1 5.6 Beton Üretimi Beton üretimi şantiyelerde veya sabit beton üretim tesislerinde yapılır. Burada kısaca şantiye üretiminden bahsedilecektir. Beton üretiminin aşamaları ikiye ayrılabilir. Hazırlık ve üretim aşaması. 5.6.1 Hazırlık Aşaması Beton üretiminde kullanılacak olan yeterli miktarda çimento, agrega, su ve katkı maddeleri, üretime başlamadan önce temin edilerek depolanmış olmalıdır. Beton üretimine devam edilirken, çimento ve agrega cinsinin değiştirilmesi durumunda, beton kalitesinde farklılık olur ve üretim aksar. Beton üretiminde kullanılan çimentolar torbalar halinde veya dökme olarak temin edilir. Büyük işlerde ve hazır beton üretiminde genellikle dökme çimento kullanılır. Çimentonun şantiyede depolanması, çimentonun özelliklerini kaybetmemesi açısından önemlidir. Çimentolar, nem almayacak ve özelliklerini değiştirip bozabilecek maddelerle kirlenmeyecek biçimde uygun yerlerde depolanmalıdır. Torbalanmış çimentolar kapalı ve kuru ambarlarda depo edilmelidir. Ambar kapısı, aralık bırakılmayacak tarzda sıkı kapanabilir olmalıdır. Çimentoların, zeminden nem almamaları için ambar zemini üzerine plastik gibi su geçirmez bir örtü serilmeli ve torbalar zeminden yaklaşık150 mm yükseklikte ahşap bir platform üzerine dizilmelidir. Standartlarımıza göre, üst üste en fazla 12 torba çimento dizilmelidir. Dökme çimentolar için ideal depolama, hava almayan ve ağzı kapalı olan, ihtiyaca cevap verecek büyüklükte silolarda yapılmaktadır. Değişik türdeki ve özelliklerdeki çimentolar aynı siloda depolanmamalıdır. Beton üretiminde kullanılacak ince taneli mineral katkı maddeleri, dökme çimentoların depolandığı silolara benzer silolarda depolanmalıdır. Değişik türdeki ve değişik özelliklerdeki katkı maddeleri ayrı ayrı silolarda depolanmalıdır. Kimyasal katkı maddeleri ve hava sürükleyici katkılar, ya orijinal ambalajlarında (varil, bidon vs) muhafaza edilmeli, ya da her katkı maddesi ayrı tankta depolanmalıdır. Katkı maddelerinin çok sıcak veya çok soğuk şartlardan olumsuz etkilenmemesine dikkat edilmelidir. Agregalar, tane boyutu gruplarına göre ayrılmış olarak, veya en azından ince agrega ve iri agrega olarak ayrı ayrı depolanmalıdır. Yuvarlak veya kırmataş agregalar, aynı tane boyutuna sahip olsalar bile, ayrı ayrı depolanmalıdır. Betonun karılmasında kullanılacak su, tanklarda veya varillerde depolanır. 5.6.2 Üretim Aşaması Betonun üretim aşamalarını şöyle sıralayabiliriz. - Beton karışım hesaplarının yapılması - Ölçme - Karıştırma - İletme - Yerleştirme - Sıkıştırma ve yüzey düzeltme - Bakım 5.6.2.1. Beton karışım hesaplarının yapılması Betonun kullanılacağı yapının statik-betonarme projesinde öngörülen beton sınıfındaki mukavemet değerlerini elde edebilmek için, kullanılacak agrega ve çimento özelliklerini de dikkate alarak, betonun üretiminde kullanılacak malzemelerin miktarları belirlenir.
2 5.6.2.2 Ölçme (Karışım malzemelerinin ölçülmesi) Beton üretiminde kullanılacak malzemelerin miktarları ağırlık yapılır. Suyun miktarı litre olarak ölçülebilir. Çimento torba hesabı yani ağırlık olarak ölçülür. 5.6.2.3 Karıştırma Karıştırma betoniyerle yapılmalıdır. Betoniyerlerin en iyileri düşey bir eksen etrafında dönen ve karıştırıcı kürekleri ters yönde hareket edenlerdir. Adi betoniyerler serbest düşmeli olanlardır. Dönen tambur içinde kaynaklanmış kanatlar beton kütlesini aşağıdan alır, yukarı döndüklerinde kütle serbest düşme yaparak karışır. Betoniyerin 15-20 devir yapması uygundur. Bu ise 1,5-2 dakikadır. Buna genellikle pek uyulmaz. Beton iyice karıştırılmadan boşaltmaya geçilir, hatalıdır. 5.6.2.4 İletme(Taşıma) Karıştırılmış beton yapıdaki yerine taşınırken homojenliğini kaybetmemelidir. Mikserli kamyonlar: Hazır beton tesislerinde karılmış olan taze betonun yapıdaki yerine taşınmasında mikserli kamyonlar (transmikserler) kullanılır. Kamyon üzerindeki mikser teknesine yerleştirilen taze beton, taşıma esnasında mikser teknesinin düşük bir hızda dönmesiyle karıştırılır ve priz almadan yapıdaki yerine taşınır. Mikser tekneleri 4-12 m 3 beton taşıyabilecek kapasitededir. Bazen mikserli kamyonlarla kısmen karılmış beton, veya hiç karılmamış beton malzemeleri de taşınır. Kovalar: Çelik halatlı ve makaralı sistemlerde asılı olarak hareket edebilen, vinçlere özel olarak monte edilebilen, veya benzeri yöntemlerle kullanılan kovalar, içine doldurulan taze betonu hem yatay düzlemde hem de düşey düzlemde taşıyabilir. Değişik kapasitedeki olabilirler. 6 m 3 civarında beton taşıyabilecek büyüklükte olanları bulunmaktadır. El arabaları ve motorlu arabalar: Bu araçlar, taze betonun şantiye içinde ve daha çok küçük işler için taşınmasında kullanılır. El arabaları ile 0.03 m 3, motorlu arabalarla 0.75 m 3 beton taşınabilmektedir. Pompalar: Bu sistemde taze beton, pompa gücüyle, borular içinde, istenen yere taşınır. Pompa gücüyle boru içinde taşınabilen betona pompa betonu denilmektedir. Bu yöntemle şantiyedeki beton yatay ve dikey düzlemde uzak mesafelere taşınabilir. Betonun ne kadar uzaklığa pompalanabileceği; pompa kapasitesine, pompalama hızına, kullanılan boruların boyutlarına, pompalanacak betonun özelliklerine bağlıdır. Mobil pompa ile 45 m mesafeye, sabit pompa ile daha fazla mesafeye beton taşınabilir. (52 m ye kadar) 5.6.2.5. Yerleştirme Taze beton homojenliğini kaybetmeden, segregasyon yapmadan kalıplar içindeki yerini almalıdır. Bunun için yapılması gereken doğru uygulamaları şöyle sıralayabiliriz: 1- Taze betonun yerleştirilmesi işlemi, yukarıdan aşağıya doğru yapılmalıdır. Bir bölgeye yığılıp sağa sola yayılmaya çalışılmamalıdır. Kalıp içindeki betonu kısa mesafelere yaymak gerekiyorsa, bu işlem segregasyona yol açmayacak tarzda kürekle yapılmalıdır. Vibratörle yapılmamalıdır. 2- Taze betonun yerine yerleştirilmesi tabakalar halinde yapılmalıdır. Tabaka kalınlığı 60 cm yi geçmemeli ve her tabakadaki beton yerleştirildikten sonra sıkıştırılmalıdır. 3- Taze beton çok yüksek mesafeden serbestçe düşecek tarzda yerleştirilmemelidir. 4- Dar ve derin kalıplar içine taze beton yerleştirilirken, segregasyona yol açmayacak önlem alınmalıdır. Dar kalıplara beton dökülürken ucu kalıp içine kadar uzanan büyük
3 bir huni veya oluk kullanılabilir. Dar ve derin kalıpların içine pompa veya bir gortum aracılığı ile de beton yerleştirilebilir. Hortumun ucu kalıbın alt ucuna yakın olarak yerleştirilir ve döküm devam ettikçe yavaş yavaş yukarı çekilir. Dar ve derin kalıpların içine betonun yerleştirilmesi bazen de kalıbın kenarında geçici olarak bırakılan bir boşluktan yapılabilir.. 5- Taze betonun yerleştirilmesi işlemine kalıpların köşelerinden başlanmalıdır. 6- Döşeme betonlarının yerleştirilmesi işleminde, el arabalarıyla taşınıp boşaltılacak beton, daha önce yerleştirilmiş betonun ön tarafına, yani, daha önce yerleştirilmiş betondan uzaklaşarak boşaltılmalıdır. 7- Taze beton şiddetli yağmur altında yerleştirilmemelidir. 5.6.2.6 Sıkıştırma ve yüzey düzeltme Beton malzemelerinin karılması ve taze betonun terleştirilmesi işlemleri esnasında, beton karışımı içine kendiliğinden bir miktar hava sıkışır. O nedenle taze betonu yerleştirdikten hemen sonra hapsolmuş havanın çıkarılması işlemine betonun sıkıştırılması denir. Sıkıştırma için kullanılan yöntemler iki ana grupta toplanır. 1- Elle sıkıştırma 2- Mekanik yöntemlerle sıkıştırma 1) Taze betonun elle sıkıştırılması: Taze betonun yüzeyindeki muhtelif bölgelere, bir çubukla (tokmakla), kısa zaman aralıklarıyla, yukarıdan aşağıya doğru darbeler uygulanır. Bu yöntem plastik veya akıcı kıvamdaki betonlara uygulanabilir. Kuru veya çok kuru kıvamdaki betonlar için uygun değildir. 2) Taze betonun mekanik yöntemlerle sıkıştırılması(vibrasyon uygulayarak sıkıştırma): Kalıbına yerleştirilmiş olan taze betona vibratör (titreştirici) denilen aletler vasıtasıyla titreşim iletilir ve böylece betonun sıkıştırılması sağlanır. Vibrasyon uygulayarak yapılan işlem taze betonun sürtünmesini yenmektir. Taze betonun sürtünmesini yenerek daha kolay yerleşmesini sağlamaktır. Betonda iki türlü sürtünmeden bahsedilebilir. Dış sürtünme ve iç sürtünme. Dış sürtünme betonun kalıpla veya donatıyla arasında oluşan sürtünmedir. Bu dış sürtünmeye çeper etkisi denir. Çeper etkisi kullanılacak agreganın maksimum tane çapını belirleyen bir özelliktir. TS 500 standardı, tane çapının dar bir kiriş elemanda genişliğin 1/5 inden büyük, betonarme bir döşemede döşeme kalınlığının 1/3 ünden büyük olmaması koşullarını getirmiştir. Betondaki iç sürtünme agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki yapışmadan ve agrega tanelerinin kenetlenmesinden kaynaklanır. Üretim sırasında bu sürtünme azaltılırsa betonun kalıba daha kolay ve iyi yerleşmesi sağlanmış olur. Beton yerleştirmede kullanılan vibrasyon tekniği bu imkanı sağlar. Beton kütlesine uygulanan vibrasyon, kütle içinde yayılan basınç ve kayma dalgaları oluşturur. Bu dalgaların etkisiyle taneler titreşime geçerler. Tanelerin titreşimi sonucu doğan kayma gerilmeleri yapışma ve kenetlemeden doğan sürtünmeyi yener ve betonun viskozitesi azalır, beton akışkan bir sıvıya dönüşür. İri taneler boşluklara doğru hareket ederler, dibe çökerler. Yerleşme tamamlanınca vibrasyon etkinliğini kaybeder. Bu yerleşme sırasında hava kabarcıkları da dışa kaçarlar. Kuru betonları yerleştirmeye imkan sağlayan vibrasyon farklı araçlarla sağlanır. Prefabrikasyonda vibrasyon masaları, binalarda ve yerinde dökülen betonlarda dalıcı vibratörler, çelik kalıplı yapılarda kalıp vibratörleri, yollarda yüzey vibratörleri, titreşimli mastarlar kullanılır. Bunlar arasında en yaygın olanı dalıcı vibratörlerdir. Vibratör uygulamada önemli kurallar vardır. Bunlar:
4 1- Vibratör bir yerleştirme aracıdır, taşıma aracı değildir. İşçiler vinçle gelen betonu kürekle yaymak yerine vibratörle yaymak isterler ve segregasyona sebep olurlar. 2- Vibrasyonla sıkıştırılacak beton tabakası vibratörün boyutuna göre ayarlanmalıdır. 3- Su üst yüzeye çıkınca vibratör çekilir. Çekme işlemi havanın kaçması için birkaç saniye daha uzatılabilir. 4- Vibratör betona mümkün olduğunca dik olarak daldırılmalıdır. 5- Vibratör betona yavaşça daldırılmalı ve çok yavaş çekilmelidir. Aksi halde vibratör çevresinde kum birikir ve yeri delik kalır. 6- Yerleşmiş betonun, komşu betonun vibrasyonu sırasında sarsılmamasına dikkat edilmelidir. Şantiyede vibratör kullanılırken kalıp stabilitesinin önemi büyüktür. Vibratörün kalıba verdiği titreşim hareketi ile kalıbın açılmaması, hatta kalıp elemanlarının kırılmaması için gerekli tedbirlerin alınması gerekir. Sıkıştırılan betonun yüzü mastarlanır, yani önceden ayarlanmış takozlar vasıtası ile istenen düzleme getirilir. Daha sonra ahşap mala ile perdahlanır. Beton kontrol numuneleri betoniyer ağzında değil, döküm yerinde yerleştirme sırasında alınırsa, iletim sırasında olabilecek segregasyonun etkisi de ortaya çıkmış olur. 5.6.2.7 Betonun bakımı (Betonun kürü) Üretimde son aşama saklama yani bakım aşamasıdır. Yeni sertleşen bir beton çok naziktir, çok özenle korunmaya muhtaçtır. Sarsılmamalıdır, özellikle üretimi izleyen ilk 3-7 gün sırasında kurumamalı, donmamalı, aşınmaya maruz bırakılmamalıdır. Suyunu kaybetmemesi için terlemenin bittiği anda üstüne parafin esaslı bir malzeme (curing compound) püskürtülür. Daha çok yüzeyi çok geniş betonlarda (yol, hava meydanı vb) bu metoda başvurulur. Veya beton yüzü ıslak tutulan hasır vb malzemeyle örtülerek güneş ışınlarının, rüzgarın doğrudan etkisinden korunmaya çalışılır. Bu arada en basiti ve ülkemizde en çok uygulananı betonu sulamaktır. Dış ortam ısısının az olduğu zamanlar olan, sabah ve akşam saatlerinde 3-7 gün süreyle beton sulanır. 5.7 Beton Üretiminde İstatistik Kalite Kontrolu Taşıyıcı malzeme olarak kullanılan betonlar projelendirme işlerinde belirli sınıflara bölünmüştür. Bu sınıflandırmada betonun belirgin bir özelliği olan basınç mukavemeti esas alınmıştır. Beton mukavemetinin büyük dağılım göstermesi, numune boyutları ile değişmesi, betonun yaşlanmasına bağlı olması sebebiyle, istatistiksel veriler ışığında beton mukavemeti tarif edilmektedir. TS 500 betonları C16, C20 gibi sınıflara ayırmıştır. Basınç dayanımları 28.günde ve silindirlerle belirlenir. Karakteristik dayanım, dayanımların belirli bir yüzdesinin (TS 500 de %90) üstünde olması gereken minumum mukavemettir. Bir başka deyişle beton mukavemetlerinin %10 unun bu değerin altına düşmesine müsaade edilmektedir, göz yumulmaktadır. Projeyi yapan mühendis beton mukavemetini ne alacaktır? Proje mukavemeti (fck) sınıf mukavemetidir. Bu değer belirli güvenlik katsayısına bölünerek elde edilen fcd (hesapta kullanılan beton basınç dayanımı) değeri kullanılarak mukavemet ve boyutlandırma hesapları yapılır.
5 Mukavemeti sağlamak için nasıl bir beton üretilecektir? Şantiye mühendisi öyle bir beton üretmelidir ki, beton deney silindiri dayanımları ortalaması fcm, standart sapma ise fcm=fck+1,48 olmalıdır. Beton karışım hesapları yapılırken bu kriter göz önünde tutulmalıdır. Bunun için yapılacak karışımlarda bir amaç beton dayanımı tasarlanmalıdır. Bu dayanım proje mukavemetinden (fck) büyük olmalıdır. Şantiye mühendisi şantiyesindeki dağılımı biliyorsa veya tahmin edebiliyorsa için bir değer verebilir. O zaman amaç dayanım fca=fck+1,48 olur. Eğer tahmin edilemiyorsa o zaman TS 802 de 1,28 yerine bir f dayanım farkı önerilmektedir. fca=fck+ f C14, C16, C18 için Δf=4 N/mm 2 C20, C25, C30 için Δf=6 N/mm 2 Daha yüksek dayanımlı için Δf=8 N/mm 2 Bunun manası proje mukavemeti C25 ise, beton karışım hesaplarında amaç mukavemet 25+6=31 N/mm 2 alınmalıdır. 5.7.1. TS 500 e Göre Betonun Kontrolü Şantiyede betonun basınç dayanımı; TS 3351 de tanımlanan biçimde bakımı yapılmış numuneler üzerinde yapılan deneyler ile belirlenir. Betonda kalite kontrolü tüm yapı bittikten sonra yapılamaz, çok geç kalınır, iş işten geçer. Bunun için üretilen beton partiler halinde kontrol edilir. Her partiye beton üretim birimi denir. Üretim birimi, aynı hesap dayanımı istenen ve aynı gereçler aynı oranda kullanılan betondan oluşur. Ayrıca her birim aynı günde dökülmüş ve 100m 3 ü veya 450 m 2 alanı aşamaz. Dökülen her birimden en az bir deneylik (3 numune) alınmalıdır. Bir işte en az üç grup (9 numune) alınmalıdır. Grubu oluşturan numuneler, standart koşullarda saklandıktan sonra bunlara basınç deneyi uygulanır.numunelerin her biri ayrı betoniyer dökümünden veya transmikserden alınır. Aynı betoniyer dökümünden birden fazla numune alınırsa, bunlar tek numune sayılır ve değerlendirmede ortalamaları dikkate alınır. Deney numunelerin alınması, bakımı ve hazırlanmasında TS 2940, TS 3068, TS 3351 e göre yapılmalıdır. Genellikle Ø15/30 cm silindir numuneler veya 15x15x15 cm küp numuneler kullanılmaktadır. Hazır beton kullanıldığında, üretim yerinde alınan numunelere ek olarak, şantiyede de yukarıda tanımlanan biçimde ve sayıda numuneler alınmalıdır. Değerlendirmede şantiyede alınan numuneler temel alınmalıdır. Alınan üçer silindirik gruplar, alınış sırasına göre, G1, G2, G3, Gn biçiminde adlandırılmalı ve her grubun basınç dayanımı ortalaması belirlenmelidir. Birbiri ardından gelen üçer grupluk partilerin her biri P1(G1, G2, G3), P2(G2, G3, G4), P3(G3, G4, G5),.Pn-2 aşağıda belirtilen iki koşulu birden sağlamalıdır. Numunelerin deneyle basınç dayanımları ve fcm ortalaması bulunur. fcmin da özellikle kaydedilir. Kabulün dayanacağı iki kriter: fcm fck+1 N/mm 2 (Mpa) fcmin>fck-3 N/mm 2 Kontrol sonunda nasıl kabul veya red kararı alınacaktır? Yukarıdaki kriterler sağlamıyorsa, yapının veya söz konusu yapı elemanlarının taşıma güçleri, yukarıdaki koşullardan elde edilmiş olan düşük beton dayanımına göre yeniden değerlendirilir. Önemli
6 dayanım azalması belirlenirse, önlem alınması gerekir. (Yapının amacı değiştirilerek kullanılması, yapının takviye edilmesi, hatta yapının yıkılıp, yenisinin yaptırılması gibi) Bu hususların işveren-müteahhit anlaşmasında önceden belirtilmesi gerekir. Denetim mühendisi, gerekli gördüğü durumlarda yerindeki betonun dayanımının belirlenmesini isteyebilir. Bu denetim, yapıya zarar vermeyecek yerlerden alınacak karot örnekleriyle ve tahribatsız deneme yöntemleriyle (yüzey sertliği, ses hızı vb) gerçekleştirilebilir. 5.7.2. TS EN 206 ya Göre Betonun Kontrolü Taze betondan alınacak örnek sayısı, imalat kontrol belgesi olan ve olmayanlarda farklılık göstermektedir. TS EN 206-1'da önerilen bu değerler 400 m 3 'te 1 örnek alımına kadar düşmektedir. (Tablo 5.8) Tablo 5.8-Uygunluk değerlendirilmesi için en az numune alma sıklığı (TS EN 206) TS EN 206'nın üretim aşamasında tasarlanmış betonun uygunluk değerlendirmesi için iki kriter belirlenmiştir. Bu kriterler başlangıç aşamasında parti bazında kontrollü yaklaşım ve daha sonraki aşamalarda tüm üretimin istatistiksel denetimi şeklinde farklılık göstermektedir. Değerlendirme kriterleri Tablo 5.9'da özetlenmiştir. Tablo 5.9 TS EN 206 nın üretim aşamasında tasarlanmış betonun uygunluk değerlendirme kriterleri