılan ağırlık hacme bölünerek gevşek birim ağırlığı bulunmuş olur. Sıkışık birim ağırlık bulunurken ise, kap üç safhada ve her safha için 25 kez şişlenerek doldurulur ve kap ile birlikte tartılarak dara düşülür. Ardından tartılan ağırlık hacme bölünerek sıkışık birim ağırlığı bulunmuş olur. Aşağıdaki faktörler birim ağırlık deneyi sonucunu etkiler. Granülometrinin uygun olmaması boşluğu artıracağından birim ağırlığı düşük olur. Sıkışık birim ağırlıkta sarsma veya şişleme uygulanacağından birim ağırlık değeri büyük çıkar. Özgül ağırlık ne kadar büyükse birimdeki ağırlık artacağından birim ağırlıkta artacaktır. 19
AGREGALARIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI Agregaların özgül ağırlığı (ÖA) gerçek birim hacmine karşılık gelenağırlığı olarak tanımlanır. Agregaların özgül ağırlığı beton karışım hesaplarının yapılması için gereklidir. ÖZGÜL AĞIRLIK DENEY DÜZENEĞİ ÖA= W1 / (W1+W2-W3) W1 : Numunenin ağırlığı W2 : Su ile dolu ölçü kabının ağırlığı W3 : İçine numune konmuş, su dolu kabın ağırlığı AGREGALARIN DONMAYA KARŞI DAYANIKLILIKLARI Amaç agregaların donmaya karşı dayanıklı olup olmadığını saptamak için deney yapılır. NaSO 4 (Sodyum Sülfat) çözeltisi ile, Dondurma yöntemi uygulayarak Agregaların donmaya karşı mukavemetleri saptanır. AGREGALARDA GRANÜLOMETRİ (TANE BÜYÜKLÜĞÜ DAĞILIM) Agrega yığınında bulunan tanelerin oranlarının belirlenmesine granülometri denir. Kaliteli yani, yüksek mukavemetli beton üretebilmek için agrega boyutları çok önemlidir. Bunun için granülometrik bileşim bulunmalıdır. Bulunan değerlere göre en az boşluklu beton için hangi agregadan hangi oranda alınacağı belirlenir. Agregada en büyük tane miktarı D ile gösterilir. Dmax seçiminde çeşitli kriterler vardır. D` yi mümkün oldukça büyük almamız gerekir. Böylece karışıma giren su ve çimento miktarı azalır ve mukavemet artar. Yığın içindeki agregada değişik büyüklükte taneler vardır. Biz granülometri yoluyla bu tanelerin yığın içindeki oranlarını belirleriz. Agrega tanelerinin oranları betonun özelliklerine önemli bir derecede etkir. Bu yüzden granülometriyi tespit ereriz, standartlarla karşılaştırırız. Şayet uygun değilse çeşitli yöntemlerle granülometriyi uygun hale getiririz. AGREGALARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Mekanik mukavemetleri yüksek olan agregalar ile üretilen betonların da mukavemeti yüksek olur. Mekanik mukavemetin kontrolü için en uygun yol basınç mukavemetini ölçmektir. Agregaların basınç mukavemetleri betona göre oldukça yüksektir. Beton mukavemeti normal dayanımlı betonlar için maksimum 250 kgf/cm 2 (25 MPa), yüksek dayanımlı betonlar için, 500 kgf/cm 2 (50 MPa), iken agrega dayanımı çeşitlerine göre 3500 kgf/cm 2 ye (350 MPa), kadar çıkabilmektedir. AGREGALARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Bilyeli tamburla 100 dönüş sonunda ağırlıkça max %10, 500 dönüş sonunda max %50 olacak (TS EN 1097-2). Agregaların basınç mukavemeti için çelik bir silindir içine bir miktar iri agrega yerleştirilir, basınç uygulanır ve ufalanma miktarı ölçülür. Türkiye de yaygın olarak kullanılan yöntem Los Angeles deneyi ile agregalardaki aşınmanın saptanmasıdır. Los Angeles aleti içine agrega ile birlikte çelik toplar standart şekilde atılır 100 ve 500 devir sonucu ufalanmalara bakılır. 100 devir sonucu ufalanma % 10 dan az ise ve 500 devir sonucu ufalanma % 50 den az ise beton yapımı için uygun olduğuna karar verilir. 20
AGREGALARA ZARARLI MADDELERİN ETKİSİ Bağlayıcının ayrışmasına, Bağlayıcının genişleyerek betonun parçalanmasına, Bağlayıcının genişleyerek betonun kabul edilebilir sınırdan fazla derecede çatlamasına, Çimento hamuru ve agrega arasında yapışmayı engelleyerek geçiş bölgesindeki mukavemetin zayıf olmasına, Agregalardaki yumuşak ve mukavemeti zayıf tanelerde beton mukavemetinin zayıf olmasına sebep olabilirler. Bu sebeple bu problemlerle karşılaşmamak için agregalara ilgili deneyler yapılarak uygun oldukları taktirde beton yapımında kullanılmalıdır. AGREGA DENEYLERİ Agregalardan numune alma Fiziksel özelliklerinin belirlenmesi için yapılan deneyler Mekanik özelliklerinin belirlenmesi için yapılan deneyler Agrega içinde, betona zarar veren (zararlı) maddelerin belirlenmesi için yapılan deneyler AGREGALARDAN NUMUNE ALINMASI Agrega deney için agrega ocağından veya hazır yığından numune alınır. Numune alınırken, ocağın veya yığının mümkün mertebe çok yerinden yığını temsil edecek şekilde homojen numune alınmaya çalışılır. Numuneler deneyde kullanılacak miktarlardan fazla alınır. Daha sonra bu miktarlar bölgeç veya çeyrekleme yöntemleriyle azaltılır. Deney için yeteri kadar miktara azaltılan numuneler alınarak deney yapılır. BÖLGEÇ HAZNESİNE DÖKÜLEN AGREGAYI İKİYE AYIRIR. BİR KISMI ALINIR DİĞER KISMI ATILIR BU ŞEKİLDE DENEY İÇİN GEREKLİ NUMUNE MİKTARINA KADAR NUMUNE AZALTILARAK ALINIR. ÇEYREKLEME YÖNTEMİNDE NUMUNE BİR KÜÇÜK YIĞIN HALİNE GETİRİLİR SONRA 4 E BÖLÜNÜR. KARŞILIKLI İKİ KISMI ATILIR. SONRA KALAN KISIM TEKRAR YIĞIN HALİNE GETİRİLİR. TEKRAR DÖRDE BÖLÜNÜR KARŞILIKLI İKİ ÇEYREK ATILIR BU ŞEKİLDE DENEYDE GEREKLİ NUMUNE BULUNANA KADAR DEVAM EDİLEREK GEREKLİ MİKTAR BULUNUR. ELEK SİSTEMLERİ Türkiye de Yaygın Olarak Kullanılan Kare Delikli Elek Sistemi (TS 706 EN 12620 ) Bu sistemde elek göz açıklıkları: (125), (90), (63), (31.5), (16), (8), (4), (2), (1), (0.5) ve (0.25) mm. dir. 21
AGREGALARDA GRANÜLOMETRİ (TANE BÜYÜKLÜĞÜ DAĞILIM) Agrega yığınında bulunan tanelerin oranlarının belirlenmesine granülometri denir. Tane Büyüklüğü Dağılımı Tayini İçin Gerekli Min. Deney Numunesi Miktarları Kaliteli yani, yüksek mukavemetli beton üretebilmek için agrega boyutları çok önemlidir. Bunun için granülometrik bileşim bulunmalıdır. Bulunan değerlere göre en az boşluklu beton için hangi agregadan hangi oranda alınacağı belirlenir. Agregada en büyük tane miktarı D ile gösterilir. Dmax seçiminde çeşitli kriterler vardır. D` yi mümkün oldukça büyük almamız gerekir. Böylece karışıma giren su ve çimento miktarı azalır ve mukavemet artar. En Büyük Tane Büyüklüğü (mm) Deney Numunesi Miktarı (kg) 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 63 0,5 0,5 0,5 0,5 2 2 8 10 20 Yığın içindeki agregada değişik büyüklükte taneler vardır. Biz granülometri yoluyla bu tanelerin yığın içindeki oranlarını belirleriz. Agrega tanelerinin oranları betonun özelliklerine önemli bir derecede etkir. Bu yüzden granülometriyi tespit ederiz, standartlarla karşılaştırırız. Şayet uygun değilse ilerdeki konularda belirtilen yöntemlerle granülometriyi uygun hale getiririz. AGREGANIN TANE BÜYÜKLÜĞÜ DAĞILIMI DENEYİNİN YAPILIŞI Elek Sarsma Makinesi ve Elekler Deney için malzeme TS 706 EN 12620+A1 ye uygun olarak alınır. Numune 105 5 derece etüvde değişmez ağırlığa gelinceye kadar kurutulur (24 saat). Etüvden çıkarılan numune oda sıcaklığına gelinceye kadar bekletildikten sonra, 0.1 gr duyarlılıktaki terazide tartılır. Daha sonra analizi için en üst eleğe boşaltılır. Elek sarsma makinası 10 dk. çalıştırılır. Sonra eleklerde malzeme kalmayacak şekilde temizlenir. Her elek üzerinde kalan malzeme tartılarak sonuçlar Tabloda gösterilir. AGREGA ELEK ANALİZİ SONUÇLARI AGREGA İNCELİK MODÜLÜNÜN HESAPLANMASI Elek analizi deneyi sonucu her elek üzerinde kalan agregaların yığılımlı ağırlık yüzdeleri toplanarak yüze (100) bölünmesi ile incelik modülü (İM) bulunur (Tablo da 5.sütuna karşılık gelir). Tablodaki değerlere göre incelik modülü şöyle hesaplanır. İM= 0+20+36+55+74+83+95+98 = 461/100 = 4,61 şeklinde bulunur. Kümülatif Kalan % (Toplam) 461 İM= 4,61 100 100 Not : En son tepside kalanların toplanmayacağı unutulmamalıdır. TS 802 ye göre en büyük tane çapı 32 mm olan beton agregası için incelik modülü 3,30 ile 5,48 arasında değişmektedir. 22
İNCELİK MODÜLÜNÜN YORUMLANMASI İncelik modülü sıfır ile granülometri deneyinde kullanılan elek sayısı arasında değerler alabilir. Yani yukarıdaki örnekte 0 ile 8 arasında olabilir. incelik modülü sonucu şu şekilde yorumlanır. Değer büyükse elekler üzerinde kalan malzeme çoktur. Yani malzeme iridir. Değer küçükse malzemenin çoğu eleklerden geçmiştir. Yani malzeme incedir. GRONULÜMETRİ SINIR DEĞERLERİ GRANÜLOMETRİ EĞRİLERİNİN ÖZELLİKLERİ Sürekli artan eğrilerdir. Yatay kısımları olabilir (bir elekte hiç malzeme kalmamışsa) fakat azalan kısımları olamaz. Granülometri eğrileri üst sınıra yakınsa daha çok ince, alt sınıra yakınsa daha çok iri malzemeye sahiptir denilir. Farklı iki agreganın granülometrilerini bulup (A) ve (B) şeklinde grafiklerini çizsek, daha sonra bu malzemelerden belirli oranlarda alıp bileşimin granülometrisini bulsak, eğri A ve B eğrileri arasında çıkar. GRANÜLOMETRİSİ BİLİNEN İKİ AGREGANIN KARIŞTIRILMASINDAN OLUŞAN 3. AGREGANIN GRANÜLOMETRİSİNİN BULUNMASI. Granülometrisi bilinen iki agrega sınıfı karıştırıldığında oluşan agrega yığınının granülometrisi kendini oluşturan iki sınıf agreganın granülometrilerinden hesaplanabilir. Granülometrisi bilinen iki sınıf agrega R ve D olsun ve biz bu karışımdan oluşacak sınıfa Z sınıfı diyelim ve Z sınıfının granülometrisini hesaplayalım. Karışımdaki R agregasının oranı (r /100) ile, D agregasının oranı (d/100) ile gösterilirse, Z = [R. (r /100)] + [D. (d/100)] den granülometri bulunur. R agregasından % 60 D agregasından % 40 oranında kullanarak yeni karışımın granülometrisini hesaplayalım. R İNCELİK MODÜLÜ= 4,74 R DEN % 60 D İNCELİK MODÜLÜ= 5,86 D DEN % 40 İSE, Z NİN İNCELİK MODÜLÜ Z= [4,74.(60/100)]+ [5,86.(40/100)] Z= 2,844+2,344 = 5,188 ŞEKLİNDE BULUNUR. GRANÜLOMETRİ SINIR EĞRİLERİNİN YORUMLANMASI Granülometri deneyinden sonra Dmax belirlendikten sonra o karışımın Dmax a göre mukayese edileceği sınır eğrisi sınırlarına bakılır.en büyük tane çapına (Dmax a) göre sınır eğrileri (8),(16),(31.5) ve (63) mm şeklindedir. A, B, C, diye verilen sınır eğrilerinde B,C arası bölgede çıkan granülometriye kullanılabilir denir. Fakat A, B arası istenilen karışımdır. Yani en uygun granülometriyi verecektir. Karışım sonucu çizilen eğrinin büyük bir kısmı bölge içinde kalırsa karışım yine kullanılabilir. Fakat önemli işlerde bölge dışına çıkan kısım için tedbir alınması tavsiye edilir. Karışımın çizilen eğrisinin bölge değiştirmemesi ani çıkış iniş yapmaması ve sınır eğrilerine paralel gitmesi istenir. Bütünbunlarenazboşluklu betonu elde etmek içindir. 23
STANDARDA UYMAYAN KARIŞIMIN STANDART HALE GETİRİLMESİ Kaliteli bir beton üretebilmek için granülometrinin önemini vurgulamıştık. Bir yığında bulunan agregalar çok ender olarak granülometriye uygundur. Genellikle elek analizi yapılarak uygunluğuna karar verilir. Agregalar genellikle birkaç sınıf halinde depolanır. Depolanan bu agregalardan ne oranda kullanılarak beton yapılacağına değişik yöntemler kullanarak karar verilir. Bazen olur ki bu agregalarla uygun granülometri bulunamayacağına karar verilebilir. Bu durumda yığına farklı bir agrega katılması da gerekebilir. Granülometrik karışımın standartlara uygun hale getirilmesi için birçok yöntem vardır. Bunlardan incelik modülü yöntemi ve deneme yanılma yöntemleri incelenecektir. İNCELİK MODÜLÜ YÖNTEMİ Dmax seçilerek seçilen Dmax için şekil (Granülometriden) sınır değerleri alınır (Granülometri sınır değerleri grafiğinden) ve bu sınır değerleri için incelik modülü hesaplanır alt ve üst sınır için ayrı ayrı. Daha sonra bu sınırlar arasında kalacak şekilde karışım için bir incelik modülü seçilir. Seçilen bu incelik modülü için, karışım oranları tekrar belirlenir. Örnek olarak granülometrik bileşimi uygun olmayan R ve D agregaları için incelik modülü yöntemiyle uygun karışım oranlarını bulalım. A VE B SINIR EĞRİLERİNİN İNCELİK MODÜLLERİ 5,48 VE 4,2 ŞEKLİNDEDİR. R AGREGASININ İNCELİK MODÜLÜ3,94, D AGREGASININ İNCELİK MODÜLÜ İSE 5,98 OLARAK HESAPLANIR VE KARIŞIMIN İNCELİK MODÜLÜSEÇİLİR. BİZ 4,8 SEÇELİM. KK = [R. (R /100)] + [D. (D/100)] 4,8 = [3,94. (R /100)] + [5,98. (D/100)] R+D = 100 DÜR. D =100-R İSE 4.8 = 3,94.R/100 + 5,98 (100-R/100) 2,04 R = 118 = 57,8 58 ALINIR. R= % 58 D = 100-58=% 42 R AGREGASINDAN %58 D AGREGASINDAN %42 ŞEKLİNDE KARIŞIM HAZIRLADIK MI İNCELİK MODÜLÜ4,8 OLACAKTIR. BU ŞEKİLDE KARIŞIMI TEKRAR DÜZENLEYELİM. 24
13.06.2014 Teknik Terimler Agreganın En Büyük Dane Çapı : Betonun fiziksel özelliklerine tesir edecek miktarda agrega içerisinde mevcut olan en büyük dane ebadıdır. İncelik Modülü (İnce Agrega İçin ) : Elekler üzerinde kalan malzemenin kümülatif yüzdeler toplamının yüze bölünmesiyle elde edilen ve agreganın inceliğini veya kalınlığını ifade eden bir sayıdır. Mutlak Hacim Esası (metodu) :1m 3 betonu teşkil eden malzeme ağırlıklarının, özgül ağırlıklarına bölünmesiyle elde edilen (Mutlak) hacimleri, beton karışım hesabında esas alan metottur. Ortalama Basınç Dayanımı : En az 3 adet beton silindir veya küpün basınç dayanımının ortalamasıdır. Su/Çimento Oranı: 1m 3 sıkışmış beton içindeki su ve çimentonun ağırlıkça oranıdır. TANIM Önceden belirlenen özellik ve dayanımda beton üretebilmek için; istenilen kıvam ve işlenebilme özelliğine sahip; yeterli dayanım ve dayanıklılıkta olan, kaliteden ödün vermeden, en ekonomik betonu elde edebilmek için; karışıma girecek su, çimento, agrega, hava ve gerektiğinde katkı maddesi miktarını belirlemek amacıyla yapılan hesaplara Beton Karışım Hesapları denir. Beton karışım hesapları ile ilgili özellikler standartlarla belirlenmiştir. Türkiye de TS 802 standardında bu bilgiler mevcuttur. Teknik Terimler Betonun Birim Ağırlığı: 1m 3 sıkışmış taze beton ağırlığıdır. Karışım hesabı için çeşitli metotlar vardır. Biz hesaplarımızda mutlak hacım metodunu kullanacağız. 1m 3 beton harman ağırlığı genellikle aşağıdaki sıraya göre bulunur. 1-) Maksimum su/çimento (W/C) oranı (W=Water C=Cement), 2-) Minimum çimento miktarı; 3-) Hava miktarı, 4-) Çökme (kıvam), 5-) Maksimum agrega boyutu (Dmax), 6-) Mukavemet, 7-) Katkılar, özel tipteki çimentolar ve agregalar gibi projenin tamamlanmasıyla ilgili diğer isteklerdir. Karışım Hesabında Kullanılan Bazı Teknik Terimler Teknik Terimler Kuru Özgül Ağırlık : Boşlukları ve yüzeyi kuru durumdaki agreganın özgül ağırlığıdır. Doygun, Yüzey Kuru Özgül Ağırlık : (D.Y.K.) İç boşlukları su ile doymuş, yüzeyi kuru durumdaki agreganın özgül ağırlığıdır. Absorbsiyon Yüzdesi : Doygun, Yüzey kuru durumdaki agreganın, kuru ağırlığına göre ihtiva ettiği su yüzdesidir. Rutubet Yüzdesi : Rutubetli bir agreganın, kuru ağırlığına göre ihtiva ettiği su yüzdesidir. Agreganın Gevşek Birim Ağırlığı : Gevşek olarak yerleştirilmiş 1 m 3 agreganın ağırlığıdır. Agreganın Sıkışık Birim Ağırlığı : Şiş veya başka bir yöntemle sıkıştırılmış 1 m 3 agreganın ağırlığıdır. Yukarıdaki verilenlerin haricinde, aşağıdaki malzeme özelliklerinin bilinmesi de gerekir. 1-) Kaba agreganın kuru özgül ağırlığı ve su absorpsiyon % si, 2-) İnce agreganın kuru özgül ağırlığı ve su absorpsiyon % si, 3-) Kaba agreganın kuru, sıkışık birim ağırlığı, 4-) İnce agreganın incelik modülü, 5-) Çimentonun özgül ağırlığı, 6-) İnce ve kaba agreganın rutubet % leri. 1
13.06.2014 Beton Karışım Hesabında İzlenecek Yol Örneğin; bmin = 25 cm ise, Dmax 25.(1/5) = 5 cm. tmin = 5 cm ise, Dmax 5.( 3/4 ) 4 cm. hmin = 10 cm ise, Dmax 10.(1/3) 3 cm. mmin = 3 cm ise, Dmax 3.( 2/3 ) = 2 cm. Ayrıca en büyük dane boyutu Dmax seçiminde Tablo 2. den faydalanılabilir. Projeden, malzemeden gerekli veriler alınır Beton karışım hesabı yapılırken; Betonun döküleceği elemanın boyutları Elemanın maruz kalacağı çevresel etkiler (sülfat ve klorür gibi zararlı kimyasal etkiler, donma-çözülme, ıslanma-kuruma,) Elemanın sahip olması gereken geçirimsizlik, dayanım, dayanıklılık, yoğunluk, işlenebilme, vb. özellikleri göz önünde bulundurulur. 1. Agrega en büyük tane büyüklüğünün seçilmesi Aşağıda verilen ve en büyük tane büyüklüğü farklı agregalar için gösterilen tane dağılımları Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3 ve Şekil 4 de gösterilen 3 numaralı ve 4 numaralı bölgelerde bulunacak şekilde seçilmelidir. 3 numaralı bölgeye düşecek tane dağılımları, uygun bölge olduğu için, tercih edilmelidir. Bunun mümkün olmaması halinde 4 numaralı kullanılabilir bölgeye düşen tane dağılımları kullanılmalıdır. Zorunlu durumlarda 2 numaralı bölgeye düşen kesikli tane dağılımları da kullanılabilir. 5 numaralı bölgeye düşen tane dağılımları kullanılmamalıdır. 1. Agrega en büyük tane büyüklüğünün seçilmesi 2. Tane büyüklüğü dağılımı (granülometri) seçimi Agrega en büyük tane büyüklüğü, Aksi belirtilmedikçe maksimum dane çapının seçiminde aşağıdaki kriterler dikkate alınır ve bunlardan en küçük olanı seçilir. En dar kesite ait kalıp genişliğinin 1/5 ini, Döşeme derinliğinin 1/3 ünü, Donatılı betonda en küçük donatı aralığının 3/4 ünü aşmayacak tarzda seçilmelidir. Bunların dışında beton pompa ile iletilecek ve dökülecekse betonda kullanılacak agreganın en büyük tane büyüklüğü pompa borusu iç çapının 1/3 ünü aşmamalıdır. Pas payının 2/3 ünden küçük olmalı Çizelge 1. Çeşitli yapı elemanları için kullanılacak agrega en büyük tane büyüklükleri 2
13.06.2014 2. Tane büyüklüğü dağılımı (granülometri) seçimi Çevresel etki sınıfları Su/çimento oranı, betonun (katkılı veya katkısız) dayanım sınıfı ve maruz kalacağı dış etkilerin şiddeti ile ilişkilidir. TS EN 206-1 de yer alan farklı iklim şartlarına ve çevre etkilerine maruz kalan betonlarla ilgili kısımda betonun içinde bulunacağı çevre etki sınıfı belirlenmeli ve bu sınıfa uygun en az çimento dozajı, en düşük karakteristik basınç dayanımı ve en büyük s/ç oranı gibi parametreler belirlenmelidir. Çizelge 2. Çevresel etki sınıfları (TS EN 206-1) 2. Tane büyüklüğü dağılımı (granülometri) seçimi Agreganın tane sınıflarına ayrılması Beton imalatında kullanılacak olan agrega tüvenan olarak değilse, beton yapımı sırasında agreganın karıştırıcıya, genellikle 3 tane, 4 tane veya 5 tane sınıfına ayrılmış olarak koyulacağı karışım hesaplarında göz önünde bulundurulmalıdır. Bu hususta Çizelge 4 ten yararlanılmalıdır. Çizelge 4 te verilen agrega tane büyüklüğü sınıfları, uygulanması gereken en az sınıflardır. Gerekli durumlarda tane sınıfı müşterinin izniyle artırılabilir veya azaltılabilir. Bununla birlikte Çizelge 4 te verilen agrega tane büyüklüklerinden başka diğer elek göz açıklıkları da gerekli görüldüğünde agrega tane büyüklüğü dağılımı ve sınıflandırması için kullanılabilir. 2. Tane büyüklüğü dağılımı (granülometri) seçimi Pompa ile iletilecek betonda granülometri eğrileri Agreganın tane sınıflarına ayrılması 3
13.06.2014 Hedef Basınç Dayanımının seçilmesi 3. Su / çimento oranının (s/ç) seçilmesi Çizelge 3. Karışım hesabında esas alınacak hedef basınç dayanımları Hedef Basınç Dayanımının (f cm ) Belirlenmesi Standart Sapma Bilinmiyorsa Standart Sapma Biliniyorsa f cm = f ck + f cm = f ck + 1,48s f ck < 20/25 MPa =4 MPa 20/25 f ck 30/37 MPa =6 MPa f ck > 30/37 MPa =8 MPa s : standart sapma 4. Su Miktarının Belirlenmesi Şekil 11. Kırmataş agregaların farklı en büyük agrega tane büyüklüğü için kimyasal katkısız, hava sürüklenmemiş (a) ve sürüklenmiş (b) betonun yaklaşık karışım suyu miktarı 3. Su / Çimento Oranının (s/ç) Seçilmesi Çevre etkilerine maruz kalacak betonun içinde bulunacağı çevre etki sınıfı seçilmeli ve bu sınıfa uygun en az çimento dozajı, en düşük karakteristik 4. Su Miktarının Belirlenmesi Şekil 12. Kırmataşagregalar ile farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı beton çökme değerleri için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarı basınç dayanımı ve en büyük s/ç oranı gibi parametreler belirlenmelidir. 4
13.06.2014 5. Hava miktarının seçilmesi Betonun toplam hava içeriği (TS EN 12350-7 standardına göre belirlenen), iklim şartlarına ve agrega en büyük tane büyüklüğüne uygun olarak seçilmelidir (Şekil 13). 7. 1 m 3 Beton Đçin Malzeme Miktarlarının Hesaplanması 5. Hava miktarının seçilmesi Beton tasarımında 37,5 mm veya 40 mm nin üzerindeki agrega tane boyutları kullanıldığında, ölçülen hava içerikleri de betonun ıslak elemesinden sonra bulunan değerlerdir. Bu nedenle, beton tasarımı yapılırken 37,5 mm veya 40 mm den daha büyük agrega tane büyüklüğüne sahip betondaki hava içeriği (A) 37,5 mm elek göz açıklığında ıslak eleme yapıldıktan sonra bulunan hava içeriği (a) arasındaki bağıntı aşağıdaki gibidir A= a a 1 + r (1 ) 100 Burada; A 37,5 mm elekten Islak eleme yapılmamış betonun toplam hava içeriği,% a 37,5 mm elekten Islak eleme yapılmış betonda ölçülen hava içeriği, % r 37,5 mm veya 40 mm elek üzerinde kalan malzemenin hacminin, karışımdaki diğer tüm malzemelerin (agrega, çimento ve su) hacmine oranıdır. 1 m 3 sıkıştırılmış betonda bulunacak karışım elemanlarının miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır. Betonda kimyasal katkı kullanıldığı durumlarda, katkının en az yarısının su olduğu kabulü dikkate alınmalıdır. Bu nedenle katkı miktarının yarısı kadar bir su miktarının toplam karışım suyundan çıkarılması gerekmektedir. Beton karışım oranlarının tayini hacim esasına göre yapılmalıdır. 6.Kıvamın seçilmesi Değişkenlerin belirlenmesi Betonun su içeriğine ve kullanılan kimyasal katkılara bağlı olarak belirlenen kıvam sınıfları TS EN 206-1 standardına uygun olmalıdır. Beton, hazır beton olarak bir tesiste pompa ile iletilerek dökülecek ve yerleştirilecekse bu durumda daha yüksek kıvam değeri pompa ile iletilen beton için Madde 5.3 te verilen agrega granülometri eğrilerinden yararlanılarak belirlenmelidir. Kıvamın herhangi bir şekilde belirtilmediği işlerde, uygun çökme değerleri aşağıdaki Çizelge 7 den alınabilir. 5
13.06.2014 Değişkenlerin belirlenmesi Değişkenlerin belirlenmesi 7. 1 m 3 Beton Đçin Malzeme Miktarlarının Hesaplanması Agregalarda Nem Düzeltmesinin Hesaplanması Agregalara ait kullanılan referans özgül kütle değerleri yaygın olarak doygun kuru yüzey (DKY) olarak belirlendiğinden, bulunan agrega miktarları da DKY değerleri olmaktadır.agregalar beton karışımları yapılırken genellikle DKY durumda değildir ve rutubet durumlarının sürekli belirli aralıklarla belirlenmesi gereklidir. Agregalara ait rutubetler (R) ve su emme (Se) değerleri bilindiği zaman, rutubet düzeltmesi aşağıda verildiği gibi yapılmalıdır. Örnek Beton Karışım Hesabı Tablosu 1000 dm 3 beton 40 dm 3 beton MALZEME B.H HACĐM AĞIRLIK(kg) AĞIRLIK(kg) Çimento 3,1 122,5 379,6 15,2 Su 1 205 205 8,2 Hava - 15 - - Elek aralıkları % 0-4 38 2,58 249,85 644,61 25,78 4-12 18 2,69 119,35 318,36 12,73 12-32 44 2,75 289,3 797,23 31,89 TOPLAM 100 1000 2344,8 93,8 Değişkenlerin belirlenmesi Agregalarda Nem Düzeltmesinin Hesaplanması Beton Karışım Hesabı-1 Örnek 1: Aşağıdaki verilenlere göre köprü ayağı beton karışımı hesabını yapınız. Sülfatlı su tesiri var Sık sık donma çözülme var Köprü ayağı kısa kenarı 40 cm Donatılar arasındaki en küçük mesafe 5cm=50mm İri agrega (D.Y.K.) Özgül Ağırlığı =2,8 ton/m 3 İri agrega sıkışık birim ağırlığı =1,7 ton/m 3 İri agrega gevşek birim ağırlığı =1,6 ton/m 3 İnce agrega (D.Y.K.) Özgül ağırlığı=2,6 ton/m 3 İnce agrega sıkışık birim ağırlığı =1,6 ton/m 3 İnce agrega gevşek birim ağırlığı =1,5 ton/m 3 İnce agrega incelik modülü =2,7 C30 (28 Günlük silindir mukavemeti 300kg/cm 2 ) Çimento özgül ağırlığı =3,15 ton/m 3 Sıkıştırma vibratörle yapılacaktır %67 iri agrega, %33 ince agrega karışımı kullanılacaktır ve Agrega gronulümetrisi B eğrisine yakın. 6