Agrega Nedir? Agrega Sınıfları, Özellikleri, Standartları

1. Agrega

Agrega, belirli boyutlardaki taş, doğal taş ya da ufalanmış kaya parçalarıdır. Agregaların yapıları, boyutları, şekilleri, fiziksel ve kimyasal yapıları, bünyesine katılacakları karışımlardan (beton, asfalt, vs.) beklenen özelliklere göre seçilir.

Agrega Nedir? Agrega; çimento ile birbirlerine bağlanarak, sert ve yoğun bir kütle meydana getirir ve betonun hacim olarak %60-%80’lik bir kısmını oluşturur. Agrega; mıcır, kum-çakıl, kırma taş, cüruf gibi, harç beton veya asfaltın ana maddesini oluşturur. (İngilizce “aggregate”)




1.1. Agreganın Beton Dayanımına Etki Eden Özellikleri

Beton hacminin yaklaşık %75’ini oluşturan agreganın;

  • Türünün,
  • Biçiminin,
  • En büyük boyutunun,
  • Tane boyutu dağılımının,
  • İnce madde oranının,
  • Organik madde miktarının,
  • Hacim konsantrasyonunun ve
  • Yüzey özelliklerinin betonun performansında önemli işlevi vardır.

Kuvars bileşimli çakıllar agrega olarak iyi bir beton, harç malzemesidir. Betonun içinde ağırlıkça % 75-85 oranında agrega bulunur. Bu agrega silis bileşimli doğal çakıl olabileceği gibi aynı içerikli blok ve kayaçların kırıcıdan geçirilmesi ile elde edilen karma malzeme de olabilir.

çakıl

Beton yapımında kullanılmak üzere agrega seçerken dikkatli olmak gerekir. Yüksek alkali çimento ile karışan kuvars kum ve çakılları sertleşmeye başlayınca çimento içindeki alkaliler (Na, K) kuvars grubu minerallerle reaksiyona girerek (alkali-agrega reaksiyonu) betonda çatlamalara neden olurlar. Bu nedenle silis bileşimli minerallerin toplam ağırlıkça % 9′ dan fazla içermemesi gereklidir.

İnşaat sektörü diğer ülkelerde olduğu gibi bizim ülkemizde de ekonomi açısından başı çeken sektörlerdendir ve bu sektörün en önemli ham maddelerinden bir tanesi de agregalardır. Konut, işyerleri ve merkezleri, sanayi yapıları, hastane, okul gibi kamu yapıları gibi bina inşaatlarında, köprü, su yapıları, boru hattı gibi altyapı tesislerinin inşaatında ve özellikle de yol yapımı (üstyapı, altyapı) konularında beton imalatı için kullanılan en önemli hammadde agregadır. Agrega hammaddesi olmadan ya da kullanılmadan insan hayatını kolaylaştırmak için inşa edilen yapıların birçoğunun inşa edilmesi olanaksızdır.  Agrega madenciliği ihtiyaç açısından madencilik türleri arasında ilk sıradadır.

Agrega sektörünün önemli ölçüde tüm ulusal inşaat üretim faaliyetleri ile ilgili olması, güçlü istihdam potansiyeli, başta inşaat sektörü olmak üzere diğer birçok sektörlerle de etkileşim içinde olması bu sektörü Türkiye ekonomisinin vazgeçilmez sektörlerinden bir tanesi konumuna getirmektedir.

1.2. Beton Agregalarında İstenen Özellikler

Beton özelliklerini büyük ölçüde etkilediğinden dolayı iyi ve kaliteli beton yapımı için agregalarda aranacak özellikler şu şekilde sıralanabilir:

  • Agrega sağlam olmalı, aşınmamalı ve suyun etkisiyle yumuşayıp dağılmamalı,
  • Sert ve dayanıklı olmalı,
  • Basınca ve aşınmaya karşı dayanımları iyi olmalı,
  • Agrega içinde betona zarar verebilecek maddeler bulunmamalı,
  • Çimentoyla reaksiyonunda zararlı bileşik oluşturmamalı, donatıların korozyona karşı korunmasını engellememeli,
  • Tanelerin şekli ve dokusu iyi olmalı, yassı ve uzun taneler içermemeleridir.
  • Zayıf taneler (deniz kabuğu, odun… gibi) içermemelidir.

2. Agregaların Boyut ve Miktarlarının Seçimi

Agregaların boyut ve miktarlarının seçimi; büyük boyutlu agregalar arası boşluklar küçüklere doldurulacak ve boşluk hacmi minimum olacak şekilde yapılır. Agregalar boyutlarına göre;

  • Çapı 0-6 mm arasında ince (doğal ve yapay kum)
  • 6∼63 mm kalın (çakıl ve kırma taş) olmak üzere ikiye ayrılabilir.

Agrega, betonun önemli bir kısmını meydana getirdiği için kullanılması betonda ucuzluk sağlar. Ancak, yeterli işlenebilirlik ve dayanımın sağlanması gerekir. Agregalar elekten geçirilerek dane boyutu dağılımı eğrisi elde edilebilir.

granülometri eğrisi




TS 706’da belirlenen sınır değerler en büyük agrega boyutuna göre şekilde gösterilmiştir. Yapılan elek analizinde bulunan dane dağılımı şekilde verilen A ve B eğrileri arasında kaldığında dane dağılımının “iyi” ve B ve C arasında bulunması durumunda “kullanılabilir” olarak tanımlanır. Çimentonun su ile birleşerek meydana getirdiği hamur agregayı birbirine bağlayarak dayanımı yüksek bir malzemenin ortaya çıkmasını sağlar. Bu bağın sağlanabilmesi için agreganın temiz olması, killi olmaması gerekir. Ortaya çıkan betonun dayanımı, kullanılan malzemelerin dayanımları ile ilgili olduğu için, agreganın dayanımının yüksek olması arzu edilir.

Kolay yerleştirme için betonda kullanılacak agreganın en büyük dane çapı, kalıp genişliğinin 1/5’inden, döşeme kalınlığının 1/3’ünden ve iki donatı arası uzaklığın 3/4’ünden büyük olmamalıdır.

Doğal kaynaklardan direkt olarak veya yapay yollardan sağlanan agregalar tane çaplarına göre;

  • İri Agrega
  • İnce Agrega
  • Mineral Filler olmak üzere üç farklı ana gruba ayrılabilir.
Agrega Sınıfları
Agrega Sınıfları

Yol inşaatlarında doğal kaynaklardan, püskürük, tortul ve metamorfik kayaçlardan kırma, eleme ve bazen yıkama işlemleriyle elde edilen diyorit, diyabaz, trakit, bazalt, kalker, kireçtaşı, dolomit, kumtaşı, çakmaktaşı kökenli agregalar, ayrıca mekanik dirençleri yüksek olan kum ve çakıl gibi doğal agregalar kullanılmaktadır.

Agregaların özelliklerini saptamak için çok sayıda deney mevcut olup içler inde en önemli ve en çok uygulanan agrega deneyleri şunlardır:

  • Tane Dağılımı (Granülometri) Deneyi
  • Aşınmaya Karşı Direnç Deneyi
  • Hava Etkilerine Karşı Dayanıklılık (Donma – Çözülme) Deneyi
  • Cilalanma Direnç Deneyi
  • Özgül Ağırlık ve Su Emme Deneyi
  • Soyulmaya Karşı Direnç Deneyi

3. Hafif Agregalar

Hafif agregalar içinde fazla boşluk bulunması sebebiyle birim ağırlığı düşük olan agregalar olarak tanımlanmaktadır. Hafif agregaların boşluklu yapılarından dolayı normal agregalara göre su emmesi %5 ile %25 arasındaki oranlarda daha fazladır. Bu oran agregada bulunan boşluk yapısına bağlıdır. Boşluklar birbirleriyle bağlantılı ve agrega dış yüzeyine daha yakın olursa agreganın suyu emmesi basit ve fazla olur. Ancak boşluklar agrega iç kısmında olursa ve birbirleriyle bağlantıları olmazsa yani agrega içindeki boşlukların birbirlerinden bağımsız ve süreksiz olduğu hallerde su emmesi sıfıra kadar inebilir.

Hafif agregalar, TS EN 1097-6’ ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane yoğunluğu 2000 kg/m3’ ten veya TS EN 1097-3’ e uygun olarak tayin edilen etüv kurusu yığın (boşluklu) yoğunluğu 1200 kg/m3’ ten az olan mineral esaslı malzemelerdir.

Konu ile ilgili standart olan TS 1114 EN 13055-1 (2004)’ e göre hafif agrega, su, çimento ve gerektiğinde katkı maddeleri ile karıştırılarak hafif beton üretiminde kullanılan, gevşek birim ağırlığının en büyük değeri 1200 kg/m3’ ü veya tane yoğunluğu 2000 kg/m3’ ü aşmayan, kırılmış veya kırılmamış gözenekli inorganik agrega olarak tanımlanmaktadır (TS 1114 EN 13055-1, 2004).

Çizelge Hafif agrega gevşek birim ağırlıkları.

Standart Agrega cinsi Maksimum kuru birim ağırlık (kg/m3) Minimum kuru birim ağırlık (kg/m3)
ASTM C 330 ve C331 İnce agrega 1120
İri agrega 880
Karışık agrega 1040
ASTM C 332 Grup 1 Perlit 196 120
Vermikülit 160 88
ASTM C 332 Grup 2 İnce agrega 1120
İri agrega 880
Karışık agrega 1040
TS 1114 İnce agrega 1200
İri agrega 1000
Karışık agrega 1100

Yine aynı standartta hafif agregalar doğal ve yapay olarak iki sınıfa ayrılmış ve tanımları şu şekildedir:

Doğal agrega, meydana gelişleri sırasında gözenekli bir yapı kazanmış olan, volkanik tüf, bims (pomza), sünger taşı, lav cürufu, diyatomit vb. gibi kırılmış veya kırılmamış agrega olarak tanımlanmıştır. Mekanik işlem dışında herhangi bir işlemden geçirilmemiş olan ve mineral kaynaklardan elde edilen agregadır.

Yapay agrega, genleşme özelliği olan malzemelerin ısıl işlemlerden geçirilmesi sonucunda elde edilen mineral kökenli agregadır. Aynı standartta yapay hafif agrega; yüksek fırın cürufu, kil, uçucu kül, kuvars, perlit, obsidiyen, vermikülit, şist, arduvaz vb. gibi inorganik elemanlardan ısıtma, bazı hallerde sinterleştirme, gaz veya köpük oluşturma yoluyla gözenekleştirilerek elde edilen kırılmış veya kırılmamış agrega olarak tanımlanmıştır (TS 1114 EN 13055-1, 2004).

Doğal hafif agregalar volkanik kökenli veya volkanik kökenli olmayan hafif agregalar olarak sınıflandırılmaktadırlar. Volkanik kökenli olanlar, lavın volkandan aşağı doğru inerken havayla temasından dolayı ani bir şekilde soğumasından dolayı mat hale gelir. Bundan dolayı kristalize bir yapıya sahip olmayıp amorf veya camsı yapıya sahiptirler.

Hafif agreganın yapısında bulundurduğu hava sayesinde normal agregaya oranla ısıl iletkenlik değeri daha düşüktür. Hafif agregalar kullanılarak üretilen hafif betonlarında ısıl iletkenliği normal betonlara göre daha düşüktür. Dış ortama kaybedilen ısı miktarı normal betona göre daha azdır. Hafif betonların ısıl iletkenlik özelliklerinin incelendiği çalışmalara bakıldığında, ısıl iletkenlik ve birim ağırlığın doğru orantılı olduğu deney sonuçlarından görülmektedir. Yani, birim ağırlık azaldıkça ısıl iletkenlikte azalmaktadır.

3.1. Hafif Agregaların Özellikleri

3.1.1. Hafif Agregaların Su Emmesi

Hafif agregalarda su emme oranı sinterleme sıcaklığının artışına veya azalışına göre değişkenlik gösterir. Niteliği iyi olan doğal hafif agregalarda su emme genellikle %15’in altındadır. Hafif agregalar normal agregalarla kıyaslandığında, normal agregalara göre %5 ile %25 oranında daha çok su emer. Bunun sebebi ise hafif agregaların boşluklu yapıya sahip olmasıdır. Taşıyıcı hafif beton üretiminde kullanılan bazı hafif agregaların su emme oranları

Hafif agregaların bazı özellikleri

Tip Şekil Su emme oranı (%) Etüv kurusu yoğunluk (kg/m3)
Genleştirilmiş kil Yuvarlak 12-14 350-500
Genleştirilmiş şist Yuvarlak 12-14 500-800
Pomza Düzensiz 30-40 500-880
Sinterlenmiş uçucu kül Yuvarlak 9-15 800-850




Hafif agregalar önceden suya doygun hale getirildiğinde içsel kürlenme söz konusudur. Yani ön ıslatmayla boşluklarına suyu emer ve emdiği suyun diğer evrelerde yavaş yavaş sahrnmmı yapar. Bu sayede beton dış ortamdan su almasa dahi betondaki dayanım artışı ve hidratasyon devam eder. Devam eden hidratasyon çatlak oluşumunu azaltır.

3.1.2. Tane Şekli ve Yüzey Dokusu

Doğal hafif agregalar kaynağına, yapay hafif agregalar ise üretim şeklinegöre yüzey dokusu ve tane şekli açısından değişiklik gösterir. Hafif agregaların taneleri küresel, kübik, sivri ya da düzensiz şekilli olabildiği gibi yüzeyleri de ince boşluklu, büyük boşluklu, düzgün ya da düzensiz bir yapıda olabilir. Bu özellikler, beton karışımının çimento ve su ihtiyacını, işlenebilirliğini, iri ya da ince agrega oranını, fiziksel ve mekanik özelliklerini de etkilemektedir.

3.1.3. Birim Ağırlık

Agrega birim ağırlığı, agrega daneleri arasındaki ve bu danelerin içindeki boşlukları da kapsayan yığın haldeki kütlenin kapladığı hacme olan oranıdır. Birim ağırlık agrega dane boyutuna, inceliğine, şekline, içerdiği neme, agregaların gevşek ya da sıkı olmasına bağlıdır. Malzemelerin birim ağırlığı birbirinden farklıdır. Aynı tür malzemelerin boyutlarının ve inceliklerinin farklı olması, birim ağırlıklarının farklı olmasını da beraberinde getirir.

3.1.4. Hafif Agregaların İç Yapı Özellikleri

Hafif agregaların tane yoğunluğu gözenekli bir yapıya sahip olmaları nedeniyle oldukça düşüktür. Tanelerdeki bu gözenekli yapı, bazı ham maddelerin erime sıcaklığına kadar ulaşması sonucunda oluşmaktadır. Gazlar, erime sıcaklığında genişleyerek yaklaşık 5-300 gm boyutunda homojen dağılmış boşluk oluştururlar. Böylelikle gazlar hacim artışı oluşumunu sağlar ve soğuma sırasında da bu durumunu korurlar.

3.1.5. Hafif Agregaların Yoğunluğu

Yoğunluk, boşluklu olan agrega ağırlığının boşluksuz hacme oranıdır. Hafif agregalar, TS EN 1097-6’ya uygun olarak tayin edilen etüv kurusu tane yoğunluğu 2000 kg/m3’ten veya TS EN 1097-3’e uygun olarak tayin edilen etüv kurusu yığın (boşluklu) yoğunluğu 1200 kg/m3’ten az olan mineral esaslı malzemelerdir. Hafif agreganın yoğunluğu, hafif agregayı oluşturan hammaddeye bağlıdır.

3.1.6. Özgül Ağırlık

Özgül ağırlık; agrega tanelerinin işgal ettiği mutlak birim hacim ağırlığıdır.

y= W1 / (W1+W2-W3)

W1 : Numunenin ağırlığı

W2 : Su ile dolu ölçü kabının ağırlığı

W3 : İçine numune konmuş, su dolu kabın ağırlığı

Bir başka deyişle agrega özgül ağırlığı, agrega kütlesinin, agrega dolu kısmındaki partiküllerin toplam hacmine oranıdır. Bu dolu hacim, partiküllerdeki küçük yani mikro boşlukları kapsar ama partiküller arasındaki makro boşlukları kapsamaz. Bu partiküllerin özgül ağırlığı, o boşlukların hacmine bağlıdır ve genellikle tane boyutu azaldıkça artar. Hafif agregaların özgül ağırlığı 2.4’ten düşüktür.

Hafif agregaların tane büyüklüğü de özgül ağırlığı etkileyen bir faktördür. İri hafif agregaların özgül ağırlığı ince hafif agregaların özgül ağırlığına göre daha düşüktür. Özgül ağırlık değeri hafif agregalar için arşimet terazisiyle hesaplanamaz. Çünkü hafif agregalar genellikle suda yüzer. Bu değer hesaplanırken piknometre kullanılır.

3.2. Hafif Agregaların Sınıflandırılması

Hafif beton üretiminde amaç birim ağırlığı istenen düzeyde tutmaktır ve bunun için en uygun yöntem hafif agrega kullanımıdır. Hafif agregalar üretildikleri malzemenin kaynağına ve agrega birim ağırlıklarına göre sınıflandırılırlar. Üretildikleri malzemenin kaynağına göre dört şekilde sınıflandırılırlar:

  • Doğal Hafif Agregalar: Pomza taşı, volkanik tüf, volkanik cüruf ve ağaç parçacıkları gibi organik malzemeler.
  • Doğal Malzemeden Üretilen Yapay Hafif Agregalar: Genleştirilmiş kil, genleştirilmiş şist, genleştirilmiş arduvaz, perlit, vermikülit ile stiropor gibi polimer esaslı malzemeler.
  • Endüstriyel Atıklardan Üretilen Hafif Agregalar: Yüksek fırın cürufu, uçucu kül.
  • Endüstriyel Atıkların İşlenmesiyle Üretilen Hafif Agregalar: Genleştirilmiş yüksek fırın cürufu ve kızdırılmış uçucu kül.

4. Agregalar İle İlgili Mevcut Standartlar

  • TS EN 933-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, (11:2010/AC) Agregaların geometrik özellikleri için deneyler
  • TS EN 932-1, 2, 3, 5, 6 Agregaların genel özellikleri için deneyler
  • TS 10088 EN 932-3, (3/A1) Agregaların genel özellikleri için deneyler
  • TS EN 1744-(1+A1), 3, 4, 5, 6, 7, 8 Agregaların kimyasal özellikleri için deneyler
  • TS 2717 EN 13139 Agregalar – Harç yapımı için
  • TS 7043 EN 13450, (13450/AC) Demiryolu balastları için agregalar
  • TS EN 13043 Yollar, havaalanları ve trafiğe açık diğer alanlardaki bitümlü karışımlar ve yüzey uygulamalarında kullanılan agregalar
  • TS EN 1367 – 1, 3/AC Agregaların termal ve bozunma özellikleri için deneyler
  • TS 706 EN 12620+A1 Beton agregaları
  • TS EN 13242+A1 İnşaat mühendisliği işleri ve yol yapımında kullanılan bağlayıcısız ve hidrolik bağlayıcılı malzemeler için agregalar
  • TS 13516 Agregaların potansiyel alkali reaktivitesinin tayini (harç çubuğu yöntemi) TS 13517 Bağlayıcı malzemeler ve agrega karışımlarının potansiyel alkali silika reaktivitesinin tayini (hızlandırılmış harç çubuğu yöntemi)
  • TS 13518 Çimento agrega karışımlarının potansiyel alkali reaktivitesi (harç çubuğu yöntemi)
  • TS EN 1423 Yol işaretleme malzemeleri – Dökülerek uygulanan malzemeler – Cam kürecikler, kayma önleyici agregalar ve bunların karışımları
  • TS 3523 Beton agregalarının yüzey nemi oranının tayini
  • TS EN 1097-1, 2, (2/D1), 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler
  • TS EN 1367-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Agregaların ısıl ve bozunma özellikleri için deneyler
  • TS 2517 Agregaların potansiyel alkali silis reaktifliğinin tayini – kimyasal yöntem
  • TS 3528 Agrega – Betonda kullanılan – Hafif madde tayini
  • TS EN 13179-2 Bitümlü karışımlarda dolgu malzemesi olarak kullanılan agregalar için deneyler bölüm 2: Bitüm sayısı

Ek: Agrega ile İlgili İngilizce Terimler

  • aggregate attrition test: Agreganm aşınma mukavemetinin saptanması için yapılan deney.
  • aggregate base coarse: Agrega alt tabaka. Yol yüzeyinin altında, düzgün yüzey elde edilebilmesi için agregaya yapılan tabaka.
  • aggregate bridging: Beton yüzeyinde kaba partiküllerle birlikte oluşan istenmeyen oyuklar. Beton karışımında, kaba agrega içinde çok fazla ince malzemenin olması nedeniyle meydana gelir.
  • aggregate/cement ratio: Betonda, agrega/çimento ağırlık oranı,
  • aggregate seal: Yol yüzeyinde agrega içeren koruyucu tabaka.
  • aggregate spreader: Yola agrega seren makine.
  • aggregate truck: Agrega seren makineye malzeme servisi yapan damperli kamyon.




Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir