Maksimum Agrega Tane Boyutu, Karot Narinliği ve Karot Çapının Beton Basınç Dayanımına Etkisi K.Ramyar *, O.E. Köseoğlu *, Ö. Andiç GİRİŞ Genelde, betonun dayanımı hakkında şüphe olduğunda veya gerçek dayanımı öğrenmek için, yapının uygun yerlerinden karot numunesi alınır ve standart yöntemle deneye tabi tutulur. Standart basınç dayanımı deneyi sonuçlarını etkileyen faktörlere ek olarak karot numunesinin basınç dayanımını etkileyen faktörler; karot narinliği, karot çapı, alınma yönü, örselenme etkisi, fazla boşluk oranı, donatı etkisi, kür süresi ve koşulları ve nemlilik durumudur. ASTM C42 tarafından önerilen narinlik düzeltme faktörleri boy/çap oranı (λ) 2.00, 1.75, 1.50, 1.25 ve 1.00 için sırasıyla 1.00, 0.98, 0.96, 0.93, 0.87 dir. BS 1881 tarafından önerilen düzeltme faktörü değerlendirme yönünden daha tutucudur. Buna göre kestirilen basınç dayanım değeri genelde 1 λ 1.75 aralığında daha düşük değeri ifade etmektedir. Çeşitli araştırmacılar narinlik faktörü ile ilgili birbiriyle uyumlu değerler öne sürmektedir (Chung, 1978; Neville, 1995; Bartlett&MacGregor, 1996). ASTM ve İngiliz standartlarına göre karot numunelerinin çapı 100 den az olmamalı, mümkünse 150 olmalıdır. Bu değer İsviçre standartlarında 50 olarak belirtilmiştir. TS 10465 de bu konuyla ilgili olarak; Karot yüksekliği çapına eşit ise, karot çapı 100 ve 150 olan numunelerin basınç dayanımının 200 lik küp basınç dayanımına eşittir. Karot çapı 50 olan numunelerin basınç dayanımlarının 0,90 katı 200 lik küp basınç dayanımına eşittir. tanımı mevcuttur. Bartlett&MacGregor (1996), karot çaplarına göre düzeltme katsayılarını (K d ) sırasıyla 50, 100 ve 150 için 1.06; 1.0 ve 0.98 olarak önermektedir. Önerilen değişkenlik katsayıları ise sırasıyla % 11.8; % 0.0 ve % 1.8 dir. Boy/çap oranı sabit, çapı 100 ile 150 olan karot numunelerinin basınç dayanımlarının oranı, 0.98 ile 1.05 arasında değerler almaktadır (Erdoğan, 2003). Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, E.Ü. Kampüs, Bornova, İzmir Tel: 02323886026 Faks: 02323425629 e-mail: kramyar@bornova.ege.edu.tr, onuremrek@yahoo.com, ozgeandic@yahoo.com
ASTM standartlarına göre, karot numunesinin çapı, numunenin alındığı betonun yapımında kullanılmış olan en büyük agrega tane boyutunun üç mislinden daha az olmamalıdır. İngiliz standartlarında böyle bir kısıtlama getirilmemiştir. Karot çapı, maksimum agrega çapı ve karot numunelerinde standart sapma değişimini inceleyen Peterson (1973) a göre, karot dayanımlarının standart sapmasını denetleyen büyüklükler; karot çapı, kullanılan maksimum agrega çapı ve ölçülen karot dayanımıdır. Aynı agrega çapı dikkate alındığında, standart sapma büyüklüğü karot çapı küçüldükçe artmaktadır. Benzer sonuca, Beton Cemiyeti (1988) raporunda da karot alınma yönüne bağlı olarak değinilmektedir. Bu çalışma kapsamında, farklı su/çimento oranına ve maksimum agrega çapına sahip karışımlar hazırlanarak beton blokları dökülmüştür. Bu bloklardan alınan değişik narinlik ve çaptaki karot dayanımları standart küp numunelerin dayanım değerleri ile karşılaştırılmıştır. Böylece, agrega tane çapı, karot çapı ve narinliğinin karot basınç dayanımına olan etkisi incelenmiştir. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Malzemeler: Bu çalışmada, beton üretiminde bağlayıcı malzeme olarak PÇ 42.5 tipi çimento kullanılmıştır. Beton üretiminde dört farklı boyutta kırmataş kullanılmıştır. Su/çimento oranı 0.35 olan karışımlarda bir tip süper akışkanlaştırıcı katkı (Daracem 200) kullanılmıştır. Beton Oranları: Beton üretiminde kullanılan en büyük tane çapı 15 ve 25 olan agrega gradasyonları TS 706 ya göre ayarlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmada belirlenen kriterleri sağlamak amacı ile 8 farklı beton karışımı hazırlanmıştır. Beton üretiminde kullanılan malzeme miktarları ve sıkışık birim hacim ağırlıkları Tablo 1 de gösterilmektedir. Tüm karışımların çökme değeri 100±10 olarak ayarlanmıştır.
Tablo 1 1 m 3 beton üretiminde kullanılan malzeme miktarları ve karışımların sıkışık birim hacim ağırlıkları No : Çimento (kg) Su (kg) 15-25 DYK Agrega (kg) 5-15 0-5 0-3 S.A. * (kg) Sıkışık BHA (kg/m 3 ) A1 206 165 494.3 497.1 596.8 400.3 0 2345 A2 254 165 483.8 486.6 584.2 391.8 0 2363 A3 342.2 171 462.0 467.4 561.4 378.9 0 2383 A4 527.8 184.8 425.1 429.9 516.6 348.6 5.28 2433 B1 228.1 182.3 0 761.2 571.6 578.1 0 2322 B2 282.4 183.5 0 740.6 556.0 562.8 0 2325 B3 394.9 197.3 0 695.2 522.0 528.3 0 2338 B4 549.1 192.2 0 654.9 491.8 497.8 5.49 2386 *S.A.: Süper akışkanlaştırıcı katkı Deneysel Çalışma: Bu çalışmada, iki farklı maksimum agrega çapı, ve 0.35, 0.50, 0.65, 0.80 olmak üzere dört değişik su/çimento oranı kullanılarak 30x40x45 cm boyutlarında beton bloklar hazırlanmıştır. Bu bloklardan 100 ve 150 çapta karotlar alınmıştır. 100 lik karotlar 5 farklı narinlik oranında kesilmiştir, 150 lik karotlar ise boy/çap oranı 2 olacak şekilde deneye tabi tutulmuştur. Alınan karot numunelerine ilaveten seçilen deney yaşı için her betona ait 150 standart küp numuneleri dökülmüştür. Dökülen beton bloklar ve standart test numuneleri havada, aynı ortam koşullarında, kür edilmiştir. 28 günlük kür süresi boyunca oda sıcaklığı 17 20 C arasında değiştiği, bağıl nem oranının da ortalama % 75 ± 5 olduğu görülmüştür. Numuneler 28 günlük kür süresi boyunca, periyodik olarak her gün iki kere sulanmıştır. Her karışımdan 6 adet 150x300 ve 6 adet 100x300 olmak üzere toplam 12 adet karot numunesi elde edilmiştir. 100 lik karot numuneleri kesilerek farklı l/d oranları sağlanmıştır. Böylece 5 farklı narinlik oranında 100 çapında toplam 96 adet karot numunesi; bir tek narinlik oranında 150 çapında toplam 48 adet karot numunesi elde edilmiştir. Standart basınç dayanımı tespiti için her karışımdan 6 adet 150x 150 küp numunesi dökülmüştür.
BULGULAR Deneysel çalışmanın sonuçları özetlenerek Tablo 2, 3 ve 4 de verilmiştir. Tablo 2 150 lik standart küp dayanımı deney sonuçları () S/Ç Oranı Ortalama Dayanımları Standart Sapma A1 25 0.80 19.35 0.282 A2 25 0.65 26.00 0.200 A3 25 0.50 36.62 0.358 A4 25 0.35 63.46 0.408 B1 15 0.80 19.21 0.506 B2 15 0.65 25.77 0.615 B3 15 0.50 36.44 0.418 B4 15 0.35 62.44 0.344 Net çapı 150 olan karot bıçağı ile alınan, toplam 48 adet numunenin karot basınç dayanımı deney sonuçları Tablo 3 de verilmiştir. Tablo 3 150 çaplı karot numunelerinin basınç dayanımı deney sonuçları () S/Ç Oranı Ortalama Dayanımları Standart Sapma A1 25 0.80 16.04 0.481 A2 25 0.65 19.76 0.184 A3 25 0.50 28.55 0.634 A4 25 0.35 42.06 1.033 B1 15 0.80 15.72 0.251 B2 15 0.65 21.78 0.394 B3 15 0.50 30.63 0.435 B4 15 0.35 42.87 1.371 Net çapı 93 olan karot bıçağı ile alınan, farklı narinlikte toplam 96 adet numunenin karot basınç dayanımı deney sonuçları ortalamaları Tablo 4 de verilmiştir. Tablo 4 93 çaplı karot numunelerin ortalama basınç dayanımları () S/Ç Oranı 28 Günlük Karot Basınç Dayanımı Ortalamaları l/d = 1,00 l/d = 1,25 l/d = 1,50 l/d = 1,75 l/d = 2,00 A1 25 0.80 18.12 17.02 16.60 16.12 15.82 A2 25 0.65 20.53 18.56 18.37 17.81 17.63 A3 25 0.50 28.99 28.63 27.55 27.02 26.86 A4 25 0.35 49.30 48.54 47.84 47.03 46.13 B1 15 0.80 18.19 16.88 16.33 15.97 15.55 B2 15 0.65 25.20 22.98 22.13 21.32 21.14 B3 15 0.50 32.04 29.89 29.07 28.37 27.62 B4 15 0.35 54.12 51.05 49.11 47.84 46.88
93 lik karotlarla yapılan deneylerin sonucunda beş farklı narinlik oranı için bulunan değerler ASTM C42 de belirtilen düzeltme faktörleri ile uyumludur. Su/çimento oranı azaldıkça narinlik oranıyla ilgili düzeltme faktörünün bu değerlerden farklılık gösterdiği görülmüştür. 150 lik karot çapına sahip numunelerin basınç dayanımları, 93 çaplı numunelere kıyasla birbirine daha yakın dağılım göstermektedir. Bu durum, BS 1881, ASTM C42 ve TS10465 de belirtilen karot numunesinin çapı mümkünse 150 den az olmamalıdır ifadesi ile uyumludur. KAYNAKLAR ASTM C 42/C 42M 99 Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilling Cores and Sawed Beams of Concrete Annual Book of ASTM Standards 1999 Bartlett, F. M. Macgregor, G. J. Equavalent Specified Concrete Strength From Core Test Data, Concrete International, Vol: 17, 3 March, 1996, pp. 52-58 BS 1881: Part 120, Methods for Determination of the Compressive Strength of Concrete Cores, British Standards, 1983 Chung, H.W., Effects of Embedded Steel Bars Upon Ultasonic Testing of Concrete Magazine of Concrete Research, 30, No.102, March 1978, pp.19-25 Concrete Society, Concrete Strength, Permeability Testing of Site Concrete A Rewiev of Methods and Experience, Technical Report 31, 1988 Erdoğan, T.Y. Beton METU Press 2003, pp. 456-465. Neville, A. M. Properties of Concrete, Fourth and Final Edition, Longman Group Limited, Essex, 1995 Peterson, N., İnşa Edilmiş Yapılarda Beton Kalitesinin Tahmini İçin Tavsiyeler, Çeviri: Bayazıt, Ö. L., DSİ Teknik Bülteni, Sayı 28, Haziran 1973 TS 10465, Beton Deney Metodları Yapı ve Yapı Bileşenlerinde Sertleşmiş Betondan Numune Alınması Ve Basınç Mukavemetinin Tayini (Tahribatlı Metot), Ankara, 1992 TS 706, Beton Agregaları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1980