ATATÜRK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI I DENEY FÖYÜ E R Z U R U M 2009-2010
ĠÇĠNDEKĠLER Deney Adı: Agregada Bulunabilecek Zararlı Maddeler... 3 Deney Adı: Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi, Çimentoda Priz Süresi... 9 Deney Adı: Beton Agregalarında Yüzey Nemi, Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi... 18 Deney Adı: Donatı Çekme Deneyi... 27 Deney Adı: Agregalarda Elek Analizi... 33 Deney Adı: Penetrasyon ve Düktilite Deneyleri... 38 Deney Adı: Yumuşama Noktası ve Parlama Noktası Deneyleri... 42 Deney Adı: Venturimetre... 45 Deney Adı: Yağış-Akış Simülasyonu Deneyi... 50 Deney Adı: Dane Birim Hacim Ağırlığının Belirlenmesi (γs) ve Elek Analizi Deneyleri... 55 Deney Adı: Kıvam Limitlerinin Belirlenmesi... 79 2
Deney No: 1 Deney Adı: Agregada Bulunabilecek Zararlı Maddeler Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Agrega tanelerinin yüzeyinde veya aralarında çoğu zaman bazı yabancı maddeler yer alabilmektedir. Bu maddelerin miktarı yüksek olduğu takdirde, beton özellikleri olumsuz olarak etkilenmektedir. Agrega zararlı maddeleri aşağıdaki gibi gruplandırabilmek mümkündür: 1. Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi, agrega yığınının içerisine karışmış olan organik maddeler. 2. Kil, silt, taş unu gibi, agrega yığınının içerisine karışmış veya tanelerin yüzeyine yapışık olan ince maddeler. 3. Agrega tanelerinin bir parçasıymış gibi tanelere yapışık durumda olan veya agrega yığının içerisinde agrega tanesi gibi yer alan kil topakları ve kolayca kırılabilecek maddeler. 4. Kömür, linyit, odun parçaları gibi yumuģak ve hafif maddeler, 5. Sülfatların varlığı, 6. Alkali-Agrega reaksiyonu, 7. Çeliğe zarar veren maddeler, Organik Maddeler Agrega yığını içerisinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış olan çürümüş bitki köklerindeki, humuslu topraklardaki ve diğer organik maddelerdeki tannik asit ve türevleri, beton yapımında, çimentonun prizini (katılaşmasını) yavaşlatmaktadır. Organik maddelerin miktarı çok fazla olduğunda, katılaşma meydana gelmeyebilmektedir. O nedenle, organik maddeler betonun özellikle ilk günlerdeki dayanımı başta olmak üzere, beton dayanımını ve dayanıklılığını olumsuz etkilemektedir. Organik maddeler, çoğu zaman, ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri agreganın arasında bulunan organik maddeler, agreganın yıkanması işleminde kolayca temizlenmiş olmaktadır. Agreganın içerisinde betona zarar verebilecek kadar organik madde bulunup bulunmadığı TS 1744-1 ve TS 3820 no.lu standartlarda belirtilen yöntemlerle araştırılmaktadır. ASTM C 40 ve ASTM C 87 no.lu ABD standartlarında belirtilen yöntem, Türk standartlarındaki yöntemle aynıdır. Türk standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan betonların dayanımları, yıkanmış kumdan yapılan betonların dayanımının %85 inden az olmamalıdır. ASTM standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan harçların 7 günlük ortalama basınç dayanımı, yıkanmış kumdan yapılanların basınç dayanımının %95 inden az olduğu takdirde, agregada zararlı olabilecek miktarda organik madde bulunduğuna hükmedilmektedir. Deneyin yapılıģı: Deney numunesi 8 mm göz açıklıklı kare gözlü tel elekten elenir. Elekten geçen kısmın içinden gelişigüzel alınan agrega numunesi (500 g), ölçü silindirinin 130 ml işaret çizgisine kadar doldurulur. Üstüne 200 ml işaret çizgisine ulaşıncaya kadar %3 lük 3
sodyum hidroksit çözeltisi ilave edilir. Ağzı kapatılarak iyice çalkalanır. Çalkalamaya, tanelerin arasından koyu renk bulutları çıkmayıncaya kadar devam edilir. Ölçü silindiri, içindeki askıdaki malzemelerin çökelmesi için 24 saat dinlendirilir. Değerlendirme: Deney iki ayrı numuneye uygulanır. Deney uygulanıp 24 saat beklendikten sonra ölçü silindirlerinin içindeki agregaların üzerindeki sıvı her iki ölçü silindirinde de renksiz veya açık sarı ise, zararlı oranda organik madde bulunmadığına karar verilir. Ölçü silindirinden herhangi birinin içinde koyu sarı, kahverengi veya kırmızımsı bir renk oluşmuş ise zararlı oranda organik madde bulunduğuna karar verilir. Ġnce Maddeler (Yıkanabilir Maddeler) Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063 mm den az olan maddeler, ince madde olarak tanımlanmaktadır. Bu tür maddeler Türk standartlarında yıkanabilir maddeler adıyla da anılmaktadır. ABD ve İngiliz standartlarına göre, ince madde, büyüklüğü 0.075 mm den az olan maddedir. Agrega tanelerinin yüzeyinde gevşek bir tabaka gibi yer alan kil ve agrega içerisindeki kil, silt, taş unu gibi maddeler ince maddelerdir. Agreganın içerisinde bulunan kil ve silt gibi ince maddelerin miktarının çok fazla olması istenmemektedir. Çok miktarda ince madde içeren agregalarla yapılan betonlarda aşağıdaki olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır: 1. Beton içerisindeki ince madde oranının yüksek olması, belirli (sabit) kıvamdaki bir beton yapımı için gereken su miktarını artırmaktadır. Betonda kullanılan su miktarı yüksek olduğu takdirde, betonun büzülmesi artmakta, beton daha gözenekli duruma gelmekte, beton dayanımı ve dayanıklılığı düşük olmaktadır. Şayet hem çok fazla ince madde içeren agrega kullanılır ve hem de su miktarında artırma yapılmaz ise (yani, su miktarı sabit tutulacak olursa), taze betonun işlenebilmesi azalmış olmaktadır. 2. Agrega tanelerinin yüzeyini bir örtü gibi kaplamış olan ince maddeler, agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki aderansı azaltmaktadır. Bu durum, beton dayanımının ve dayanıklılığın daha az olmasına yol açmaktadır. 3. Belirli miktarda sürüklenmiş hava içerecek bir beton elde edebilmek için kullanılacak hava sürükleyici katkı maddesi miktarı, ince madde oranı yüksek olan agregalarla yapılan betonlar için daha çok olmaktadır. Bir başka deyişle, sabit miktarda hava sürükleyici katkı maddesi kullanıldığı takdirde, yüksek miktarda ince madde içeren betonlarda yaratılan sürüklenmiş hava miktarı daha az olmaktadır. Agregadaki ince madde miktarı TS 3527 veya ASTM C 117 no.lu standartlarda belirtilen yöntemle bulunmaktadır. 4
Türk standartlarına göre, 0-4 mm,1-4 mm, 2-8 mm ve 4-63 mm agrega gruplarında bulunabilecek ince maddelerin maksimum miktarı (agrega numunesinin ağırlıkça % si olarak), sırasıyla, %4, %3, %2 ve %0.5 olmalıdır. ASTM standartları, aşınmaya maruz betonlardaki ince agregada bulunabilecek maksimum ince madde miktarını %3.0 olarak vermektedir; diğer betonlardaki ince agrega için maksimum ince madde miktarı %5.0 dir. İri agregada bulunabilecek maksimum ince taneler miktarı %1.0 olarak belirtilmektedir. ASTM standartları, ayrıca şunu da belirtmektedir: Şayet, ince madde miktarını oluşturan maddeler kil ve silt değil de, daha ziyade taş unu ise, aşınmaya maruz betonlarda ince agrega olarak kullanılacak kırma kumdaki bu maddelerin maksimum oranı %5, diğer betonlardaki ince agregadaki bu maddelerin maksimum oranı %7 olarak kabul edilebilir. Yukarıdaki sınır değerlere bakıldığında, hem Türk standartları hem de ASTM tarafından belirtilen değerlerin oldukça düşük olduğu görülmektedir. Ancak, ince madde olarak adlandırılan çok ince taneli kil ile, yine ince madde olarak adlandırılan taşunu arasında farklılık vardır. Taşunu kullanıldığı takdirde de betonun su ihtiyacı artmakta ise de, bu madde, kil gibi fazla su emmemektedir; dolayısı ile betonun su ihtiyacını artırmakta kil kadar etkili olmamaktadır. Zaten bu nedenle, ASTM standartları, ince madde olarak taşunu içeren kırma kumdaki maksimum değerin %7 kadar olabilmesine imkân tanımaktadır. İngiliz standartlarında da, kırma taş agregada ve kırma kumda bulunabilecek ince maddelerin maksimum miktarı, sırasıyla, %3 ve %15 olarak belirtilmektedir. İngiliz standardı, aşınmaya maruz betonlarda kullanılacak kırma kumdaki maksimum ince madde miktarını %8, ince ve iri agreganın birlikte olduğu kırmataş ve kırmakum karışımındaki maksimum ince madde miktarını ise %10 olarak belirtmektedir. Son yıllarda yapılan araştırmalarda, beton yapımında %10-%15 kadar taşunu kullanılmasının beton dayanımına olumsuz etki yapmadığı ifade edilmektedir. Aslında, bu tür maddelerin neden olduğu işlenebilme azalması, betonun su ihtiyacını azaltan katkılarla belirli ölçüde telafi edilebilmektedir. Deneyin yapılıģı: Tane büyüklüğüne bağlı olarak aşağıdaki yöntemlerden biri ile belirlenir: 1. İnce madde oranının çökelterek tayini metodu: Bu deney 4 mm göz açıklıklı kare delikli veya kare gözlü elekten geçen agregalara (ince agregalara) uygulanır. Deneyde kullanılacak numune miktarı en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Gerekli deney numunesi miktarları çizelge 1 de verilmiştir. Deney numunesi etüv kurusu durumuna getirilir, tartılarak kuru ağırlığı (W) saptandıktan sonra yaklaşık 750 ml su ile birlikte ölçü silindirinin içine konur. Ölçü silindirinin ağzı kapatılır, 20 dakikalık aralarla üç kez 1-2 dakikalık süre ile şiddetle çalkalanır. Üçüncü çalkalamadan sonra ölçü silindiri ve içindekiler bir daha sarsılmayacak şekilde bir yere konularak 1 saat dinlendirilir. Normal bir gözün ince kum olarak ayırt edebileceği malzemenin üstünde çökelen ince madde yüksekliği ölçülür (h). Dinlendirme süresi çökelmenin durumuna göre 24 saat geçinceye kadar uzatılır. Hesaplama 1: 1 veya 24 saat dinlendirmenin sonunda çökelen ince madde; çökelen ince madde ağırlığının agreganın etüv kurusu ağırlığına oranı olarak aşağıdaki formülle hesaplanır: 5
m A. h. k W.100 Burada; m: Çökelen ince madde oranı, (%) h: Ölçü silindirinde çökelen ince madde yüksekliği, (cm) γ k : çökelen ince maddenin eşdeğer kuru birim ağırlığı, (1 ve 24 saat dinlendirme süreleri için sırasıyla, 0.6 ve 0.9 g/cm 3 ) A: Ölçü silindiri kesit alanı, (cm 2 ) W: deney numunesinin etüv kurusu ağırlığı, (g) Çizelge 1. İnce madde oranı tayini için gerekli deney numunesi miktarları En büyük tane büyüklüğü (mm) 0.25 0.50 1 2 4 8 16 31.5 63 90 125 Deney numunesi miktarı (kg) 1 1 1 1 1 2 5 5 5 5 5 2. İnce madde oranının yıkama ile tayini metodu: Bu deney tane büyüklüğü 4 mm den büyük olan agregalara (iri agregalara) uygulanır. Deney numunesinin miktarı çizelge 1 de verilmiştir. Deney numunesi etüv kurusu durumuna getirilir, tartılarak kuru ağırlığı (W 1 ) saptanır. Yeterli miktarda su ile birlikte çalkalama kabına konur. En az 12 saat su içinde bekletildikten sonra 0.063 mm.den ince tanelerin daha irilerden ayrılmalarını sağlamak üzere 5 dakika süre ile kuvvetlice karıştırılarak çalkalanır. 8 mm, 1 mm ve 0.033 mm göz açıklıklı elekler sıra ile dizilir ve çalkalanmış olan deney numunesi suyu ile birlikte en üstteki eleğin içerisine boşaltılır. Çalkalama kabında ince malzeme kalmaması için kap yıkama suyu berrak hale gelinceye kadar yıkanır ve yıkama suyu eleklerden geçirilir. Eleklerin her üçünün üzerinde kalan agregalar bir araya toplanır, etüv kurusu durumuna getirilir ve tartılır(w 2 ). Hesaplama 2: Yıkanabilen ince madde, 0.063 mm göz açıklıklı kare gözlü elekten geçen madde etüv kurusu ağırlığının, agreganın etüv kurusu ağırlığına oranı olarak aşağıdaki formülle hesaplanır: W1 W2 m.100 W1 Burada: m: Yıkanabilen ince madde oranı, (%) W 1 : Numunenin deney öncesi etüv kurusu ağırlığı, (g) W 2 : Numunenin deney sonrası etüv kurusu ağırlığı, (g) Kil Topakları Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve betonun karılma işleminde agrega tanelerinden ayrılmayan (agrega tanesinin parçasıymış gibi yer alan) kil parçacıkları, kil topakları olarak anılmaktadır. Kil topakları, bazen, birbirine sıkıca yapışmış durumda ve adeta bir agrega tanesi gibi de agrega içerisinde yer almaktadır. 6
Fazla miktarda kil topakları içeren agregalarla yapılan betonların karma suyu ihtiyacı artmaktadır. Taze betonun işlenebilmesi, sertleşmiş betonun, dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır. Ayrıca agregada fazla miktarda kil topaklarının ve kırılabilir maddelerin yer alması durumunda, beton yüzeyinde çukurlar oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır. Türk standartlarında, agregadaki kil topaklarının tayini hakkında bir yöntem belirtilmemektedir. ASTM C 142 no.lu standartta kil topaklarının bulunmasına dair bir yöntem belirtilmektedir [14]. ASTM standartlarına göre, ince agregada bulunabilecek kil topaklarının maksimum miktarı %3.0 olmalıdır; iri agregada bulunabilecek kil topaklarının maksimum miktarı ise, betonun tipine veya kullanılacağı yapıdaki lokasyona göre, %0 ile %10 arasında değişmektedir. Hafif Maddeler Agrega yığını içerisine karışmış durumda yer alan kömür, linyit, odun parçacıkları gibi, özgül ağırlıkları 2.0 den daha az olan maddeler hafif maddeler olarak adlandırılmaktadır. Agregadaki hafif maddelerin miktarı çok olduğu takdirde, bu tür agregalarla yapılan betonların dayanımı ve dayanıklılığı daha az olmaktadır. Ayrıca, hafif maddeler, beton yüzeyinde lokal olarak renk değişikliklerine yol açmaktadır. Agregadaki hafif madde yüzdesinin tayini ile ilgili Türk ve ASTM standartları şunlardır: TS 3528 ve ASTM C 123. Bu standartlarda belirtilen yöntemler aynıdır. Türk standartlarında, agregada bulunabilecek hafif madde miktarının en fazla ne kadar olabileceği belirtilmemektedir. ASTM standardına göre, yüzey görünümü önemli olan betonlar için kullanılacak ince agregadaki hafif madde miktarı, ağırlıkça %0.5 ten fazla olmamalıdır. Diğer bütün betonlar için kullanılacak ince agregadaki maksimum hafif agrega miktarı, ağırlıkça %1 dir. İri agregadaki maksimum hafif madde miktarı, ağırlıkça %0.5- %1 olarak verilmektedir. Sülfatların Varlığı Sülfatların agregalar içinde bulunması bu maddenin çimento ile sülfo-alüminat denilen genişleyen bir tuzun oluşmasına yol amcası bakımından zararlıdır. Bu bakımdan agregaların içinde %1 den fazla olmaması istenir. Ancak BaSO 4 beton için zarar oluşturmaz. Aynı zaman da BaSO 4 ağır betonlarda agrega olarak kullanılır. Türkiye de Antalya civarında bol miktarda bulunur. Alkali -Agrega reaksiyonu oluģturan maddeler Bazı tip çimentolarda fazla miktarda Na 2 O, K 2 O gibi alkali oksitler bulunur. Bu oksitler çimentonun yapısından kaynaklanır. Alkali oksitler, aktif silis içeren agregalarla reaksiyona girip, zamanla hacmi artan bir silikat jeli oluştururlar. Sodyum, potasyum ve kalsiyum silikat içeren bu jel, betonun hacim sabitliğini bozar ve ağ şeklinde çatlakların oluşmasına neden olur. Ülkemiz çimentolarında Niğde-Nevşehir yöresi dışında fazla miktarda alkali oksit bulunmamaktadır. 7
Alkali-agrega reaksiyonunun olabilmesi için iki şartın bir arada olması gerekir: a. Çimento içindeki alkali oksit miktarı (Na 2 O+0.658.K 2 O) %0.6 dan büyük olması durumunda ve b. Agrega içinde aktif silis bulunmalıdır. (Aktif silis kuvarsın dışındaki SiO 2 polimorflarıdır.) a ve b deki her iki durumun beraber olması durumunda tehlike vardır. Aktif silis içerebilen agrega türleri şunlardır: opal, tridimit, kristoballit, volkanik cam, riyolit ve tüfleri, andezit ve tüfleri. Yukarıdaki iki şart yerine gelmiş ise reaksiyonun derecesini anlamak için yapılan harç çubuğu adı verilen bir deney metodu vardır. Ancak bu deney 6 ay-1 yıl süreli olması nedeni ile pratik değildir. Bu nedenle bu iki şartı bir araya getirmemekte yarar vardır. Dolomit ve kalker karışımı taşlarda hacim genişlemesi olayına rastlanır. Ancak bu olayın agrega-alkali reaksiyonu ile ilgisi yoktur. Dolomitin esas maddesi olan MgCO 3 su etkisi ile Mg(OH) 2 dönüşmekte ve Mg(OH) 2 ise suda çözünerek suyun taş içine girmesine neden olmaktadır. Taşın iç kısmında jeolojik devirlerden kalma kil damarları su ile temas edince şişmekte ve agregaları patlatmaktadır. Çeliğe Zarar Veren Maddeler Donatılı betonlarda kullanılan agregalarda, donatının korozyonuna neden olan, mesela nitratlar, helejenürler (florürler hariç) gibi tuzlar zararlı miktarlarda bulunmamalıdır. Öngerilmeli beton için kullanılacak agregalarda, suda çözünen klorürler, klor olarak hesaplandığında ağırlıkça %0,2 den fazla bulunmamalıdır. Çizelge 2. Agregada organik kökenli madde tayini deney sonuçları Deney no Bulgular Standart 1 Renksiz veya açık sarı olmalı 2 Renksiz veya açık sarı olmalı Çizelge 3. İnce agrega için ince madde oranı tayini deney sonuçları Deney no Numunenin kuru ağırlığı (w), g Çökelen malzeme yüksekliği (h), cm Ölçü silindiri kesit alanı (A), cm 2 1 2 3 İnce malzeme oranı (m), % Çizelge 4. İri agrega için ince madde oranı tayini deney sonuçları Deney no Deney öncesi kuru ağırlığı (W 1 ), g Deney sonrası kuru ağırlığı (W 2 ), g 1 2 3 İnce malzeme oranı (m), % 8
Deney No: 2 Deney Adı: Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi, Çimentoda Priz Süresi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri Ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı A - Beton Agregalarında Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi Numune Almanın Önemi ve Amaçları Bir malzemenin kalitesini tayin edebilmek için, o malzemeyi tamamen temsil edebilecek malzeme numunesi üzerinde gözlemlerde bulunmak, deneysel çalışmalar yapmak gerekmektedir. Malzeme numunesi doğru seçilmemiş ise, yapılan gözlemlerin ve deneylerin fazla bir önemi kalmamaktadır. Doğru numuneyi alabilme işlemi, en az, malzeme üzerinde yürütülen deneyler kadar önemli olmaktadır. Agrega kalitesi oldukça iyi kontrollü tarzda üretilen çimento kalitesine kıyasla daha çok değişkenlik gösterebilmektedir. O nedenle, agregadan doğru numune alabilme işleminin özel önemi bulunmaktadır. Agreganın elde edileceği kaynaklardan numune almak işlemlerinin amaçları aşağıdaki gibi özetlenmektedir: 1. Agreganın elde edileceği kaynağın (potansiyel malzeme miktarı, uzaklık, ekonomiklik gibi yönlerden) kullanılabilirliğine dair ön araştırma yapabilmek, 2. Agrega kaynağında, agregayı elde edebilmek üzere kullanılan üretim yönteminin kontrolü, 3. Agreganın kullanılacağı iş yerindeki (şantiyedeki) işin kontrolü 4. Agregayı kullanacak tarafın (satın alıcının), agregayı kabul etmek veya reddetmek için karar verebilmesi. Agrega yığınından numune alma işleminde, yığının değişik bölgelerinden kepçelerle veya kürekle küçük miktarlarda agrega numuneleri alınmakta ve sonradan bu küçük numuneler iyice karılarak büyük miktardaki numuneyi oluşturmaktadır. İSO E 15 no.lu standarda göre, en az 10 küçük numune alınıp birleştirilmelidir. Beton agregalarından numune alma yöntemi TS 707 de belirtilmektedir. Agrega Deneyleri için Gerekli Numune Ağırlığı Değişik agrega deneylerinin her biri için (gradasyon, birim ağırlık, özgül ağırlık ve su emme, v.b.) gereken minimum miktardaki numune ağırlığı TS 707'de belirtilmektedir. Herhangi bir deney için belirtilen numune ağırlığı, o numunedeki maksimum tane boyutuna göre değişmektedir. Maksimum agrega tane boyutu, agrega tanelerinin tümünün geçebildiği en küçük Standard elek boyutuna eşittir. ASTM Standardları, ince agrega için en az 10 kg, iri agreganın sahip olduğu maksimum tane boyutuna göre 10-150 kg arasında değişen miktarlarda numune gerektiğim bildirmektedir. Tanımlar Numune Numune, beton yapımında kullanılabilecek yoğun agregaları belirlemek üzere ilgili Standardlarda belirtilen deneylerin uygulanabilmesi için oluşturulacak deney numunelerinin hazırlanabilmesini sağlayacak nicelik ve nitelikteki agregadır. 9
Deney Numunesi Deney numunesi, uygun yöntem ile küçültülerek uygulanacak deney için yeterli miktara indirilmiş numune kümesi veya numune kümeleri topluluğudur. Kapsam Bu standard doğal yoğun agrega ocaklarından. doğal veya yapay yoğun agrega kırma, eleme, yıkama tesislerinden veya depo alanlarından numune alma ve uygulanacak deneyler için deney numunesi hazırlanması yöntemini kapsar. Hafif ve ağır agregalardan numune alma ve deney numunesi hazırlama yöntemini kapsamaz. Numune Hazırlanması Numune Miktarı Bir defada alınacak numune miktarı, uygulanacak deneylerin cinsi ve adedi ile agreganın en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak belirlenir. Çeşitli deneyler için deneylerin dört kez tekrarlanabileceği varsayılarak alınması gerekli görülen numune miktarları Çizelge - l de verilmiştir. Çizelgede adı bulunmayan deneylerin yapılması da söz konuşu olduğundan deney için gerekli olduğunda deney için gerekli olduğu ilgili deney standardında yazan deney numunesi miktarının 4 katı kadar numune ayrıca alınmalıdır. Çizelge-I de yazılı olan deneylerin tümü veya bazıları birlikte yapılacak ise deneyleri uygun sıra ile uygulayarak ve 5, 6. 7, 8 inci sıradaki deneylerin uygulanmasını sona bırakarak en çok numune gerektiren deneyin numunesi ile yetinilebilir. Örneğin: Çizelge 1. Numune miktarları No Deneyin adı En büyük tane büyüklüğü (mm) 1 Tane büyüklüğü dağılımı tayini veya İncelik modülü tayini 0,25 0,50 1 2 4 8 16 31,5 63 90 125 2 2 2 2 8 8 16 20 40 40 40 2 Birim ağırlık tayini 20 20 20 20 20 20 20 100 100 200 200 3 Özgül ağırlık tayini veya su emme oranı tayini 4 Yüzeysel nem oranı tayini 3,2 3,2 3,2 3,2 3.2 6 8 12 20 20 20 2 2 2 2 2 8 12 20 40 60 60 5 İnce malzeme tayini 4 4 4 4 4 8 20 20 20 20 20 6 Organik kökenli madde tayini 2 2 3 2 2 2 - - - 7 Hafif madde uranı tayını L 1 l 1 1 12 12 20 20 40 40 8 Süngerimsi, camsı madde tayini 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 10
En büyük tane büyüklüğü 63 mm olan agregaya tüm deneyleri uygulayabilmek için, birim ağırlık tayini deneyinde gerekli olan 100 kg numune yeterlidir. Aksi halde sıradaki deneylere ait numunelerin toplamı kadar, 244 kg, numune alınması gerekir. En büyük tane büyüklüğü ve uygulanacak deneyler önceden bilinemediğinden numune miktarı 250 kg olmalıdır. Numune Alma Doğal Agrega Ocaklarında veya Depolarda Numune Alma Yerinin Seçilmesi 1. Kullanılacak toplam agrega hacmi projesindeki beton hacminden yararlanılarak yaklaşık 2. olarak belirlenir. 3. Doğal agrega ocağının agrega çıkarılabilecek derinliği (işletme derinliği) belirlenir. 4. Toplam agrega miktarı, işletme derinliğine bölünerek agreganın sağlanacağı ocağın toplam yüzey alanı bulunur. 5. Ocağın veya depo alanının yüzey geometrisine bağlı olarak en ve boyu hesaplanır. 6. Ocak yüzeyinin dörtgen biçimli olması halinde dörtgenin köşelerinde 4, kenar orta noktalarında 4, kenar ortalarının kesiştiği noktada l tane olmak üzere ve işletme derinliğinin bir kez alt üçte biri bir kez de üst üçte biri içinde kalacak şekilde 18 noktadan yaklaşık eşit miktarlarda agrega alınır. 7. Ocak yüzeyi dörtgen biçimli değil ise yaklaşık, uygun bir dörtgen kabul edilir. 8. Agrega alınan yerlerde agreganın tane sınıflarına yanıltıcı şekilde ayrışmış veya toplanmış olmamasına renk ve yapı değişikliği bulunmamasına ozan gösterilmeli, bu nedenle yer seçimi ve numune oluşturulması içinde deneyim sahibi kişilerden yararlanılmalıdır. 9. Alınan agregalar temiz ve sert bir yüzey üzerinde toplanır. 10. Toplanacak agreganın miktarı Madde l de verilen örnek göz önünde bulundurularak Çizelge l de verilmiş olan miktarların 4 katı veya yaklaşık 1000 kg olmalıdır. 11. Toplanan agrega ince taneleri ayrışıp kaybolmayacak kadar nemlendirilir (veya kurutulur), doygun kuru yüzeye yakın duruma getirilir. İyice karıştırıldıktan sonra bölgeç île (Şekil - 2) veya dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi iki kez uygulanarak Çizelge 1 de verilen miktara indirilir. 12. Dörde bölerek küçültme için agrega dairesel bir alana ne tarafı eşit yükseklikte olacak şekilde serilir 13. (ġekil-l) Dairenin çapı (d) serilen malzemenin yüksekliğinin (h) yaklaşık 4 katı olmalıdır. 14. Daire şeklindeki alan bir küreğin kenarı ile planda yaklaşık dört eşit kısma bölünür. Parçalardan karşılıklı ikisi (C ve D ile gösterilmiştir Şekil-l) numune oluşturmak üzere yerinde bırakılır. Diğer parçalar (A ve B uzaklaştırılır. 15. Yerinde bırakılan parçalar iyice, karıştırılır, dairesel bir alana serilir ve bir kez daha dörde bölünür. 16. Bu bölümün C ve D parçaları bir araya getirilerek numune oluşturulur. Kırma, Eleme, Yıkama Tesislerinden Numune Alma 1. Agrega, kırma, eleme veya yıkama malzemelerinden depo alanına veya taşıyıcılara hareketli bant ile götürülmekte ise bandın yönü eşit aralıklarla sn az 5 kez değiştirilerek her seferinde yaklaşık eşit miktarda agrega, numune toplama kabına yöneltilir. 2. Banta yön değiştirilmemesi durumunda numune toplama kabı zaman zaman bandın boşaltma ucuna tutularak doldurulabilir. Numune toplama kabına toplanan agreganın toplam ağırlığı, uygulanacak deneylere göre Çizelge - l de verilen değerlere ulaştığında numune alınması tamamlanmış olur. 11
Numunenin Korunması Ve Gönderilmesi Numuneler alındıkları yerden gönderilecekleri yere ulaşıncaya kadar geçen süre içinde, ince tanelerin dökülüp yok olmasına olanak vermeyecek bir yapıya sahip, kolayca yırtılmayacak ve delinmeyecek, sağlam torbalar veya kapların içinde korunur. Taşıma sırasında güçlükle karşılaşılmaması için torba veya kapların yaklaşık 50 kg ilk olması tercih edilmelidir. Numune Tanımlama Kartı Numuneyi tanımlayan ve en az (Ek-l) de verilen gerekli diğer bilgileri içeren numune tanımlama kartı iki ayrı nüsha olarak düzenlenir. Bu kartlardan birici numune torbasının (veya kabinin) içine, diğeri üzerine konur. Kartların bozulmaması ve kaybolmaması için gerekli önlemler alınmalıdır. Deney Numunesi Hazırlanması Deney Numunesi Miktarı Doğal agrega ocaklarından, kırma eleme yıkama tesislerinden veya depo alanlarından alınarak laboratuara getirilmiş olan numune uygulanacak temel deneyler için alınmış ise, ayrılması gerekli deney numunesi miktarları Çizelge- 1 de verilenlere uygun olmalıdır. Numune, çizelgede adı bulunmayan deneylerin uygulanması için getirilmiş ise deney numunesi miktarı, numunenin dörtte biridir. Çizelge - 1 deki değerler her deneyin ayrı ayrı ve bir kez uygulanabilmesi için gerekli en az deney numunesi miktarlarım göstermektedir. Tüm veya bazı deneylerin birlikte yapılması istendiğinde, deneyleri uygun sıra ile uygulayarak ve 7, 8, 9, 10 ve 11 nci sıradaki deneylerin uygulanmasını sona bırakarak en çok deney numunesi gerektiren deneyin numunesi ile yetinilebilir. Örneğin; en büyük tane büyüklüğü 63 mm olan agregaya tüm deneyleri bir kez uygulayabilmek için, birim ağırlık tayini deneyinde gerekli olan 23 kg deney numunesi yeterlidir. Deneylerin uygulanmasında yukarıda önerilen sıra gözetilmezse ve bazı sonuçların bir deneyden çıkarılabileceği düşünülürse (granülometrik birleşim ile incelik modülü, hacim özgül ağırlığı ile su emme oranı gibi) toplam 61 kg deney numunesi gerekecektir, Deney Numunesinin Üretilmesi Deney numuneleri, numuneleri dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi uygulanarak veya bölgeç (Şekil 3-1,2) kullanarak elde edilir. Dörde bölerek küçültme yöntemini uygulamak için, numune, önce, temiz ve sert bir yüzey üzerine yayılır. Sonra: 1. İnce tanelerin ayrışıp kaybolmayacak kadar nemlendirilir (veya kurutulur), doygun kuru yüzeye yakın duruma getirilir. İyice karıştırıldıktan sonra taban çapı yüksekliğinin yaklaşık dört katı olan kesik koni şeklinde biçimlendirilir. 2. Daire şeklindeki alan bir malanın kenarı ile planda dört eşit kısma bölünür, (A, B, C ve D Şekil 3-1,c) Bunlardan üçü (A, B ve C sıra ile, deney numuneleri üretilmesinde kullanılır. Dördüncüsü (D) ise gerektiğinde yararlanılmak üzere saklanır. 3. Deney numunelerinin elde edilmesinde kullanılacak kısımlardan önce A yukarıda açıklandığı gibi dairesel bir alana her tarafı eşit yükseklikte olacak şekilde getirilir ve malanın kenarı ile dört eşit kümeye bölünür (l-1, 1-2, 1-3 ve 1-4, Şekil-3). 12
4. l-l ve 1-2 numaralı kümeler deney numunesi olarak kullanılmak üzere, uygun yerlere alınarak uzaklaştırılır. 1-3 ve 1-4 numaralı kısımlar ise bir araya getirilerek iyice karıştırılır ve dairesel bir alan oluşturacak biçimde yeniden serilir. 5. Numunenin A kısmını bu şekilde dörde bölerek küçültülmesi ve II-I, II-2, III-l III-2,... VI- 1, VI-2 numaralı kümelerin deney numunesi olarak ayrılması işlemi, en son kümeler yaklaşık 500 g oluncaya kadar sürdürülür (Şekil-3). 6. Deney numuneleri bu kümeler Çizelge - 3 de gösterildiği şekilde bir araya getirilerek oluşturulur. Deney Numunesinin OluĢturulması Çizelge - 3 de gösterildiği gibi dörde bölünerek küçültülmüş agrega numunesi kümeleri içinden ġekil 3-1 de her deney için ayrı ayrı belirtilmiş olan miktarı sağlayacak bir küme deney numunesi olarak seçilir. En büyük tane çapına bağlı olarak deney numunesi bir küme sağlanamıyor ise uygun kümeler birleştirilmelidir. Çizelge - 1 de bu birleştirme yapılmış bulunmaktadır. Çizelge - 1 ün düzenleme şeklinden de görüldüğü gibi, bir deneyde kullanılmış alan deney numuneyi, özelikleri bozulmamış ise, başka bir deneyde de kullanılabilir. B - Çimentoda Priz Süresi Çimentonun Priz Alma Sürelerinin Tanımı Çimento ve suyun birleştirilmesiyle elde edilen çimento hamuru plastik (şekil verilebilir) bir durumdadır. Ancak, çimento ve suyun bir araya getirilmesiyle başlayan kimyasal reaksiyonların etkisiyle, zaman ilerledikçe, çimento hamuru daha az plastik duruma gelmekte, katılaşıp sertleşmeye başlamaktadır. Çimentonun su ile birleştirildiği an ile çimento hamurunun katılaşarak plastik özelliğini kaybettiği an arasındaki süre, "priz alma süresi" olarak tanımlanmaktadır. Priz alma süresi, "priz başlama süresi" ve "priz sona erme süresi" olarak ayrı ayrı ifade edilmektedir: Priz başlama süresi, çimentoyla suyun birleştirildiği an ile çimento hamurunun fiziksel değişiklik göstererek katılaşmaya başladığı an arasında geçen süredir. Priz sona erme süresi ise, çimento ve suyun birleştirildiği an ile çimento hamurunun katılaştığı (sertleģmenin başladığı) an arasındaki süre'dir. Çimentoların priz başlama süresinin çok kısa olmaması, priz sona erme süresinin ise çok uzun olmaması istenmektedir. Türkiye'de üretilen portland çimentoları için priz başlama ve priz sona erme süreleri, sırasıyla, minimum 1 saat ve maksimum 10 saattir. ASTM Standardlarına göre priz başlama süresi en az 45 dakika, priz sona erme süresi ise, en çok 375 dakika olarak belirtilmektedir [12]. Çimento Hamurunun "Normal Kıvam"a Getirilmesi ve Priz Sürelerinin Tayini Çimentonun priz sürelerinin tayininde çimento hamurunun İçerisindeki su miktarı, elde edilecek sonuçları önemli ölçüde etkiler. Priz sürelerinin tayininde, deneylerin standard koşullarda yapılabilmesini sağlamak amacıyla, çimento hamuru, "normal kıvam" adı verilen bir kıvamda hazırlanmaktadır. Çimento hamuru normal kıvamda olduğunda çimento ağırlığının yaklaşık % 25 - % 30'u kadar su içermektedir. Ancak, çimento hamurunun normal 13
kıvamda olabilmesi için tam olarak ne miktarda su gerektiği deney yöntemiyle tayin edilmektedir. Çimento Hamurunun "Normal Kıvama" Getirilme ĠĢlemi Çimento hamurunun normal kıvamda olabilmesi için ne kadar su içerdiği Şekil 2,4 de gösterilen Vicat (Vicat okunur) aleti yardımıyla TS 24'de ve ASTM C 187'de anlatılan yöntemlerle tayin edilebilmektedir. Türk standartlarındaki yöntemle ASTM deki yöntem arasında bazı farklılıklar vardır. Vicat aleti Şekil 1,2 de A olarak gösterilen taşıyıcı bir çerçeve, B olarak gösterilen hareketli bir çubuktan oluşmaktadır. Çubuğun alttaki C ucu 10 mm çapında bir sondadır, üst tarafındaki D ucu ise çubuğun içerisine gömülü durumda olan 1 mm çapında ve 50 mm uzunluğunda bir iğne içermektedir. İstendiğinde, iğne uç sökülüp, iğne kısmı dışarıya gelecek tarzda çubuk üzerine tekrar takılabilmektedir. Ancak, normal kıvam tayininde bu iğne uç kullanılmamaktadır. Aletin üzerinde çubuğun hareketini ölçecek bir gösterge bulunmaktadır. Normal kıvam tayini için, önce, çimento ağırlığının yaklaşık % 25-30'u kadar su kullanarak bir çimento hamuru yoğrulmaktadır. Daha sonra, bu hamur, cam bir levha üzerine oturtulmuş ve E olarak gösterilmiş olan Vicat halkasının içerisine doldurulmaktadır. Halkanın üst iç çapı 6 cm, alt iç çapı 7 cm, yüksekliği 4 cm' dir. Vicat halkasının içerisine çimento hamuru doldurulduktan sonra, hamurun yüzeyi halkanın üst kenarı ile aynı seviyede olacak tarzda düzeltilmektedir. TS 24'e göre, önce, Vicat aletinin sonda ucu camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilmektedir. Daha sonra, sondanın ucu Vicat halkasının ortasında hamur üst yüzeyine dokunacak kadar indirilerek serbest bırakılmaktadır. Sonda, kendi ağırlığı ile, hamurun içine girmektedir. Normal kıvamlı hamur için kullanılan su yeterli ise, sonda cam levhaya 5mm - 7mm kalıncaya kadar inmektedir. Bu işlem değişik miktarlarda su ile tekrar edilerek çimento için gereken su miktarı tayin edilmektedir. (ASTM C 187'ye göre, normal kıvam için kullanılan su miktarı yeterli ise, sonda, hamurun içerisine üstten 10 ± 1 mm girmelidir.) Priz BaĢlama ve Sona Erme Sürelerinin Tayini Priz sürelerinin tayininde de Şekil 2,4'de gösterilen Vicat aleti kullanılmaktadır Ancak, bu deneyler için 10 mm çapındaki sonda ucu değil de, 1 mm çapındaki iğneli uç kullanılmaktadır. Bunun için, önce, aletin D uçunda gömülü durumdaki iğne uç sökülerek, iğne kısmı dışarıya gelecek şekilde tekrar takılmakta ve bu D ucu aletin alt kısmına, C ucu ise üst kısmına gelecek şekilde ayarlanmaktadır. Normal kıvamda hazırlanan çimento hamuru Vicat halkasının içine yerleştirildikten sonra aletin iğnesi halka içindeki hamurun üst yüzeyine indirilmekte ve ayarlanmakladır. Daha sonra da hareket edebilir çubuk serbest bırakılarak kendi ağırlığının etkisiyle iğnenin çimento hamurunun içerisine dalması sağlanmaktadır. Priz sürelerinin tayini için kullanılacak yöntem TS 24'de ve ASTM C 191'de anlatılmaktadır [14.18), TS 24'e göre, önce, Vicat iğnesinin ucu camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilmektedir. Daha sonra, iğnenin ucu çimento hamurunun üst yüzeyine dokunacak kadar indirilerek serbest bırakılmaktadır. Çimento hamuruna batan iğne, cam levhaya 3 5 mm uzaklıkta kaldığı an priz başlamış sayılmaktadır. Priz süresinin tespiti için 14
iğne her 5 dakikada bir hamura batırılmaktadır. İğnenin ucu çimento hamurunun içerisine giremediği veya en çok 1 mm girebildiği takdirde, priz sona ermiş sayılmaktadır. ASTM C 191'e göre priz başlama süresinin tespiti için iğne uçunun çimento hamuru içerisine üstten 25 mm girmesi gerekmektedir. İğne uçunun çimento hamurunun içerisine giremediği veya en çok 1 mm girebildiği takdirde, priz sona ermiş sayılmaktadır. Çimento Hamurundaki Erken KatılaĢma (Ani Priz ve Yalancı Priz) Yukarıda da belirtildiği gibi, çimento hamurunun (dolayısı ile, çimento harcının ve betonun) çok kısa sürede katılaşması ve şekil verilemez bir duruma gelmesi istenmemektedir. Çimento hamurunda çok kısa sürede yer alabilecek katılaşma olayları İki türlüdür: (1) Ani priz, (2) Yalancı priz. Ani priz - Bilindiği gibi, priz süresini kontrol edebilmek (geciktirmek) amacıyla, çimento üretimi esnasında bir miktar alçıtaşı klinker île birlikte öğütülmektedir. Alçıtaşı, C 3 A ve C 4 AF ana bileşenlerinin hidratasyonunda görev almakta, bu ana bileşenlerin çok hızlı reaksiyon göstermelerini önlemektedir. Çimento üretimi esnasında alçıtaşı kullanılmadığı veya yeterinden çok daha az kullanıldığı takdirde, C 3 A ve C 4 AF, su ile çok hızlı reaksiyona girerek çok kısa süre içerisinde katılaşmaya yol açmaktadırlar. Buna "ani priz" denilmektedir. Bu şekilde çok çabuk katılaşma gösteren çimento hamuru, hem şekil verilemez duruma gelmekte, hem yeterli dayanımı kazanamamakta, hem de oldukça yüksek hidratasyon ısısı açığa çıkmaktadır. Anı priz gösteren çimento hamurunun karılma işlemine devam edilse bile tekrardan plastik durum elde edilememektedir, Yalancı Priz - Çimento üretiminde yeteri miktarda alçıtaşı kullanılmış olsa dahi, çimento hamuru, bazen normal süresinden çok önce (3-5 dakika içerisinde) katılaşma gösterebilmektedir. Ancak, bu katılaşma olayı esnasında kayda değer miktarda hidratasyon ısısı açığa çıkmamakta ve çimento hamurunun karılma işlemine devam edildiğinde, bu anormal katılaşma olayı ortadan kalkmakta, dayanım kaybı olmamaktadır. Bu tür katılaşma olayı, "yalancı priz" olarak tanımlanmaktadır. Yalancı priz olayının başlıca nedeni, klinkerin öğütülmesi safhasında katılan alçıtaşının (CaS0 4.2H 2 O) bir kısminin öğütme değirmenindeki yüksek sıcaklık etkisiyle CaS0 4 veya CaSO 4. 1/2H 2 O haline dönüşmüş olmasıdır. Çimento ve su birleştirildiğinde, çimentonun içerisinde çok az miktarda yer alan CaS0 4 ve CaSO 4. 1/2H 2 O, su ile hemen reaksiyona girerek CaS0 4. 2H 2 O durumuna gelmekte ve çimento hamurunun çok kısa sürede katılaşma göstermesine yol açmaktadır. Yalancı prizin bir başka muhtemel nedeni de, çimentonun yapısında yer alan alkalilerin havadan karbon dioksit alarak karbonatlaşmaları (alkali karbonat haline dönüşmeleri), ve daha sonrada çimentonun hidratasyonu esnasında açığa çıkan kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonata dönüşmesi ve katılaşmaya yol açmasıdır. 15
Prizin BaĢlama Ve Sona Erme Sürelerinin Tayini Normal Kıvamın Tayini Normal kıvam tayini deneyi, 20 C ± 2 C sıcaklıkta ve nisbi nemi % 50 - %60 olan bir oda içinde yapılmalıdır. Cihaz Normal kıvamın tayini için Şekil-1'de verilen vicat aleti, Şekil-1a'da verilen silindir şeklindeki sonda ve Şekil-4'de verilen vicat halkası kullanılır. Deneyin YapılıĢı 0,1 g hassasiyetli bir terazide tartılan 300 g çimento, küre kesmesi şeklinde (25 cm 30 cm çapında, 8 cm -10 cm derinliğinde) metal bir kaba konur. Kabın içindeki çimentonun ortasına açılan bir çukura çimento kütlesinin %25-%30'u kadar içilebilir musluk suyu katılır ve kabın iç yüzeyine uygun profilde bir kaşıkla dikkatle karıştırılır. Hamurun yoğrulmasına, çimento ile suyun karıştırıldığı andan itibaren 3 dakika devam edilir. Bundan sonra en çok l dakika içinde hamur vicat halkası içine yerleştirilmelidir. Sert lastik (ebonit) veya metalden yapılmış, olan vicat halkası yaklaşık olarak 12 cm x 12 cm'lik cam, pleksiglas veya metal bir levha üzerine konulur. Çimento hamuru doldurulmadan evvel vicat halkası içi ve cam levha üstü ince bir yağ ile yağlanmalıdır. Vicat halkası içine konulan hamurun yüzeyi bir spatula ile düzeltilir ve hamur halkanın üst kenarı seviyesinde bırakılır. Vicat aletinin silindir seklindeki sondası temizlenip kurulandıktan sonra, camın üzerine kadar indirilerek aletin göstergesi sıfıra getirilir. Sondanın ucu hazırlanmış olan vicat halkasının ortasında hamur üst yüzeyine dokunacak kadar indirilir ve serbestçe bırakılır. Sonda kendi ağırlığı ile hamurun içine girer. Deney sırasında alet her türlü sarsıntıya karşı korunmalıdır. Normal kıvamlı hamur için kullanılan su yeterli ise, sonda yarım dakika içinde cam levhaya, 5 mm - 7 mm kalıncaya kadar iner. Bu işlem muhtelif miktarlarda su ile tekrar edilerek çimento için gereken su miktarı tayin edilir. Priz BaĢlama Ve Sona Erme Sureleri Priz süresi tayini deneyi 20 C ± 2 0 C sıcaklıkta ve nispi nemi %50 - %60 olan bir oda içinde yapılmalıdır. Deney esnasında vicat halkası içindeki hamur her türlü sarsıntıya karşı korunmalıdır. Şekil-2'de gösterildiği gibi vicat aletine Şekil-2a'da verilen iğne takılır ve aletin üst tablasına 27,5 g' lık bir ağırlık konur. Aletin göstergesi, iğne cam levhaya değdiği zaman sıfırı gösterecek şekilde ayarlanır. Madde 2.l'de belirtildiği gibi normal kıvamda hazırlanan çimento hamuru vicat halkasının içine yerleştirilir. Vicat iğnesi halka içindeki hamurun üst yüzeyine dokunacak kadar indirilir ve yan taraftaki vida ile sıkıştırılır. Sonra vida gevşetilerek iğnenin hamur içine serbest olarak girmesi sağlanır. Başlangıçta hamur yumuşak olduğundan vida hafifçe gevşetilmeli ve iğnenin birden düşmesi önlenmelidir. 16
Priz başlangıç süresinin tespiti için iğne her 5 dakikada bir hamura batırılmalıdır. İğnenin bir defa girmiş olduğu yere bir daha girmemesi için vicat halkasının durumu her batırılıştan sonra değiştirilmelidir. İğne her batırılıştan sonra bir bez veya süzgeç kâğıdı ile iyice silinmelidir. Çimento hamuruna batan iğne, cam levhaya 3 mm - 5 mm uzaklıkta kaldığı an, priz başlamış sayılır. Çimento ile suyun karıştırıldığı andan prizin başlangıç anma kadar geçen zaman, priz başlama süresini verir. Prizin sona erme süresinin tespiti için, prizin başlamasından sonra iğne her 15 dakikada bir batırılmalıdır. İğnenin bir kez girmiş olduğu yere bir daha girmemesi için vicat halkasının durumu her batırılıştan sonra değiştirilmelidir. İğne her batırılıştan sonra bir bez veya süzgeç kâğıdı ile iyice silinmelidir. İğnenin, hamura en çok l mm girebildiği kıvam hâsıl oluncaya kadar batırılışlara devam edilerek priz bitme süresi tayin edilir. 17
Deney No: 3 Deney Adı: Beton Agregalarında Yüzey Nemi, Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri Ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı Deneylerin Amacı Hedeflenen işlenebilme, dayanım ve dayanıklılığa sahip olabilecek bir beton üretiminde, önce, eldeki malzemelerin özellikleri göz önünde tutularak beton karışımında yer alabilecek malzemelerin miktarlarını tayini için hesap yapılmaktadır. Beton karışım hesabında genellikle, agreganın nem durumu "Doygun Kuru Yüzey (DKY) varsayılarak 1m 3 betonda yer alması gereken su, çimento ve agrega miktarları hesaplanmaktadır. (Beton karışım oranlan, bazen, agregayı "tamamen kuru" varsayarak da yapılmaktadır.) Karışım hesaplarında DKY olarak varsayılan agreganın nemlilik durumu, beton üretiminde bizzat yer alan agreganım nemlilik durumu ile genellikle aynı değildir. Betonun üretileceği gün, agrega "hava kurusu" durumunda veya "ıslak" durumda olabilmektedir. Şayet, agrega ıslak durumda (yani, tanelerin üzerinde serbest su bulundurur durumda) ise, betonun içerisine, karışım hesaplarında elde edilen su miktarından daha çok su katılmış olmaktadır. Böyle bir durumda, su/çimento oranı hesaplanan miktardan daha yüksek olacağından, betondan istenilen dayanım elde edilememektedir. Öte yandan, agrega, "tamamen kuru" veya "hava kurusu" durumunda ise, beton karışımının içerisine katılan suyun bir miktarını emebilmektedir. Bu durumda da istenilen işlenebilmenin ve dayanımın elde edilebilmesi güçleşmektedir. Agregadaki mevcut suyun yüzdesi ve su emme kapasitesi, agreganın DKY durumunda olduğu varsayımına dayanan karışım hesabında elde edilen su ve agrega miktarlarının düzeltilmesi (gerçeğe uygun hale getirilmesi) amacıyla kullanılmaktadır. Şayet, agrega ıslak durumda ise, serbest su miktarı hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar azaltılmaktadır. Agrega kuru durumda ise, ne kadar su emebileceği hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar artırılmaktadır. Böylece, beton karışımı için yapılan hesaplardaki su/çimento oranından sapma olmamaktadır. (Su miktarındaki düzeltmelerin yanı sıra, agrega miktarlarında da uygun düzeltmelere yer verilmektedir.) Agreganın tane yoğunluk (özgül ağırlık) değeri ise betonda yer alabilecek malzeme miktarlarının hesaplanmasında kullanılır. Betonda kullanılan çimento, su ve agregaların özgül ağırlıkları bilindiği takdirde bu malzemelerin 1m3 içindeki hacimleri hesaplanabilmektedir. Aynı şekilde bir malzemenin 1m3 içerisindeki hacimleri bilindiği takdirde ağırlıkları da hesaplanabilmektedir. Diğer taraftan, agreganın su emme kapasitesi, malzemelerin karışımı için yapılan hesaplar için önemlidir. Ayrıca, agreganın su emme kapasitesi, betonun ve betonda kullanılan agreganın dayanıklılığı için de büyük önem taşımaktadır. Su emme kapasitesi yüksek olan gözenekli agregaların içerisine su kolayca girebilmekte ve soğuk havalarda buz haline dönüşerek genleşmeye, çatlamaya yol açmaktadır. Bu deneyde, taşıyıcı elemanlarda kullanılması nedeniyle en önemli yapı malzemesi olan betonun bileşenlerinden hacimce en fazla yer kaplayan agreganın yüzey neminin tayini ile özgül ağırlık ve su emme miktarı belirlenecektir. 18
AÇIKLAMA: Deney föylerinin hazırlanmasında yürürlükteki Türk Standartları esas alınmıştır. Agregaların yüzey nemi oranı tayini deney standardı TS 3523/Aralık 1980 (Beton Agregalarının Yüzey Nemi Oranının Tayini), tane yoğunluk ve su emme oranı tayini deneyleri standardı ise TS EN 1097-6/ Mart 2002 (Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler Bölüm 6: Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranının Tayini) dir. 1. Yüzey Nemi Miktarı Tayini Deneyi 1.1. Deneyde kullanılan aletler Terazi Isıtıcı Madeni kap Metal kalıp Spatula 1.2. Deneyin yapılıģı Deneyde kullanılacak numune miktarı en büyük tane büyüklüğüne bağlı olarak değişir. TS 707'ye uygun olarak ve yaklaşık Tablo 1'de gösterilen miktarda oluşturulmuş deney numunesi tartılır (M 0 ). Tablo 1. Yüzey Nemi Oranının Tayini Deney Numunesi Miktarı En büyük tane büyüklüğü 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32 63 90 125 Numune miktarı (kg) 0,5 2 3 5 10 15 Tartım işlemi sırasında agreganın nemini kaybetmemesi için çok hızlı çalışılmalı ve gereken her türlü önlem alınmış olmalıdır. Tartılan numune madeni kabin içine yayılarak serilir ve ısıtıcının yardımıyla doygun kuru yüzey haline getirilerek tartılır (M 1 ). (Agreganın doygun kuru yüzey durumuna nasıl geldiği özgül ağırlık deneylerinde belirlenen yöntemlerle ile saptanır.) Agreganın yüzey nemi oranı; yüzey neminin agreganın doygun kuru yüzey halindeki ağırlığına oranı olarak aşağıdaki bağıntı ile onda bir hanesine yuvarlatılarak hesaplanır. N=[( M 0 - M 1 )/M 1 ]xl00 (%) N : Agreganın yüzey nemi oranı M 0 : Deney numunesi deney başlangıcındaki ağırlığı (g) M 1 : Deney numunesinin doygun kuru yüzey halindeki ağırlığı (g) 19
Tablo 2. Yüzey nemi oranı deneyi kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No 1 2 3 Deney numunesinin M 0 M 1 N (%) 2. Tane Yoğunluğu Ve Su Emme Oranı Tayini Deneyi (Piknometre Metodu Ġle) 2.1. Terimler ve tarifler Etüvde kurutulmuģ esasta tane yoğunluğu: Bir agrega numunesinin etüvde kurutulmuş haldeki kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar ve suyun girebildiği boşluklar da dahil, suda işgal ettiği hacme oranı. Görünür tane yoğunluğu: Bir agrega numunesinin etüvde kurutulmuş haldeki kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar dahil, ancak suyun girebildiği boşluklar hariç olmak üzere, suda işgal ettiği hacme oranı. Doygun ve yüzeyi kurutulmuģ esasta tane yoğunluğu: Suyun girebildiği boşluklarda bulunan su ile agrega numunesinin toplam kütlesinin, taneler içindeki kapalı boşluklar ve suyun girebildiği boşluklar da dahil (eğer varsa), suda işgal ettiği hacme oranı. Su emme: Suyun, tanelerdeki boşluklara nüfuz ederek emilmesi sebebiyle, etüvde kurutulmuş agrega numunesinin kütlesinde meydana gelen artış. Sabit kütle: En az 1 saatlik kurutmadan sonra yapılan birbirlerini izleyen tartımlar arasında, %0,1 den daha büyük farklılık göstermeyen kütle. 2.2.Prensip Tane yoğunluğu, kütlenin, hacme oranından hesaplanır. Kütle, deney numunesi kısmını, doygun ve yüzeyi kurutulmuş halde ve tekrar etüvde kurutulmuş halde tartmak suretiyle tayin edilir. Hacim ise, piknometre metodundaki tartımlar yoluyla, yer değiştiren suyun kütlesinden tayin edilir. Agrega, belirli sayıda farklı tane büyüklüğü aralıklarından oluşuyorsa, deney numunesi kısmı hazırlanmadan önce numunenin 0,063 mm ila 4mm, 4 mm ila 31,5 mm ve 31,5 mm ila 63 mm tane büyüklüğü aralıklarına ayrılması gereklidir. 2.3. Genel Cihazlar Hava dolaģımlı etüv: sıcaklığın (110 ± 5) C de tutulabilmesi için termostat ihtiva eden. Terazi: numunenin kütlesini, kütlenin % 0,1 ine tekabül eden doğrulukla tartabilen. 20
Su banyosu: termostat kontrollü ve sıcaklığı (22 ± 3) C de tutulabilen. Termometre: doğruluğu 0,1 C olan. Deney elekleri: 0,063 mm, 4 mm, 31,5 mm ve 63 mm göz açıklık büyüklüğüne sahip. Tepsiler, Kuru ve yumuģak emici bezler 2.4. Ġri agreganın (4 mm-31,5 mm) tane yoğunluğu ve su emme oranının tayini 2.4.1. Gerekli özel cihazlar Piknometre: 1000 ml ila 5000 ml arasında hacme sahip bir cam şişe ve başka uygun bir kaptan ibaret ve deney süresi boyunca, hacmi 0,5 ml mertebesinde kararlı olan. Not - Piknometrenin hacmi, deney numunesi kısmının büyüklüğüne uygun olarak seçilmelidir. Hesaplama yapılmadan önce, tartım değerlerini toplamak kaydıyla, büyük bir piknometre yerine, daha küçük iki piknometre kullanılabilir. 2.4.2. Deney numunesi kısmının hazırlanması Agrega deney numunesi kısmının kütlesi, Tablo 3 te verilen kütle değerlerinden daha az olmamalıdır. Tablo 3 - Deney numunesi kısımlarının ez az kütlesi En büyük agrega büyüklüğü (mm) 8 16 31.5 Deney numunesi kısmının kütlesi (kg) 1 2 5 Deney numunesi kısmı, ince tanelerin uzaklaştırılması amacıyla, 31,5 mm ve 4 mm göz açıklıklı eleklerde yıkanır. 31,5 mm göz açıklıklı elekte tutulan taneler atılır. Daha sonra numune kurumaya bırakılır. 2.4.3. ĠĢlem Hazırlanan deney numunesi kısmı, piknometrede bulunan, (22 ± 3) C sıcaklıktaki suya daldırılır ve hapsolmuş hava, piknometre, eğik konumda hafifçe yuvarlanarak ve sallanarak uzaklaştırılır. Piknometre, su banyosu içerisinde düşey hale getirilir ve deney numunesi kısmı, (22 ± 3) C de (24 ±0,5) saat süreyle tutulur. Islatma süresinin sonunda, piknometre su banyosundan çıkarılır ve varsa geriye kalan hapsolmuş hava, piknometreyi hafifçe yuvarlamak ve sallamak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su ilave edilerek taşacak şekilde doldurulur ve kap içerisinde hiç bir hava hapsedilmeden tepe kısmına bir kapak yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M2). Suyun sıcaklığı kaydedilir. Agrega taneleri, sudan çıkarılır ve birkaç dakika süreyle kurumaya bırakılır. Piknometre tekrar su ile doldurulur ve kapak daha önce belirtildiği şekilde yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M3). Suyun sıcaklığı kaydedilir. M2 ve M3 tartımları esnasında, piknometredeki su sıcaklıkları arasındaki fark, 2 C yi geçmemelidir. 21
Suyu süzülmüş deney numunesi kısmı, kuru bezlerden birinin üzerine alınır. Bez üzerine yerleştirilen agrega tanelerinin yüzeyi dikkatlice kurutulur ve bez rutubet ememeyecek hale geldiğinde, taneler, ikinci bir kuru, yumuşak emici bez üzerine aktarılır. Agrega taneleri, kalınlığı bir agrega tanesinden daha fazla olmayacak şekilde, bu ikinci bez üzerine yayılır ve görülebilir bütün su filmleri uzaklaştırılana kadar direk güneş ışığından veya herhangi bir ısı kaynağından korunarak atmosfere maruz bırakılır. Ancak bu durumda agrega taneleri, hala rutubetli bir görünüm arz eder. Doygun ve yüzeyi kuru deney numunesi kısmı, bir tepsiye aktarılır ve tartılır (M1). Agrega taneleri, hava dolaşımlı bir etüvde, (110 ± 5) C de, sabit kütleye (M4) kadar kurutulur. 2.4.4. Hesaplama ve sonuçların gösterilmesi Tane yoğunlukları, megagram/metreküp cinsinden, aşağıdaki eşitlikler yardımıyla hesaplanır: Görünür tane yoğunluğu: Etüvde kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Doygun ve yüzeyi kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Su emme oranı (WA 24 ), 24 saatlik daldırmadan sonra, kuru kütlenin bir yüzdesi olarak, aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır: Burada; M1: Doygun ve havada yüzeyi kurutulmuş agreganın kütlesi, g, M2: Doygun agrega numunesini ihtiva eden piknometrenin kütlesi, g, M3: Sadece su ile doldurulmuş piknometrenin kütlesi, g, M4: Etüvde kurutulmuş deney numunesi kısmının kütlesi, g Not - Hesaplamalar, aşağıdaki eşitlik kullanılarak kontrol edilebilir: 22
Tablo 4. İri agrega için deney kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No 1 2 Deney numunesinin M1 M2 M3 M4 ρ a ρ rd ρ ssd WA 24 3 2.5. Ġnce agreganın (0.063 mm-4 mm) tane yoğunluğu ve su emme oranının tayini 2.5.1. Gerekli özel cihazlar Piknometre: 500 ml ila 5000 ml arasında hacme sahip bir cam şişe ve başka uygun bir kaptan ibaret ve deney süresi boyunca, hacmi 0,5 ml mertebesinde kararlı olan. Metal kalıp: üst kısmının çapı (40 ± 3) mm, alt kısmının çapı (90 ± 3) mm ve yüksekliği (75 ±3) mm kesik koni şeklinde olan. Metal kalıbın et kalınlığı en az 0,8 mm olmalıdır. Metal sıkıģtırıcı: (340 ± 15) g kütleli, çapı (25 ± 3) mm olan dairesel kesitli bir karıştırma yüzeyi ihtiva eden ve metal kalıp ile birlikte kullanılan. Huni: cam mamul (metal kalıp ve sıkıştırıcı kullanımına alternatif olarak). Tepsi: alanı 0,1 m 2 den daha küçük olmayan düz tabanlı, kenar yüksekliği 50 mm den daha az olmayan ve suyu emmeyen bir malzemeden imal edilmiş olan. Sıcak hava kaynağı: saç kurutma makinası gibi. Deney numunesi kısmı, ince tanelerin uzaklaştırılması amacıyla, 4 mm ve 0,063 mm göz açıklıklı eleklerde yıkanır. 4 mm göz açıklıklı elekte tutulan taneler atılır. 2.5.2. ĠĢlem Hazırlanan deney numunesi kısmı, piknometrede bulunan, (22 ± 3) C sıcaklıktaki suya daldırılır ve hapsolmuş hava, piknometre eğik konumda hafifçe yuvarlanmak ve sallanmak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su banyosu içerisinde düşey hale getirilir ve deney numunesi kısmı, (22 ± 3) C de, (24 ±0,5) saat süreyle tutulur. Islatma süresinin sonunda, piknometre su banyosundan çıkarılır ve varsa geriye kalan hapsolmuş hava, piknometre, hafifçe yuvarlanmak ve sallanmak suretiyle uzaklaştırılır. Piknometre, su ilave edilerek taşacak şekilde doldurulur ve kap içerisinde hiç bir hava hapsedilmeden tepe kısmına bir kapak yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M2). Suyun sıcaklığı kaydedilir. 23
Deney numunesi kısmını kaplayan suyun büyük bir kısmı süzülür ve piknometre bir tepsiye boşaltılır. Piknometre, tekrar su ile doldurulur ve kapak daha önce belirtildiği şekilde yerleştirilir. Daha sonra, piknometrenin dış kısmı kurutulur ve tartılır (M3). Suyun sıcaklığı kaydedilir. M2 ve M3 tartımları esnasında, piknometredeki su sıcaklıkları arasındaki fark, 2 C yi geçmemelidir. Islak deney numunesi kısmı, tepsinin tabanına üniform bir tabaka halinde yayılır. Yüzey rutubetini buharlaştırmak amacıyla, agrega taneleri, hafif bir sıcak hava akımına maruz bırakılır. Agrega taneleri, üniform bir kurumanın elde edilmesi amacıyla, hiçbir yüzey nemi görülmeyinceye ve taneler artık birbirlerine yapışmayıncaya kadar, sık aralıklarla karıştırılır. Karıştırma devam ederken, numune, oda sıcaklığına kadar soğutulur. Yüzey kuruluğunun sağlanıp sağlanmadığının tespit edilmesi için, metal koni kalıbı, en büyük çapa sahip kısım, tepsinin tabanına gelecek şekilde yerleştirilir. Koni kalıbı, bir miktar kuru deney numunesi kısmıyla gevşek olarak doldurulur ve kalıbın üst kısmındaki delikten geçirilen bir sıkıştırıcı kullanmak suretiyle agrega yüzeyi 25 defa hafifçe vurularak sıkıştırılır. Sıkıştırma işleminden sonra, kalıp tekrar doldurulmaz. Kalıp, üzerinde hiçbir agrega tanesi olmayacak şekilde, dikkatlice kaldırılır. Elde edilen agrega konisi çökmezse, kalıp kaldırıldığında çökme olayı meydana gelene kadar kurutmaya devam edilir ve koni deneyi tekrarlanır 1. Not - Bu işlemle ilgili yol gösterici bilgiler, Ekteki şekillerde verilmiştir. Doygun ve yüzeyi kurutulmuş deney numunesi kısmı tartılır (M1). Agrega taneleri, hava dolaşımlı etüvde, (110 ± 5) C de sabit kütleye (M4) kadar kurutulur. 2.5.3. Hesaplama ve sonuçların gösterilmesi Tane yoğunlukları, megagram/metreküp cinsinden, aşağıdaki eşitlikler yardımıyla hesaplanır: Görünür tane yoğunluğu: Etüvde kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: 1 İnce agreganın DKY hali yürürlüğü kaldırılan TS 3523/Aralık 1980 te şu şekilde belirtilmekteydi: DKY halinin kesme yöntemi ile belirlenmesi: DKY olduğu tahmin edilen numune yarım küre şeklinde bir yığın haline getirilir. Yığın mala ile düşey olarak ikiye bölünür. Bölünen ara yüzeyler kendilerini tutuyor ise kurutmaya devam edilir. Bu yüzeylerin yıkıldığı durumda numunenin DKY haline geldiği anlaşılır. Gerekmesi durumunda bu yöntemle de DKY belirlenebilir. Ancak, uygulamada her zaman yürürlükteki standartların yöntemleri göz önünde bulundurulmalıdır. 24
Doygun ve yüzeyi kurutulmuş esasta tane yoğunluğu: Su emme oranı (WA24), 24 saatlik daldırmadan sonra, kuru kütlenin bir yüzdesi olarak, aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır: Burada; M1: Doygun ve havada yüzeyi kurutulmuş agreganın kütlesi, g, M2: Doygun agrega numunesini ihtiva eden piknometrenin kütlesi, g, M3: Sadece su ile doldurulmuş piknometrenin kütlesi, g, M4: Etüvde kurutulmuş deney numunesi kısmının kütlesi, g Not - Hesaplamalar, aşağıdaki eşitlik kullanılarak kontrol edilebilir: Tablo 5. İri agrega için deney kayıt ve hesaplama çizelgesi Numune No 1 2 Deney numunesinin M1 M2 M3 M4 ρ a ρ rd ρ ssd WA 24 3 RAPORLA ĠLGĠLĠ NOTLAR: 1. Raporlar bilgisayarda yazılacaktır. 2. Sonuçlar ya da numunelerle ilgili bilgiler çizelgeler halinde verilecektir. 3. Rapor teslim süresi deney yapıldıktan sonra bir haftadır. 4. Raporlar mutlaka sonuçların değerlendirmesini içerek şekilde hazırlanacak ve de özgün olacaktır. Yani her öğrenci sonuçları kendisi yorumlayacaktır. 25
-Ek Ġnce agregaların doygun ve yüzeylerinin kuru olmasıyla ilgili kılavuz a) Nemli agrega: Metal kalıbın şeklini hemen hemen tamamen korur. b) Hafif nemli agrega: Dikkate değer bir çökme söz konusudur. c) Doygun ve yüzeyi kuru agrega: Hemen hemen tamamen çökme söz konusudur; fakat tepe, hâlen görülebilir durumdadır ve şevler belirli bir açıya sahiptir. d) Etüvde kurutulmuģa yakın olan agrega: Tepe, belirgin değildir ve yüzey çizgisi, yaklaşık olarak eğrisel bir yapı arz eder. 26