Ağustos 2022 ayı itibariyle beton fiyatları aşağıda paylaşılmıştır.

Hazır beton fiyatları kuşkusuz inşaat sektörüne yön veren en önemli maliyet kalemlerinden bir tanesidir. Ancak beton metreküp fiyatının birçok faktöre bağlı olarak belirlenebilmesi, zaman ve konuma göre bu fiyatların sürekli olarak değişmesine sebep olmaktadır. Dolayısıya en güncel beton m3 fiyatı, bulunulan konum ve talep edilen miktara göre en yakın santrallerden anlık olarak öğrenilmelidir. Burada detaylı olmayan analizlerde ihtiyaç duyulan ortalama hazır beton fiyatlarını sizinle paylaşıyoruz.

Hazır Beton Fiyatları

“C30 beton fiyatı nedir?”

“C 25 beton fiyatı nedir?”

2022 yılı hazır beton m3 fiyatları aşağıdaki tabloda paylaşılmıştır.

İllere göre C25 ve C30 hazır beton fiyatları sayfanın sonunda liste olarak paylaşılmıştır. Bu fiyatların da yaklaşık ortalama tutarlar olduğu unutulmamalıdır.

Paylaşılan beton fiyatları, 2022 yılı ortalama piyasa fiyatları olup, kesin fiyatlar değildir.

Hazır beton m3 fiyatına KDV dahil olup, nakliye tutarları dahil değildir.

Fiyatlar mikser döküm fiyatları olup pompalı dökümlerde talep edilen m3 miktarına bağlı olarak ek fiyat talep edilmektedir.

İnşaat maliyetlerinde diğer önemli kalemler olan inşaat demiri ve çimento fiyatlarına aşağıdaki bağlantılardan ulaşabilirsiniz:

• 2022 Çimento Fiyatları
• 2022 Güncel Demir Fiyatları

2022 İnşaat metrekare maliyetlerine buradan ulaşabilirsiniz.

Grobeton Fiyatı

Grobeton fiyatları yaklaşık olarak aşağıdaki şekildedir. Bu fiyatlara beton fiyatlarında olduğu gibi KDV dahil olup, nakliye ve pompa fiyatları dahil değildir.

Şap Fiyatları

Şap fiyatları Çimento dozajına bağlı olarak değişmektedir. 2022 yılı şap fiyatları ortalama olarak aşağıdaki şekildedir.

Beton Fiyatları Neden Artar?

Hazır beton m3 fiyatı belirlenmesinde en önemli faktörlerden bir tanesi enerji fiyatlarıdır. Dünya genelinde enerji fiyatlarındaki değişimlerin yanında ülkemizdeki dövüz kurları beton metreküp fiyatını doğrudan etkilemektedir. Betonun büyük bölümünü oluşturan çimento ve agrega üretiminde enerji gereksinimi oldukça yüksektir. Ayrıca büyük kütlelerin depolanması için gerekli alanlar ile bu malzemelerin taşınması için gereken araçlar ve yakıtları önemli maliyet kalemleridir. Bunun yanında beton santrallerinde görevlendirilmesi gereken teknik personel ve işçi sayısı oldukça fazladır. Dolayısıyla işçilik giderleri de hazır beton fiyatlarında önemli bir paya sahiptir.

Beton santrali işletme maliyetlerinin yanında, ilk yatırım maliyetleri olan, beton santrallerinin kurulumu ile beton dağıtımı yapacak araç parklarının kurulması için büyük bütçeler gerekmektedir.

“Beton fiyatları neden artar?” sorusunu kısaca yanıtlayacak olursak, beton fiyatlarının malzeme, enerji ve işçilik giderlerine doğrudan bağlı olduğu ve bu fiyatlardaki değişimlerden dolayı artışların yaşanabildiği söylenebilir.

İllere Göre Beton Fiyatları

İllere ait C25 ve C30 beton fiyatları tablo halinde aşağıda paylaşılmıştır. Bu beton sınıfı dışındaki beton sınıflarına ait beton m3 fiyatları yukarıda paylaşılan tablodan oranlanarak hesaplanabilir.

“2022 Beton Fiyatı Nedir?”

“Beton Fiyatı Ne Kadar?”

Ülkemizde beton m3 fiyatı, döviz kurlarındaki değişimlere bağlı olarak sürekli değişmektedir. Dolayısıyla yukarıda paylaşılan beton fiyatlarının yalnızca ortalama inşaat maliyeti hesaplarında kullanılmasını öneririz.

Bu fiyatların güncel tutulmasına yardımcı olmak için bulunduğunuz ildeki;

C 30 beton fiyatı nedir?

C25 beton fiyatı nedir?

ile pompa ve nakliye tutarlarını bizimle yorumlar bölümünden paylaşmanızı dileriz.

ABD’de beton fiyatlarını merak edenler için aşağıdaki video faydalı olacaktır.

Beton Nedir?

Hazır Beton Nedir?

Beton ile ilgili tüm içeriklerimize buradan ulaşabilirsiniz.

1 Metreküp (m3) Beton Kaç Ton? Kaç Kilo?

1 m3 beton ağırlığı 2200 kg ile 2500 kg arasında değişebilmektedir. Donatı durumuna bağlı olarak değişen bu ağırlıklar aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

1 m3 Hafif Beton ve Ağır Beton Kaç Kilo – Kaç Tondur?

Hafif betonların metreküp ağırlığı 800 kg-2000 kg (0.8 ton-2 ton) aralığında değişmektedir. (TS EN 206:2013+A1)

Ağır betonlar ise m3 ağırlığı 2600 kg (2.6 ton)’dan ağır olan betonlardır. Bu beton ağırlıkları aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

• Hafif betonlar ile ilgili buradan
• Ağır betonlar ile ilgili buradan

detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz.

Bu betonlar dışında farklı içeriğe sahip betonların ağırlıkları şu şekildedir:

• Gözenekli hafi fagregalar kullanılarak ve kuvars kumu katılmaksızın yapılmış 1 m3 beton ağırlığı: 800 – 2000 kg
• Yalnız genleştirilmiş perlit kullanılarak ve kuvars kumu katılmaksızın yapılmış 1 m3 beton ağırlığı: 300 – 1600 kg
• 1 m3 Curuf betonu ağırlığı: 1200 kg
• Gözeneksiz agregalar kullanılarak yapılan hafif betonlar (boşluklu) 1 m3 beton ağırlığı: 1600 – 2000 kg
• Gözenekli hafif agregalar kullanılarak kuvartz kumu katılmadan yapılmış betonlar-1 m3 beton ağırlığı: 600 – 2000 kg
• Yalnız doğal bims kullanılarak ve kuvartz kumu katılmadan yapılmış betonlar-1 m3 beton ağırlığı: 500 – 1200 kg

1 m3 Şap Ağırlığı Kaç Kilo?

1 metreküp şap ağırlığı 2000 kg (2 ton)’dur. Bu ağırlık şap betonu içerisinde bulunan malzeme ve katkılara bağlı olarak değişebilmektedir.

1 Metreküp Harç Kaç Tondur?

Harç ağırlıkları içeriklerine bağlı olarak değişmektedir. Bir m3 harç ağırlığı:

• 1 m3 Alçı Harcı Ağırlığı: 1200 kg (1.2 ton)
• 1 m3 Kireç Harcı Ağırlığı: 1800 kg (1.8 ton)
• 1 m3 Takviyeli Harç Ağırlığı: 2000 kg (2 ton)
• 1 m3 Çimento Harcı Ağırlığı: 2100 kg (2.1 ton)

Kullanılan beton ya da harç özelliklerinden emin olunmadığında ya da daha kesin ağırlıklar konusunda emin olabilmek için ilgili malzeme üreticisinden bilgi alınmalıdır. Burada paylaşılan 1 m3 beton ağırlığı ve 1 metreküp şap-harç ağırlıkları bilgisi genel olarak kabul görmüş ve piyasada sıkça kullanılan ortalama değerlerdir.

“1 (bir) metreküp (m3) beton kaç ton? Kaç kilo?”, “1 m3 Beton ağırlığı” hakkında merak ettiklerinizi sayfanın sonundaki yorumlar bölümünden bize aktarabilirsiniz.

Çökme deneyi-(Slump deneyi) gerek laboratuvarda ve gerekse sahada beton kıvamını ölçebilmek amacıyla sıkça kullanılan pratik bir yöntemdir.

Basit ve kolayca uygulanabilir bir deney yöntemi olmasından dolayı, “çökme deneyi yöntemi” ya da  diğer bir adıyla “slump deneyi” taze betonun kıvamını belirlemek amacıyla kullanılan deney yöntemleri arasında en popüler olanıdır.

Çökme deneyi yöntemi, ASTM standartlarında 1922 yılından bu yana yer alan bir yöntemdir. Bu deney, İngilizce’de çökme anlamına gelen “slump” (slamp olarak okunmaktadır) deneyi olarak adlandırıldığından, Türkiye’de çoğu kez bu isimle anılmaktadır.

Çökme deneyi betonu sadece kıvamını ölçmektedir. Bu nedenle betonun işlenebilirliğini tam olarak belirtememekle birlikte betonun işlenebilirliğine dair çok önemli bilgi edinilebilmektedir.

Çökme-Slump Deneyi Nasıl Yapılır?

Türk standardına göre çökme deneyi için metalden yapılmış alt ve üst uçları açık olan kesik koni şeklindeki bir huni ile koninin içerisine yerleştirilecek betonu şişlemek için ucu yuvarlatılmış bir çelik çubuk kullanılmaktadır.

Çökme hunisi’nin tabanının çapı 20 cm, üst ucunun çapı 10 cm ve yüksekliği 30 cm’dir. Betonu şişlemek için kullanılan çelik çubuğun boyu 60 cm, çapı 1.6 cm’dir.  Alt ucuna yakın kısımda huniye dış yüzeyden bağlantılı karşılıklı 2 adet metal çıkıntı bulunmaktadır. Bu metal çıkıntılar, koninin içerisine beton doldururken koninin yere tamamen yapışmasını ve böylece alttan herhangi bir sızıntı olmamasını sağlamak üzere ayakla basmak için konulmuştur.

Deney başlamadan önce huninin içi nemli bir bezle silinmekte ve huni düz ve su emmez bir yüzey üzerine yerleştirilmektedir.

Hazırlanan taze beton mala yardımı ile huninin içerisini dolduracak beton hacminin yaklaşık üçte bir bölümleri halinde yani 3 tabaka halinde yerleştirilmektedir. Her tabaka şişleme çubuğu ile ayrı ayrı 25’er kez şişlenmektedir. En üst tabakanın şişlenmesi işlemi bittikten sonra kalıbın üstü mala veya şişleme çubuğu ile tesviye edilmektedir.

Bütün bu işlemlerden hemen sonra, huni, yandaki saplarından tutularak yavaşça düşey olarak yukarı çekilmektedir. Kalıbın çekilme işlemi sabit hızla ve 5 ile 10 saniye arasında bir sürede tamamlanmalıdır. Kalıbından kurtulan beton, sululuk derecesine bağlı olarak, az veya çok miktarda bir çökme göstermektedir. Boş huni tamamen çökme yapan beton yığınının yanına konularak ve şişleme çubuğu üzerine yatay olarak yerleştirilerek çubuğun alt seviyesi ile çökme yapmış olan betonun üst yüzünün ortalama yüksekliği arasındaki mesafe en yakın 0.5 cm’ye kadar cetvelle ölçülmektedir. Ölçülen değer betonun çökme değeri olarak ifade edilmektedir.

Çökme hunisinin düşey olarak yukarı kaldırılması ile taze betonun göstereceği çökme miktarı, betonun ne ölçüde ıslak olduğu ile ilgilidir. Aslında taze beton kütlesinin kendi ağırlığı altında akmasına karşı betonun kayma direnci ölçülmektedir.

Taze beton karışımının yapısına bağlı olarak betonun göstereceği çökme aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi değişik tarzlarda yer almaktadır.

• “Hakiki çökme”, kütlenin şeklinde fazla bozulma ve kırılma olmadan meydana gelen, beton üst kestinde aşağı yukarı eşit miktarda yer alan çökmedir. Bu durum betonun yeterli kohezyona sahip olduğunu göstermektedir.
• “Kayma çökmesi”, beton kütlenin bir yanında çok az, diğer yanında çok fazla çökmenin yer aldığı tarzdır. Bu tarz çökme, beton kütlenin yeterli kohezyona sahip olmadığını göstermektedir. Bazen normal karışımlarda da kayma çökmesi görülmekle birlikte genel olarak kayma çökmesi betonun yerleştirilebilirlik özelliğinin iyi olmadığına işaret etmektedir.
• “Tamamen çökme”, genel olarak beton karışımının çok sulu olduğunu, betonda çok az miktarda çimento kullanıldığına işaret etmektedir.

Değişik tip agrega ve değişik malzeme oranları ile hazırlanmış iki ayrı betonun eşit miktarda çökme yapması bu iki betonu mutlaka aynı ölçüde işlenebilirliğe sahip olduğunu göstermemektedir. O bakımdan ek bilgi edinebilmek amacıyla çökme hunisinin yukarı çekilmesinden sonra bir miktar çökme yapmış olan beton kütlenin yan tarafı şişleme çubuğu ile hafif hafif dövülmekte ve beton kütlenin dağılma gösterip göstermediği gözlenmektedir. Hafif hafif dövülmeden dolayı beton kütlede dağılma oluyor ise bu durum betonun yeterli kohezyona sahip olmadığını ve betonda yeterince ince malzeme kullanılmadığına işaret etmektedir.

Deney yapıldıktan sonra çökme gösteren beton kütlenin yan tarafı hafif hafif dövülerek, ne kadar dağılma göstereceği incelenmekte ve beton kohezyonu hakkında bilgi edinilebilmektedir. Ancak, çökme deneyi, çimentosu az olan beton karışımların veya kuru ya da çok kuru beton karışımlarının işlenebilirliği hakkında sağlıklı sonuçlar verememektedir. Buna rağmen, çökme deneyi yöntemi Dünya’da en yaygın olarak uygulanan bir yöntem durumundadır. Türkiye’de çökme deney yönteminin dışında bir başka yöntemin uygulanması yok denecek kadar azdır.

Çökme deneyi ile ilgili olarak belirtilecek bir başka husus da bu deneyin ıslaklığı az olan betonlar için (aşırı kuru, çok kuru ve kuru kıvamdaki betonlar) uygun olmadığıdır. Çökme miktarı 2.5 cm’den daha az olan betonların işlenebilirliğine dair sağlıklı bilgi vermemektedir. Pratikte bu tür betonların sıkıştırılması işleminde vibratör kullanıldığından, kuru kıvamdaki beton karışımların kıvamının veya işlenebilirliğini bulunabilmesi için vibrasyon  esasına dayanan Vebe deney yöntemi gibi bir başka deney yönteminin kullanılması gerekmektedir.

Genel olarak aynı çökme değerine sahip betonların benzer ölçüde işlenebilirlik gösterdiği ve aynı amaçlarla kullanılabilecekleri kabul edilmektedir. O nedenle çökme deneyi betonun üniformitesini ve kalitesini kontrol edebilmek için kullanılabilen çok değerli bir yöntem durumundadır. Aynı kalitedeki bir beton karışımın diğerine göre farklılık göstermesi, çimentoda,  agregada, karışım suyunda veya katkı maddesi de bir değişiklik olduğunu işaret etmektedir ve gereken düzeltme hemen yapılabilmektedir.

TS 802 no’lu  Türk Standardı ve ACI 211 no’lu ABD Standardı gibi beton karışım hesap esaslarını anlatan bir çok ülke standartları, elde edilecek betonun kullanılacağı ortamı göz önünde tutarak, taze betonun ne miktarda kıvama sahip olması gerektiğine dair uygun çökme değerleri tavsiye etmektedir.

Aşağıdaki çizelgede taze beton için uygun görülen çökme değerleri verilmektedir.

Betonların Çökme Değerleri – Kıvam Sınıfları

 Değişik Alanlardaki Betonların Çökme Değerleri

Çökme Deneyi Yöntemi ile İlgili Standartlar

Çökme deneyi yöntemi ile ilgili standartların bazıları şunlardır:

• TS EN 12350-2
• ISO  4109
• ASTM C 143, BS 1881.

Türk standardında, ISO’da ve ASTM’de anlatılan yöntem aynıdır. (İngiliz standardında anlatılan yöntemle diğer yöntemler arasında çok küçük farklılıklar bulunmakla birlikte orada da anlatılan yöntem esas olarak diğerleri ile çok benzerdir. İngiliz standardına göre taze beton, çökme hunisinin içerisine, 4 tabaka  halinde doldurulmaktadır; Türk, uluslararası ve ASTM standartlarındaki yönteme göre, taze beton çökme konisinin içerisine 3 tabaka halinde doldurulmaktadır.)

“Beton”, agrega, çimento, su ve gerektiğinde bazı katkı maddelerinin birlikte karıştırılması ile elde edilen önemli bir yapı malzemesidir. Beton, günümizde büyük küçük birçok yapıda kullanılmakta olan en önemli ve popüler yapı malzemelerindendir.

Beton agregaları minerallerden oluşmuş taneli malzemelerdir.  Kum, çakıl ve kırma taş normal ağırlıklı beton yapımında en çok kullanılan agrega cinsleridir. (Agrega Nedir?) Türk Standartlarının tanımlamasına göre elendiğinde 4 mm göz açıklıklı kare delikli elekten geçebilen boyutlardaki agregaya ince agrega ve bu elek üzerinde kalan agregaya iri agrega denilmektedir. Agregalar beton hacminin dörtte üçünü oluştursa da, betonun aktif bileşeni çimento macunu olup, betonun özellikleri ve performansı büyük ölçüde çimentonun özellikleri tarafından belirlenmektedir. Çimentolar ise bağlayıcı özelliğe sahip malzemelerdir.  Çimentonun sağlayabileceği bağlayıcılık özelliği, bu malzemenin su ile birlikte karıştırılması sonucunda elde edilmektedir. (Çimento Türleri, Bileşenlerine Göre Çeşitleri ve Özellikleri)

Beton üretiminde amaç mümkün olduğu kadar boşluksuz ve yüksek mukavemetli bir beton elde etmektir. Bunun yanı sıra fiziksel ve kimyasal dış etkilere dayanıklılığı belirleyici parametreler arasındadır. Bir yapı malzemesi olarak kullanılan betonun göz önünde bulundurulan en önemli fiziksel özellikleri mukavemeti, gözenkliliği, geçirgenliği, yoğunluğu, elastikliği ve termal özellikleridir.

Türk beton standarttı TS 11222 Şubat 1994’ de kabul edilmiştir. Bu standart Türkiye’ de beton konusunu doğrudan doğruya kapsayan ilk standarttır. Daha sonra Avrupa standartları kapsamında yenilenmelere giderek TS EN 206 olarak revize edilmiştir.

Günce Hazır Beton m3 Fiyatlarına Buradan Ulaşabilirsiniz.

Çimento Hamuru Nedir?

Çimento ve su karışımından meydana gelen malzeme, “çimento hamuru” olarak isimlendirilmektedir. Betonda çimento hamurunun işlevi;

• agrega tanelerinin yüzeyini kaplamak,
• agrega taneleri arasındaki boşlukları doldurmak,
• agrega tanelerini bir arada tutacak şekilde bağlayıcılık sağlamaktır.

Bu bakımdan beton, “çimento hamurundan ve agregalardan oluşan kompozit bir malzeme” olarak da tanımlanabilmektedir. (Betonun içeriği ve karışımı) (Güncel çimento fiyatları)

Harç Nedir? Beton Harcı

Çimento, su ve ince agreganın karışımından oluşan malzemeye harç denilmektedir. Harç içerisinde iri agrega bulunmayan beton türüdür. Çimento ve suyun birleştirilmesi ile elde edilen çimento hamuru, başlangıçta, plastik (yumuşak ve şekil verilebilir) bir malzeme durumundadır. Ancak, çimento ve su arasında hemen başlayan ve devam etmekte olan kimyasal reaksiyonların (hidratasyonun) etkisiyle,  çimento hamurunun başlangıçtaki plastik özelliği zaman ilerledikçe azalmaktadır. (Hidratasyon Nedir?)  Böylece,  bir veya birkaç saat içerisinde çimento hamuru katılaşmakta ve daha sonra da tamamen sertleşmiş bir duruma gelmektedir.

Çimento hamurunun ilk zamanlarda plastik özellik göstermesi nedeniyle beton,  ilk karıştırılldığı zamanı takip eden bir veya birkaç saatlik süre içerisinde plastik yapısını korumaktadır.  O nedenle,  elde edilen plastik durumdaki taze betonun, istenilen şekildeki bir kalıba yerleştirilebilirmesi, sıkıştırılabilmesi ve yüzeyinin düzeltilebilmesi mümkün olmaktadır. Çimento hamurunun zaman ilerledikçe daha katı ve sert bir özellik kazanması nedeniyle, betonda da sertleşme ve dayanım artışı meydana gelmekte,  istenilen boyutlarda ve şekilde taş gibi sert bir malzeme elde edilebilmektedir.

İnsanların yaşadıkları evlerin, çalıştıkları iş yerlerinin, eğitim gördükleri okulların, spor yaptıkları tesislerin, arabalarını park ettikleri park yerlerinin ve garajların büyük bir bölümünün yapımında beton kullanılmaktadır. Üzerinde yürünen kaldırımlar, seyahat edilen veya insanların ihtiyacı olan malların getirilip gönderildiği karayollarının, demiryollarının, havaalanlarının ve limanların yapımında da beton kullanılmaktadır. İçme suyunun veya atık suların depolandığı tanklar ve bu suların taşındığı borular betondan yapılmaktadır. Enerji üretimi için kurulan barajların ve atom veya reaktörlerinin bir bölümünde ve enerji nakli için kullanılan direklerin yapımında yine beton kullanılmaktadır. Betonun bu gibi kullanım alanlarına örnekleri daha da artırmak mümkündür.

Taze Beton Nedir?

Betonun plastikliğini koruduğu süredeki durumuna, yani, malzemelerin karıştırılması ile elde edilen plastik durumun, çimento ve su arasındaki kimyasal reaksiyonlar nedeniyle giderek azalıp, katılaşmanın başladığı ana kadarki haline taze beton denilmektedir.

Sertleşmiş Beton Nedir?

Betonun katılaşma sonrasındaki durumu sertleşmiş beton olarak anılmaktadır.

Yapıda istenilen şekil ve boyutlarda betondan yapılmış elemanların kullanılması için,  önce o şekil ve boyutlarda kalıplar hazırlanmakta ve içerilerine taze beton yerleştirilmektedir. Kalıpların içerisindeki beton yeterince sertleşip dayanım kazandıktan sonra da kalıplar sökülmektedir. Betonun sertleşmesi ve dayanım kazanması kalıpların sökülmesinden sonra da devam etmektedir. Bazen istenilen şekil ve boyutlardaki kalıplar kullanılarak, içerisinde çelik donatı bulunmayan veya çelik donatı ile takviye edilmiş beton elemanlar bir fabrikada önceden üretilmekte ve sertleşmiş durumdaki bu elemanlar yapının bulunduğu yere taşınarak kullanılmaktadırlar.  Beton bloklar,  direkler,  borular, panel duvarlar, kirişler, döşemeler gibi elemanlar, önyapımlı, (önüretimli, prefabrike)  elemanlara örnek olarak belirtilebilir. (Prefabrik Yapıların Avantajları ve Dezavantajları)

Betonun Özelliklerini Etkileyen Faktörler

Gerek taze betonun ve gerekse sertleşmiş betonun tüm özellikleri,  beton karışımının oluşturulmasında kullanılan çimentonun,  agreganın,  suyun ve katkı maddelerinin özellikleri ve karışım içerisinde yer almış oldukları oranlar tarafından etkilenmektedir. Sertleşmiş beton taze betonun katılaşmasından sonraki safhadaki durumu olarak tanımlandığı için, sertleşmiş betondan beklenilen performans, önemli ölçüde taze betonun özelliklerine bağlı olmaktadır. Sertleşmiş betonun özelliklerini çok etkileyen başka faktörler de bulunmaktadır. Bunlar:

• taze betonun uygun tarzda taşınması,
• betonun yerine yerleştirilmesi,
• sıkıştırılması,
• yüzeyinin düzgünleştirilmesi
• hidratasyonunun sağlıklı şekilde gerçekleştirilebilmesi için betonun kür edilmesi (bakım)

işlemleridir.

Betonun Avantajları ve Dezavantajları

Diğer yapı malzemelerine göre betonun avantajları ve dezavantajları şu şekilde sıralanabilir.

Betonun Avantajları

Betonun çok değişik yapılarda çok değişik amaçlarla kullanılan önemli ve popüler bir yapı malzemesi olmasının nedenleri, bu malzemenin sahip olduğu üstün özelliklerden ileri gelmektedir. Betonu diğer yapı malzemelerinden daha elverişli kılan özellikleri, betonun avantajları olarak adlandırmak mümkündür.

Betonun avantajları aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

1.  Taze betonun plastik özelliği nedeniyle, istenilen şekil ve boyutlardaki beton elemanlar kolayca üretilebilmektedir. Taze betonun plastik bir yapıya sahip olması ve bu özelliğini birkaç saat süreyle koruyabilmesi nedeniyle, taze betonu istenilen şekil ve boyutlardaki kalıpların içerisine kolayca yerleştirebilmek mümkündür. Betonun yeterince sertleşmesinden sonra kalıpların sökülmesiyle de istenilen şekil ve boyutlarda sertleşmiş beton elemanlar elde edilebilmektedir.
2. Sertleşmiş beton elemanlar yapıdaki yerinde üretilebildiği gibi bir fabrikada da önceden üretilebilmektedir ve yapıya sertleşmiş beton elemanları olarak getirip kullanılabilmektedir. Projesine uygun şekil ve boyutlardaki beton elemanların üretilmesi işlemi, genellikle yapıdaki yerinde yapılmaktadır. Bunun için yapıdaki yerinde hazırlanan kalıpların içerisine taze beton yerleştirilmekte ve beton yeterince sertleştikten sonra kalıplar sökülmektedir. (Hazır Beton ve Üretimi) Öte yandan, beton bloklar, borular, direkler, kirişler, duvarlar gibi bazı elemanlar bir fabrikada önceden üretilebilmektedir ve sertleşmiş durumdaki bu ön yapımlı elemanlar yapıdaki yerlerine taşınarak kullanılabilmektedir. (Prefabrik Taşıyıcı Sistemler Nelerdir?)
3. Beton yerleştirme yöntemlerinde çeşitlilik ve kolaylık bulunmaktadır. Taze betonun plastik özelliğe sahip olması nedeniyle yapının bulunduğu yerdeki erişilmesi güç noktalara bu malzemenin pompalanarak taşınabilmesi veya değişik eğimli yüzeylere püskürtülerek yerleştirilebilmesi mümkündür. (Püskürtme Beton (Shotcrete Beton) Nedir?)
4. Sertleşmiş beton oldukça yüksek basınç dayanımına sahiptir. Uygun malzemelerle ve uygun yöntemlerle üretilen betonların basınç dayanımları basur doğal taşların basınç dayanımlarına  yakın değerler gösterebilmektedir. (Beton Basınç Dayanımları)
5. Sertleşmiş beton, hizmet gördüğü süre boyunca çevrede oluşan yıpratıcı etkenlere karşı diğer yapı malzemelerinin çoğundan daha dayanıklıdır. Bakım işlemleri ve masraf gerektirmemektedir. (Betonarme Binaların-Yapıların Ömrü Ne Kadardır?)
6. Beton, ahşap gibi kolayca yanmamakta, çelik gibi kolayca korozyona uğramamaktadır. (Korozyon Nedir?) Dışarıyla temasta bulunan ahşap malzemeye bir süre sonra verniklemek veya boyamak ya da çelik malzemeyi korozyondan koruyabilmek amacıyla boyamak gerekirken, sertleşmiş beton için bu tür bakım önlemleri gerekmemektedir.
7. Beton çelik donatılarla çok iyi aderans (kenetlenme) özelliğine sahiptir. (Aderans Nedir?) Betonun çekme ve eğilme dayanımları düşük olduğundan, beton elemanların çekme ve eğilmeye maruz kalacak bölgelerinde çelik çubuklar yerleştirilerek, bu tür yükler çelik tarafından taşıtılmaktadır. Beton ve çelik çubuklar arasında çok iyi bir aderans olması, bu iki malzemenin tek bir malzemeymiş gibi davranmasını sağlamaktadır. Ayrıca beton ve çeliğin ısısal genleşme katsayılarının çok farklı olmaması, sıcaklık değişiklikleri nedeniyle bu iki malzemenin çok farklı davranmasını önlemektedir. (Betonun Isı Genleşme Katsayısı ve Isı Geçirgenliği)
8. Beton, diğer yapı malzemelerine göre daha ekonomiktir. betonu oluşturan malzemeler arasında enerji harcanarak fabrikada önceden üretilmiş olanı sadece çimentodur. Beton hacminin yaklaşık dörtte üçünü oluşturan agregalar, çimentoya göre çok daha ucuzdur. Ayrıca agregalar su ve gerektiğinde beton yapımında kullanılan ince taneli mineral katkılar, yapının bulunduğu bölgeden temin edilebilmektedir. Bölgesel malzemelerin kullanılması betonun ekonomik olmasına yol açabilmektedir. Beton üretiminde ve kullanımında yeterli bilgiye ve deneyime sahip mühendis veya teknik adamlara ihtiyaç olmakla birlikte, iş hacminin büyük bir bölümü kalfalar veya düz işçiler tarafından yürütülmektedir. Bu durum da ekonomiklik sağlayabilmektedir.
9.  Beton, estetik amaçlarla kullanılmaya uygun özellikte bir malzemedir. Beton elemanları istenilen şekil ve yüzey dokusu verilebilmekte, renklendirici katkı maddelerinin yardımıyla istenilen renkte beton üretilebilmektedir. (Brüt Beton)

Betonun Dezavantajları

Mükemmel bir yapı malzemesi olarak nitelendirilebilecek olan betonun, diğer yapı malzemelerine göre bazı eksik yanları da mevcuttur. Bu eksiklikler betonun dezavantajları olarak adlandırılabilmektedir. Aslında betonun dezavantajı olarak belirtilebilecek özelliklerin hiçbiri, betonun kullanımına engelleyecek nitelikte değildir. Ancak, betonun dezavantajlarının bilinmesi ve bu eksiklikleri giderebilecek önlemlerin alınması gerekmektedir.

Betonun dezavantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir

1. Sertleşmiş  betonun çekme dayanımı düşüktür. Beton çekme veya eğilme yükleri altında kolayca çatlayabilmektedir dolayısı ile beton elemanların çekmeye veya eğilmeye maruz kalabilecek bölgelerinde çelik donatıların yerleştirilmesi ve bu elemanların betonarme veya öngerilmeli beton elemanlar olarak kullanılması gerekmektedir.
2.  Sertleşmiş beton gevrek özelliğe sahiptir. Betonun gevrek bir malzeme olması, darbe yükleri karşısında yeterince dayanıklı olmamasına yol açmaktadır. Metallerle karşılaştırıldığında, betonun darbe dayanımı ve tokluk kapasitesi oldukça düşüktür.
3. Beton, çevreden maruz kalabileceği ıslanma kuruma veya sıcaklık değişiklikleri karşısında bir miktar hacim değişikliği gösterebilmektedir. Taze beton koruma nedeniyle büzülmektedir; sertleşmiş beton, ıslandığı takdirde az da olsa genleşmektedir. (Rötre-Büzülme) Çevre sıcaklığının artması ve içerisindeki suyun bir bölümünü kaybetmesi (kuruması) ile de zamanla betonda büzülme oluşabilmektedir. O nedenle, yol, park yeri, havaalanı ve benzeri yapılarda, beton bloklar arasında derz denilen kısa bir aralık bırakmak ve böylece çatlamaları kontrol altında tutmak gerekmektedir. (Beton Neden Çatlar?)
4. Beton birçok yapı malzemesi gibi sabit yükler altında zamanla kalıcı deformasyon gösterebilmektedir. Normal servis koşullarında beton, taşımakta olduğu sabit yüklerin etkisiyle zamanla bir miktar kalıcı deformasyon (sünme) gösterebilmektedir. Öngerilmeli beton elemanlardaki betonun sünme göstermesi, önceden gerilmiş durumda olan çelik donatılar üzerindeki gerilme etkisini azaltabilmektedir. O nedenle, proje hesaplarının, betonun büzülme veya sürme özellikleri göz önünde tutularak yapılması gerekmektedir.
5. Beton, mükemmel bir geçirimsizliğe sahip değildir; içerisine bir miktar su veya zararlı maddeler içeren sular sızabilmekte ve betonun dayanıklılığını azaltabilecek olaylara neden olabilmektedir. Betonun içerisine su sızması ve bu suyun donması betonun çatlamasına yol açabilmektedir. Ayrıca betonun içerisine sülfatlı veya asitli suların sızması durumunda, genleşme meydana gelmekte ve sertleşmiş betonun çatlamasına neden olabilmektedir. (Betonda Karbonatlaşma Nedir? Nasıl Oluşur?) Betonun su geçirimsizliğini artırmak için beton karışımının hazırlanmasında su/çimento oranının düşük tutulmasına dikkat edilmektedir. Sık sık ıslanma ve donma koşullarına maruz kalacak betonlar hava sürüklenmiş beton olarak yapılmaktadır. (Betonun Su-Nem İçeriğinin Önemi)
6. Betonlardaki dayanım/ağırlık oranı metallerde olduğu kadar yüksek değildir. Yüksek değerdeki yüklerin taşınabilmesi için metallere göre daha büyük boyutlarda beton elemanların kullanılması gerekmektedir.

Betonun Mukavemeti

Betonun mukavemetini belirleyen temel faktörler; agrega cinsi ve granülometrisi, çimento cinsi ve dozajı, su/çimento oranı ve betonun sıklığını belirleyen kompasitesidir. Mukavemetin maksimum seviyede olması için hedeflenmesi gereken özellik, betonun yoğunluğudur. Mümkün olduğu kadar yüksek yoğunlukta beton elde etmek amaçlanır. Beton yoğunluğunun büyük olması için ince ve kaba agreganın granülometrisi çok önemlidir.

Beton karışımında teorik olarak tüm koşullar yerine getirilmiş olsa bile, betonun nakli ve yerleştirilmesi sürecinde dengenin bozulmaması için, etkili bir işlenebilirlik özelliğine sahip olması gerekir. Beton mukavemetine etki eden en önemli özelliklerden birisi de çimentonun cinsi ve özellikleridir. Bu etki hidratasyon sürecinin hızlı veya yavaş ilerlemesiyle birebir ilişkilidir. Hidratasyonun hızlı ilerlemesi durumunda betonun mukavemeti kısa zamanda artar.

Beton ile ilgili tüm içeriklere buradan ulaşabilirsiniz.

Kaynaklar:
Beton-Genişletilmiş 2. Baskı- Turhan Y. ERDOĞAN-ODTÜ Yayıncılık
Melih ÖZDURAN-POLİKARBOKSİLAT ESASLI SU KESİCİ/KIVAM KORUYUCU BETON KATKI MALZEMESİNİN ÜRETİMİ VE BETON ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ
Akçansa, T. N. (2012). Çimentonun Hidratasyonu.
TS-EN 934-2. (2002). Kimyasal katkılar—Beton, harç ve şerbet için—Bölüm 2: Beton katkıları—Tarifler, özellikler, uygunluk, işaretleme ve etiketleme.

Priz hızlandırıcı katkı maddeleri kısaca, kullanıldıkları betondaki katılaşmanın katkısız betondakine kıyasla daha hızlı oluşmasını sağlayan katkı maddeleridir. Priz süresini hızlandıran katkı maddeleri genellikle başlangıçtaki hidratasyon ısısını arttırırken, sertleşmeyi çabuklaştırıp erken dayanım sağlayabilirler. Hidratasyon ısısının artması aynı zamanda antifriz işlevi görmelerini mümkün kılar. Dolayısı ile bu tür katkılar soğuk havalarda dökülen betonlarda, kalıp sökme sürelerinin kısaltılmasında, prefabrikasyon beton eleman üretiminde, hidrolik basınca karşı tıkama işlerinde yararlı olur. Olumsuz yan etkileri arasında plastik rötreyi ve klorür içermeleri halinde, betonarmede çelik donatı korozyon riskini arttırmaları sayılabilir.

Soğuk havada katkısız betonun priz süresi daha uzun olmakta ilk zamanlarda kazanılan dayanım daha az olmakta ve buna bağlı olarak kalıpların sökülme zamanı uzamakta ve betonun kürü için daha uzun zaman gerekmektedir. Priz hızlandırıcı katkı maddelerinin kullanılması durumunda bu gibi olumsuzlukları telafi etme imkanı elde edilebilmektedir.

Bu tür beton katkı maddeleri betonda ilk zamanlarda yer alan hidratasyonu daha hızlı olmasını sağlamakta daha hızlı dayanım kazanılmasına yol açmaktadır.

Priz hızlandırma amacıyla kullanılan çok değişik türde katkı maddeleri bulunmaktadır.  Bazıları portland çimentosunun hidratasyonu ile doğrudan ilişkili olmamakla beraber çok hızlı priz yaratabilmektedir.

Bu tür katkıların kullanıldıkları betonların priz başlama süresi 1 ile 4 dakika priz sona erme süresi 3 ile 10 dakika arasında olabilmektedir.

Çok hızlı priz yaratan katkılar ise yapıdaki su kaçağını durdurmak için betondaki bir deliğin tıkanması işinde, betondaki bir bölümün yama yapılarak tamiri işinde veya benzeri durumlarda kullanılmaktadır.

Priz hızlandırıcı katkı maddeleri suda çözünebilen organik veya inorganik tuzlar dan elde edilebilmektedir.Suda çözünebilen organik tuzlar arasında priz hızlandırıcı olarak en çok kullanılanları triethanolamine ve kalsiyum formattır.  bunların bir miktar su azaltıcı etkileri de olmaktadır. Diğer organik tuzlar olarak kalsiyum asetat kalsiyum propiyonat laktik asit formaldehit gibi maddeler sıralanabilir.

Klorürler, bromitler, fluoridler, karbonatlar, nitratlar ve alkali hidroksitler suda eriyebilen organik tuzlardır. Priz hızlandırmada en etkili tuzlar kalsiyum tuzlarıdır.

Priz hızlandırıcı katkı maddelerinin avantajları nelerdir? Neden kullanılırlar?

Priz hızlandırıcı katkı maddeleri beton özelliklerine olumlu etkileri şu şekildedir;

Priz hızlandırıcı katkı maddeleri taze betonun priz süresini kısaltmaktadır. O nedenle,

• Beton yüzeyinin düzeltilmesi işlemi daha kısa sürede tamamlanmaktadır,
• Kalıplardaki hidrostatik basınç azalmaktadır,
• İlk zamanlarda betondaki dayanım artışı daha hızlı olmaktadır,
• Kalıplar daha erken sökülebilmektedir,
• Taze betonun kürü için gerekli süre azalmaktadır,
• Soğuk havanın yarattığı yavaş hidratasyon nedeni ile oluşabilecek olumsuzluklar önlenebilmektedir,
• Yapı veya yapıdaki tamir işlemi daha kısa sürede tamamlanabilmektedir.

Priz hızlandırıcı katkıların kullanılması durumunda taze betonun taşınması yerleştirilmesi sıkıştırılması ve yüzeyinin düzeltilebilmesi için gereken sürenin çok iyi ayarlanması doğru programlama yapılması özellikle önemlidir.  Fazla miktarda kullanılan katkı maddeleri ani prize yol açabilmektedir.  Ayrıca priz hızlandırıcılar ilk günlerdeki beton büzülmesinin biraz daha fazla betonu nihai dayanımının ise biraz daha az olmasına neden olabilmektedir.

Bir yapının veya yapı bileşenlerinin herhangi birisinin, bozucu etmenler karşısında, kullanım sırasında belli bir süre içinde, bakım veya onarım için beklenmeyen maliyetler çıkarmaksızın gerekli olan işlevleri gösterme yeteneğine dayanıklılık, kalıcılık veya durabilite denmektedir.

(Binaların Ömrü Ne Kadardır? yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.)

Dayanıklılığın kelime anlamı ise, dış etkiler karşısında yeterli dayanıma sahip olma ve bu sayede uzun ömürlü olma, beklenilen performansları sürdürebilme demektir.

Yapı elemanı açısından ele alındığında dayanıklılık (durabilite); bir bileşenin belirlenen bir süre zarfında ömrünü sürdürebilmesiyle birlikte, bileşenlerden meydana gelen sistemlerin de aynı şekilde dayanıklı olması ve beklenen performansları yerine getirebilmesidir.

Malzemelerin veya kullanım şekline bağlı olarak belirlenmiş olan gereksinimlerin karşılanması yeteneğine dayanan özelliklerinin toplamına ise kalite denilmektedir. Durabilite (dayanıklılık), kullanım kalitesinin ve kullanım ömrünün bir fonksiyonu olarak belirtilebilir. Dayanıklılık ile ilişkili üç kritik kullanım kalite seviyesi vardır:

1. Tipik yeni kullanım koşullarını sunan, tasarımcı veya yasalar ve standartlar tarafından oluşturulan, belirlenmiş kalite;
2. Yenileme veya güçlendirmeye olan ihtiyacı belirten minimum ölçüde kabul edilebilir kalite,
3. Malzemenin tamamen kullanılamaz olarak kabul edildiği, bozulma.

Beton ve Betonarmenin Durabilitesi

Betonarme elemanlardan durabilite açısından beklenen özellik betonun başlangıçta sahip olduğu özelliklerini zaman içerisinde devam ettirebilmesidir.

Beton veya betonarme elemanların islevlerini yerine getirmeleri durabilitelerine baglıdır. Bu elemanların öngörülen servis ömürleri boyunca maruz kalacakları çevresel etkilerin ve bu etkilere karşı alınacak önlemlerin tasarımı yapan mimar ve mühendisler tarafından bilinmesi ve projelendirmenin bu esaslar dahilinde yapılması gerekmektedir (örnegin, kimyasal reaksiyonların baslamasına neden olan suya karsı alınacak izolasyon önlemleri gibi).

Durabilite kavramı irdelendikçe, yapıya etki edecek hesap dışı yüklerin neden olduğu bozulmalar dışında da betonu etkileyerek bozulmasına neden olan faktörlerin bulunduğu, sadece doğru tasıyıcı sistemin seçilmesi, projelendirilmesi ve uygulanması ile durabilitenin sağlanamayacagı tespit edilmiştir.

Betonarme elemanın dayanıklılığını-durabilitesini olumsuz olarak etkileyen etki türleri ve bu etkilere karşı alınabilecek  önlemler aşağıdaki tabloda paylaşılmıştır;

Beton, Geç Cumhuriyet dönemi ve İmparatorluk döneminde yaklaşık olarak M.Ö.350 ile M.Ö. 100 yıllarında inşaatlarda yapı malzemesi olarak kullanılmıştır. Roma betonun ideal bir malzeme olarak kullanılması zamanla belirli süreçten geçtikten sonra gerçekleşmiştir.

Roma betonunun ortaya çıkışındaki süreçte söndürülmüş kireç ve temiz kum karışımı önemli bir özellik göstermektedir. Kum hızlı bir şekilde reaksiyona girdiği için sertleşerek kireç ile karıştırıldığında daha kuvvetli bir bağlayıcı özellik göstermektedir. Buna benzer kimyasal reaksiyon gösteren diğer malzemelerin arayışı içine giren Romalı inşaat ustaları, yüksek sıcaklıkta yanarak oluşmuş volkanik topraklardan da faydalanmışlardır. Bu toprak Vesuvius yanar dağının yakınlarında bugünkü Pozzuoli’de bulunan antik Kent Puteoli de keşfedilmiş pulvis puteolanus olarak bilinen Pozzolana maddesidir. Kireçle karıştırılmasına rağmen son derece gözeneklidir.  Pozzolana bir tür kum olarak tanımlanırken yapılan bazı araştırma ve ölçümlere göre form olarak ve kimyasal bileşim olarak kum ile ortak bir özelliğinin bulunmadığı tespit edilmiştir.

Beton yapılar standardize edildikten sonra bazı duvar tiplerinde, dayanıklı olmasa da kendi içinde makul derecede stabil duvar inşasında kullanılmıştır. Harç dışında Roma betonunu sağlamlaştırmada diğer bir önemli malzeme ise taştan kilden ya da pişmiş topraktan oluşturuldu agrega adı verilen parçacıklardır. En iyi betonu oluşturmak için inşaat atıklarından ve diğer yapılardan devşirilen parçalar ezilip toz haline getirildikten sonra yeniden kullanılmışlardır. Bölgeye göre agrega tedariki edildiği için kullanılan malzemelerden dolayı Roma betonunun oluşumunda farklı materyallerin girmesine sebep olmuştur. Deneyim ve tecrübelere göre agrega gibi küçük parçalardan oluşturulmuş önceden döşenmiş duvarın üzerine dökülerek bir harç gibi işlem uygulanmış ve duvarın çekirdeği oluşturulmaya çalışılmıştır. Sınırları belirlemek için de çekirdek malzeme bir bordür yardımı ile sınırlandırılmıştır.

Roma betonu, kalifiye olan ya da vasfı olmayan herhangi bir işçi tarafından da yapılabilirdi. Sadece duvar yapımında kolaylık sağlamayan betonun belki de en iyi uygulandığı diğer kısım ise çapraz tonozlar, kubbeler ve büyük açıklıkları geçmek ve kapatmak için tasarlanan kavisli çatılardır. (Çatı çeşitleri)

Tonozların kemer iç yüzeylerinde betonun kullanılmasını pratikleştirmek için ayarlamaların yapılması kaçınılmazdı. Büyük bir gelişim gösteren bu madde Roma İmparatorluğu zamanında önemli bir yere sahip olan liman inşa çalışmalarında prefabrik betonun büyük ölçüde kullanıldığı görülmektedir. Sığ denizlerde gemilerin karaya oturma ihtimalini azaltmak için kapsamlı bir şekilde dalgakıran, iskele ve buna benzer yapı örnekleri Romalı inşaat mühendislerinin rutin bir projesi haline gelmiştir. Fakat su altında kalacak olan kısmın çekirdeğini oluşturmak için büyük çalışma ve bilgi birikimi gerekmekteydi. Kaynaklara göre büyük oranda pozzolana Caesarea kentine gönderilmiştir. Egnatia, Pompeiopolis gibi kentlerdeki liman yapılarında da kullanılmış olan pozzolana, M.Ö. 1.yy’a tarihlenen, Napoli körfezinde ve Marsilya açıklarında bulunan gemi batıklarından ele geçen amphoralardaki pozzolana kalıntıları bunun bir işareti olarak gösterilmektedir.

Yaklaşık 300-400 yıl boyunca Roma betonunun kullanımı taş duvar ve tuğla duvar inşasının önüne geçmiştir. Fakat M.S.4.yy. ortalarında tamamen ortadan kalkmış olan betonun bir süre sonra etkisini yitirmesinin sebebi araştırılmaktadır. Bazı yorumlarda İmparatorluk başkentinin Roma’dan Constantinopolis’e geçmesi ile bilginin aktarılamaması öne sürülürken diğer yanda bu durum sosyoekonomik ve teknolojik sebeplere bağlanmaktadır.

Horasan Harcı Nedir?

Kaynaklar:
Brandon, C.J., Hohlfelder, R.L., Jackson, M.D., Oleson J.P. (2014). Building for Eternity: The History and Technology of Roman Concrete Engineering in the Sea, J.P Oleson (Ed.). Oxford: Oxbow Books.
Süedanur OLĞUN-ROMA DÖNEMİ DUVAR YAPIM TEKNİKLERİ VE ANADOLU’DAKİ ETKİSİ
Wright, G.R.H. (2005). Ancient Building Technology, Vol II Materials, Brill, Leiden.

Granülometre deneyi için ince agregalardan 1 kg ve iri agregalardan 3 kg numune yeterli olur. Agrega yığınının tepesinden ve eteğinden örnek alınmaz. Aksi takdirde ya çok ince ya da çok iri agrega olacaktır. Orta seviyeden bir boru ile alınır. Alınan numuneler daire şeklinde serilerek dört eşit dilime ayrılır, 1’i veya karşılıklı ikisi ile deney yapılır. Alınan örnek eleklerden [31.5, 16, 8, 4, 2, 1, 0.5, 0.25 mm] ve büyük elekten başlayarak elenir. Elek üzerinde kalan malzemeler birbirine elenerek toplanır. Aşağıda 3000 kg’lık örnek alınarak eleme analizi yapılmıştır.
WT= 3000 kg

NOT: Elek üstünde kalan malzemeler, bir kap üzerinde tartılır. Bu kabın ağırlığına dara ağırlığı denir. Bu ağırlık çıkarılarak deney yapılır. Örnekte bu ağırlıklar çıkarılmıştır.

Bu değerlerin daha iyi gösterimi için aksis eksenine elek çapları, ordinat eksenine elekten geçen malzeme (%)’leri çizilerek elde edilen grafiğe granülometri eğrisi adı verilir. Daha iyi gösterim için aksis ekseni logaritmik ölçekle çizilir. Aşağıdaki şekilde örnek numunenin granülometri eğrisi gösterilmiştir.

Granülometri Eğrisinin Özellikleri

• Granülometri eğrisi, artan bir eğridir, yatay çizgisi varsa, karşıt gelen elekler arasında tane yok demektir.
• Eğrinin % 100 çizgisine yakın olması ince olduğunu, % 0 çizgisine yakın olması iri olduğunu verir.
• İki elek arasında malzemenin ordinat farkı, bu iki elek arasında kalan malzemenin %’sini verir.

Beton üretiminde agrega ile çimentonun epitaksisinin güçlü olabilmesi için agrega numunelerinin ince bir su filmi ile kaplanması gerekir. Şayet kullanılan malzemenin ince agregası fazlaysa, tane boyutları küçüldükçe tanelerin toplam yüzeyi artar. Toplam yüzeyleri arttıkça bu yüzeyleri ıslatmak için gerekli su miktarı artar. Beton kütlesindeki bu fazla su nedeniyle oluşan boşluk niteliklerini etkiler, mukavemetini düşürür, geçirimliliği arttırır. Şu halde betonda kullanılacak agregaların karışım granülometrisi ince olmamalıdır. Benzer şekilde iri malzemenin fazla olması, araları dolduracak oranda yeterli malzemenin bulunmaması betonun yerleştirilmesini etkileyecek ve benzer sonuçlar verecektir. Şayet ekonomik beton üretmek amaç ise ve de betonun istenilen dayanım ve dayanıklılık şartını sağlaması geçerli olacaksa, bu konuda yapılan çalışmalar doğrultunda betonu oluşturan agregalarda karışım granülometrisi için ideal granülometri veya referans granülometri eğrilerinden faydalanılır.

İdeal granülometrinin amacı, minimum boşluklu, toplam yüzeyi minimum olan bir agrega karışımı elde etmektir.
Doğada bu granülometri hazır olarak bulunmaz. Problem doğal veya yapay agregaların, belirleyeceğimiz oranda karıştırılarak ideal granülometri eğrisine yakın granülometriye sahip olmalarını sağlamakla çözümlenir.

TS 706 ve TS 707 standardı kullanılarak agregaların maksimum tane çapına bağlı olarak referans granülometri eğrilerini vermiştir. Maksimum agrega çapı, 16 ve 31.5 mm için karışım eğrileri aşağıda verilmiştir.

Sorun, kullanılacak beton agregalarını bu referans granülometriye hangi oranda karıştırılarak uygun hale getirebilmesine çözüm bulmakla mümkündür. Kullanılacak beton kalitesi ve özelliklerine göre A – B – C olarak isimlendirilen referans eğrilerine uyma şartı başlangıçta belirlenir. (bkz:Beton Basınç Dayanımları ve Dayanımları Etkileyen Faktörler)

B 31.5 eğrisine uygun karışım granülometrisi, kum, kil, yukarıda örneği verilen KT2 malzemelerinden hazırlanmak istenirse, mutlak hacimce kullanılan oranlar.

Kum : x

KT1 : y

KT2 : z

x+y+z= 1 denklemine eşit olmak zorundadır. Beton teknolojisinde, en ince taneli bileşen kumu, minimum değerde tutmak iyi sonuç verebilir. Agrega toplam yüzeyini azaltmak için tavsiye edilen x= 0.35 ~ 0.55. bunun bir diğer amacı, ıslatma suyu gereksinimini düşürmektir. Böylece diğer iri agregalarda deneme yanılma yöntemi mümkün olabilir. Deneme yanılma işlemini kolaylaştırmak için incelik modülü tanımlanır.

İncelik Modülü: granülometri eğrisini tek bir sayı ile ifadeler. % 100 doğrusu ile granülometri eğrisi altında kalan alanla orantılıdır. Bu alan ne kadar küçükse granülometri eğrisi % 100 doğrusuna yakındır ve agrega ince tanelidir. % 0 doğrusuna yakın olması iri taneli olduğunu verir.

KT2’nin İncelik Modülü

Kkt2=((100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-0)+(100-17)+(100-92)+(100-100))/100

Kkt2=(500+83+8+0)/100 =5,91

Referans incelik modülü (KR) ile bu eğriye uymasını istediğimiz agregaların incelik modülü arasında,

x.Kx+y.Ky+z.Kz=Kr yazılır.

Kx, x agregasının incelik modülü
Ky, y agregasının incelik modülü
Kz, z agregasının incelik modülü
KR, karışım agregasının referans alındığı ideal granülometri eğrisinin incelik modülü;

Özetle esas alınan değerlendirmede

Karışım oranları:
x+y+z= 1.0
Mutlak hacim olarak

Pk = x.Px + y.Py + z.Pz

İncelik modülü olarak Karışım granülometri eğrisi

x.Kx + y.Ky + z.Kz = Kr

Bu halde 3 bilinmeyenli iki denklemin çözüm sonsuzdur. x değeri kum olarak bilinir. Kum değeri 0.35 – 0.55 arasında değer alabilir. Çözüm bu halde mümkündür.

Örnek 1:

Granülometri eğrisi aşağıda verilen kum ve çakıl hangi oranlarda karışmalı ki karışım granülometri eğrisi A 31.5 – B 31.5 eğrisi arasında olsun. Karışımdaki granülometri eğrisini çizin.

Örnek 2:

Aşağıda granülometrik bileşimi verilen agregalar kullanılarak beton üretilecektir. TS 706’da verilen A 16 – B 16 eğrileri arasında kalacak şekilde agrega karışım oranlarını hesaplayınız. Granülometri eğrisini çizerek uygun bölgede kaldığını gösteriniz.

Agrega Deneyleri ile ilgili yazımızı da buradan inceleyebilirsiniz.

Çiçeklenme, gözenekli malzemelerin yüzeyinde çözülebilir tuzların birikmesidir. İçiriğinde çözünmüş tuz içeren suyun buharlaşması sonucu cephe yüzeyinde oluşan beyaz ve ince, sisli bir tuz çökelmesi olan çiçeklenme  ‘Tuzların kristalleşmesi’ olarak da bilinmektedir. Bu kristalleşme, cephelerin estetik görünüşünün yanı sıra malzemelerin bütünlüğünü ve dayanıklılığını da olumsuz yönde etkilemektedir.

Tuz kristalleşmesinin yeri; suyun akışına ve tuzun hareket etmesini sağlayan alt tabakanın geçirgenliğine bağlıdır. Herhangi bir bileşenin içinde oluşan kristalleşme ise gizli çiçeklenme (crypto efflorescence) olarak adlandırılmaktadır. Bu kristalleşme cephe kaplama yüzeyinin altında oluştuğu için yüzeyde kabarma vb. gibi bir uyarı vermediği müddetçe görünür hale gelmemektedir.

2. Çiçeklenme Hasarları

Çiçeklenme sonucunda malzemede meydana gelen değişiklikler yüzey bozulması, sert camsı tabaka (hard glassy skin) ve yapışma kaybı şeklindedir.

Yüzey Bozulması: Malzeme gözeneklerinde biriken tuz kristallerinin malzeme hacminde genişlemeye neden olması olarak tanımlanmaktadır.

Sert Camsı Tabaka (Hard Glassy Skin): Yüzeyde malzeme altında oluşan çiçeklenmenin kabarma veya pul pul dökülmesi olarak görülmektedir.

Yapışma Kaybı: Alçı, sıva veya boya benzer, kaplamaların kendisinde veya öncesinde oluşan çiçeklenme, kaplamada yapışma kaybına sebep olmaktadır

3. Çiçeklenme Neden Olur? – Çiçeklenme Sebepleri

• Betonda, cephede veya duvarda kullanılan malzemelerin bünyesinde çözülebilir tuzların bulunması,
• Tuzların çözelti haline gelebilmesi için duvarda yeterli nemli ortamın oluşması; diğer bir değişle suyun varlığı,
• Malzemenin gözenek yapısı (gözenek boyutu, sıklığı vb.) ve çözünebilir tuzların yüzeye doğru göç etmesi için bir yol, transfer kanalı veya açıklık bulunması (çatlaklar, malzeme birleşim hataları vb.)

çiçeklenme oluşumunun temel nedenleridir.

3.1. Çözülebilir Tuzların Çiçeklenmeye Etkisi

Çözülebilir tuzların doğal yapısı, dağılımı ve miktarı çiçeklenmeyi etkilemektedir. Duvar gövdesinde kullanılan tuğla malzemelerde çiçeklenme oluşumunda etkili olan tuzlar; kalsiyum sülfat (CaSO4), magnezyum sülfat (MgSO4), potasyum sülfat(K2SO4) ve sodyum sülfat (Na2SO4) olarak belirtilmiştir.

3.2. Gözeneklilik, Çatlak, Derz vb. Boşlukların Etkisi

Çiçeklenmenin en yoğun görüldüğü yerler gözeneklerin bulunduğu bölgelerdir. Malzemedeki gözeneklerin büyüklüğünün ve sıklığının gözenekler içerisinde su birikmesinde etkili olduğu bilinmektedir. Gözeneklerde biriken suların etkisiyle harcın bünyesindeki çözülebilir tuzlar çözünmekte ve gözeneklerin kanal görevi görmesiyle çözünen tuzlar yüzeye göç ederek çiçeklenmeye neden olmaktadır. (Beton Neden Çatlar? Beton Çatlakları – Çatlak Çeşitleri)

Gözenekli bir malzemenin gözenek boyutu, suyun malzeme yüzeyinin arkasına geçmesinde de etkilidir. Bununla birlikte suyun malzemeden uzaklaştırılması buharlaşma ile sağlanabilir. Bu durum difüzyon yoluyla veya gözenek havalandırmasıyla meydana gelebilir, bu da maruz kalan yüzeyin altında meydana gelen kristalleşmeye neden olur (gizli çiçeklenme). Hava koşullarından etkilenmiş malzemelerde meydana gelen açıklıklarda da tuz çözeltisi oluşma riski bulunmaktadır. Bu durum dikkate alınmadığı zaman kusurun ilerlediği ve malzeme bünyesinde çatlak oluşumuna sebep olacak hacim değişikliklerine yol açtığı belirtilmiştir. Oluşan bu çatlak-açıklık su transferi için de bir kanal görevi görmektedir. Ayrıca birbirinden farklı bileşenlerin birleşim noktalarında uygulama hatası yapılması durumunda oluşabilecek açıklıklar; suyun duvar bünyesine girmesine sebep olmaktadır.

3.3. Su-Nem Etmeni

Sıva yüzeyinin pürüzlü olması nedeniyle; yağış, sis veya yoğuşma sularından kaynaklı olarak malzeme yüzeyinde su tabakası oluşmakta ve suyun malzeme bünyesindeki çözünebilir tuzlarla etkileşimi çiçeklenmeye yol açmaktadır. Ayrıca yüzeydeki nemde meydana gelecek artış; malzemenin gözenekli yapısında kılcal boşlukların olduğu kısımlarda itici bir güç oluşturarak malzemenin bünyesinde su-nem varlığına sebep olmaktadır.
Yağışların mevsime bağlı değişikliklerini cephe yüzeyinde çiçeklenmenin görülmesi açısından etkisi olduğu belirtilmiştir. Yağışın seyrek olduğu aylarda çiçeklenmenin belirgin bir şekilde ortaya çıktığı, yağışların yoğun olduğu dönemde ise ortadan kaybolduğu ifade edilmiştir. Bu döngünün malzeme bünyesindeki çiçeklenmeye neden olan tuzların çözülerek ortadan kalkmasına kadar devam ettiği belirtilmiştir. Çiçeklenmenin su ile temizlenmesi sayesinde; oluşan durumun malzemede geçici bir sorun olduğu belirtilmiştir.

(Betonda Karbonatlaşma Nedir? Nasıl Oluşur? Nasıl Engellenir?)

Elyaf, bir boyutunun diğer iki boyutuna oranının çok büyük olduğu, insan eliyle üretilebilen veya doğal yollarla bulunabilen, aynı materyalin daha büyük boyutlarına kıyasla elastisite modülleri ve mukavemet değerlerinin daha iyi malzemelerdir.

Elyaf kullanımı insanoğlu için geçmişi olan bir malzemedir. Eskiden alçı ve kerpiç gibi yapı malzemelerine elyaf formatında at, keçi gibi hayvan kılları; keten, kenevir gibi doğal elyaflar ilave edilmiştir. yüzyılın sonlarında doğada hazır halde bulunmayan insan yapımı elyaflar üretilmiştir. Çok kısa bir geçmişe sahip olan sentetik elyaflar sıkça kullanılmaya başlamıştır.

2. Elyaf Katkılı Beton

Agreganın ve çimento hamurunun aderansı sonucunda meydana gelen beton, homojen olmayan bir malzemedir. Bu duruma bağlı olarak beton kırılma süreksizlikleri göstermektedir. Agrega ve çimento yüzeyindeki süreksizlikler betonun kırılmasına sebep olmaktadır. Beton içindeki çimento ve agregalar, karşılamaları gereken gerilme değerlerini gevrek kırılmanın sebep olduğu ani göçme nedeniyle karşılayamayabilirler. Ancak Beton karışımına ilave edilecek olan elyaflar mekanik özellikleri iyileştirdiğinden oluşan mikro çatlakların büyümesi engellenerek betonun daha sünek davranış göstermesi sağlanabilmektedir.

Beton karışımlarında kullanılan elyaflar, çekme mukavemetlerinin yüksek olmasına bağlı olarak, betonda çatlakların başlamasını, yayılmasını ve birleşerek büyümesini önlemeye yardımcı olurlar. Doğru miktarlarda ve uygun amaçla kullanılan elyaflar betonda çatlak oluşturabilecek gerilmeleri betonda henüz çatlamanın olmadığı kısımlara iletirler ve gerilmelerin daha geniş bir alana yayılmasını sağlarlar. Çatlak oluşmuş kısımlarda betonu bir arada tutan ve dağılmasını önleyen elyaflar sayesinde gerilmeler iletilmektedir. Betondaki gerilmenin birbirlerine kıyasla daha az gerilme altında olan diğer alanlara bu şekilde elyaflar üzerinde iletilmesi ile daha büyük bir dayanım, dolayısıyla kırılma olmadan taşınabilecek daha büyük bir değer elde edilmesini sağlamış olur.

Elyaf ilavesi ile mekanik özellikleri iyileştirilen beton elyafsız betonun taşıyabileceğinden daha büyük gerilmeleri karşılayabilecek şekilde geliştirilmiş bir kompozit hale getirilmiş olur.

Betonun basınç dayanımının arttırılması, tokluk değerinin artacağı anlamına gelmemektedir. Tokluğun istenen seviyede olmamasına bağlı olarak beton karışımlarının mekanik özelliklerine bakıldığında söylenebilecek ilk kusur gevrek davranış sergilemeleri olmaktadır. Gevreklik sadece normal betonların değil yüksek dayanıklılığa ve yüksek dayanıma sahip betonlar için de önemli bir sorundur. Gevrek davranış, gerilme şekil değiştirme grafiğinin tepe noktası geçildiği anda yapı elemanının ani göçme durumuna sebebiyet vermektedir. Yüksek performanslı betonlarda gevrekliğin yanı sıra yangın durumunda iyi performans sergileyememesi de diğer bir olumsuz özelliğidir.
Beton yapılan çalışmalar sonucunda basınç dayanım değerlerinin iyileştirilmesi ile daha sık kullanım olanağı sağlamakta olan bir kompozittir. Fakat basınç dayanım özelliklerinin iyileştirilmesi gevrek davranış sergilemesini engellememektedir. Enerji yutma kapasitesinin düşük olmasından dolayı gerilme kapasitesine ulaşan yapı elemanlarının ani göçmesi ile sonlanmaktadır.

Betona takviye edilen elyaf ile betonun darbe dayanımları, tokluk, aşınma dirençleri, eğilme ve çekme dayanımları, süneklik, yük taşıma ve deformasyon kapasiteleri gibi mekanik özelliklerinin arttığı bilinmektedir.

Yukarıda elyaf içeriğine göre gerilme – şekil değiştirme grafiği gösterilmektedir. Bunların yanında elyaf ilaveli betonların, artan mekanik özeliklerinden dolayı inşaat sektöründe bu mekanik özelliklere ihtiyaç duyulan birçok farklı alan bulunmaktadır.

Bu nedenle son yıllarda, hem endüstriyel hem de akademik dünya, dikkatlerini doğal elyaflarla takviye edilmiş sürdürülebilir kompozitlerin geliştirilmesine vermiştir. Özellikle, arasında bazalt olanları, takviye olarak kullanılabilecek doğal elyaflar (yani, hayvansal, bitkisel veya mineral) özellikleri için daha ilginç olanı temsil eder. Bazalt elyaflar cam elyaflara kıyasla daha iyi özellikler sunmaktadır. ASTM’ye göre bir malzemeye elyaf adının verilebilmesi aşağıdaki koşulları sağlaması ile mümkündür;

• Uzunluğunun enine oranı en az 10/1
• En büyük kesit ≤ 0,05 mm²
• En büyük genişlik ≤ 0,25 mm olmalıdır.

Elyafların milimetrik boyutlarda üretilmeleri ile büyük formlarına oranla daha az yapısal hata içermeleri sağlanmaktadır. Bu nedenle aynı malzemenin elyaf formu mekanik olarak daha üstün özellikler göstermektedir. Elyafların elastisite modülleri ve dayanım değerleri büyük formlarına göre daha yüksek değerlere sahiptir bu durumda elyafları malzemenin en gelişmiş hali kılar. Ancak beton teknolojisinde son zamanlarda kullanımı artan elyaf ilavesi, taze betonda topaklanmanın artmasına bağlı olarak slump değerini düşürmektedir. Bu durum betonun mekanik özelliklerini (dayanım, dayanıklılık, durabilite gibi) olumsuz etkilenmektedir ve kusur oluşturmaktadır.

2.1. Elyaf Katkısının Betonda Sağladığı İyileşmeler

Elyaf katkısı;

• Taze beton karışımında rötre oluşumunun önüne geçer,
• Eğilme ve çekme mukavemetlerini olumlu yönde iyileştirir,
• Enerji yutma kapasitesini ve çarpma dayanımını arttırır,
• Gevrek davranış sergilemesini engeller,
• Durabilite özelliklerini iyileştirir.

Literatür çalışmasına dayanarak, bazalt elyafları ve bazalt elyaf takviyeli polimerleri, yüksek bir çekme mukavemetine, alkali ve deniz ortamlarına karşı iyi bir dirence sahiptir. Bu nedenle, bazalt elyaf takviyeli polimerlerden üretilen makro bazalt elyafları, açık deniz ve denizcilik uygulamalarına yönelik elyaf beton için kullanılmaya uygundur. Bazalt elyaflarının korozyon direnci özellikleri, deniz ortamının sertlik koşullarında kullanım için uygun bir seçimdir.

3. Elyaf Çeşitleri

Çeşitli kullanım alanlarına uygun ve istenen mekanik özelliklerine göre elyafların çok farklı türleri mevcuttur. Elyaflar doğal ve yapay olarak aşağıdaki gibi sınıflandırılabilirler;

• Doğal Elyaflar
  • Bitkisel
  • Hayvansal
  • Mineral
• Sentetik Elyaflar
  • Metalik
  • Polimer
  • Seramik

Sünme ancak basınç gerilmeleri oluşturan kalıcı yükler altında meydana gelir. (Beton Basınç Dayanımları ve Dayanımları Etkileyen Faktörler) Eğer iki özdeş numuneden birisi yüklenmeden, diğeri kalıcı bir yük altında saklanır ve bu numunelerde belli bir zaman süresi içinde oluşan birim kısalmalar ölçülürse, sünme deformasyonu yüklenmiş numune deformasyonundan yüklenmemiş numunenin deformasyonu çıkarılarak hesaplanabilir. [1]

1. Sünme Bileşenleri

Sünme davranışının fiziksel olarak daha iyi anlaşılabilmesi için sünme şekil değiştirmesi birçok bileşene ayrılarak incelenebilir.

Elastik ve plastik sünme bileşenleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Sürekli olarak uygulanan σ0 gerilmesi etkisiyle sünme azalan bir şekilde artmaktadır. Gerilme t1 anında kaldırıldığında, sünme şekil değiştirmesinde ani bir değişimden ziyade zamanla gözlenen yavaş bir azalma gözlemlenir. Sünme şekil değiştirmesinin büyük bir kısmı plastik karakterdeyken bir kısmı elastik karakterdedir.

Sünme şekil değiştirmesinin geçici olarak kabul edilen elastik kısmı gecikmiş elastik şekil değiştirme olarak adlandırılmaktadır ve εd(t) ile gösterilmektedir. Uzun süreden beri yüklü tutulan bir beton numunesinden yük kaldırılırsa ortaya çıkacak gecikmiş elastik şekil değiştirme toplam elastik şekil değiştirmenin %50’sini oluştururken toplam sünme şekil değiştirmesinin %10 ila %30’una denk gelmektedir. Her ne kadar yük kaldırıldıktan sonra gözlemlense de yük altında geçen süre boyunca da aynı büyüklüğe sahip olduğu ve yüklemeden hemen sonraki zaman aralığında hızlı bir şekilde arttığı düşünülmektedir bu durum gecikmiş elastik şekil değiştirmesi için geçerlidir. Rüsch’e göre gecikmiş elastik şekil değiştirme eğrisinin şekli numune yaşından, boyutlarından ve beton karışımından bağımsızdır [2].

Büyük bir kısmı plastik karakterde olan sünme şekil değiştirmesi, yayılma olarak tanımlanır ve εf(t) ile gösterilmektedir. Bundan dolayı herhangi bir t andaki sünme şekil değiştirmesi aşağıdaki denklem ile gösterilir.

εc(t) = εd(t)+ εf(t)

Sünmenin yayılma bileşenini alt gruplara ayırmak için yüklemeden sonraki ilk 24 saatte görülen hızlı ilk yayılma olarak tanımlanmıştır ve εfi(t) ile gösterilmiştir. Hızlı ilk yayılma kalıcı şekil değiştirmeler doğmasına sebep olurken büyük ölçüde ilk yükleme anındaki beton yaşına bağlı olmaktadır. εfi(t) değeri o kadar büyük olur eğer numune ne kadar erken yüklenirse. Yüklemeden bir gün sonra görülmeye başlanan ve yavaş bir şekilde gelişen yayılma şekil değiştirme bileşeni ortamın bağıl nemine bağlı olup kendi içerisinde basit yayılma bileşeni, εfb(t) ve kuruma yayılma
bileşeni εfd(t) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Kuruma yayılması, kuruyan bir ortamda yüklü olan numunede görülmesi mümkün kalıcı sünme şekil değiştirmesidir.

εc(t) = εd(t)+ εfi(t)+εfb(t)+εfd(t)

Sünme bileşenleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

εfb(t) Basit yayılma bileşeni, beton dayanımına, agrega türüne, miktarına, büyüklüğüne ve yükleme anındaki beton yaşına bağlıdır. εfd(t) Kuruma yayılma bileşeni ise numune şekli, boyutlarına ve nem miktarına bağlıdır. Beton Neden Çatlar? Beton Çatlakları – Çatlak Çeşitleri)

2. Yaş Etkisi

Sünme şekil değiştirmesinin bileşenleri, ilk yükleme anında betonun yaşında olduğu gibi bir dereceye kadar hidratasyon derecesinden etkilenirler. Bu bileşenlerden en çok etkilenenler, hızlı ilk yayılma εfi ve basit yayılma εfb‘dir.

Aynı özelliklere sahip fakat t0, t1 ve t2 gibi farklı zamanlarda yüklenen numunelerde gözlenen sünme davranışının zamana bağlı değişimi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

εc∗(), t0, t1 ve t2 farklı zamanlarda meydana gelen sünme şekil değiştirmesidir. İlk olarak t anında uygulanan ve uygulanmasına devam edilen bir yük etkisiyle t anında ölçülen sünme şekil değiştirmesi εc(t,τ) ile gösterilmektedir. Yaş etkisi, zamanla birlikte değişen gerilme geçmişi altında sünme şekil değiştirmelerinin tahmin edilmesini zorlaştıran bir etmendir.

3. Sünme Katsayısı

Devamlı olarak sabit gerilme altında tutulan bir numunenin herhangi bir t anındaki sünme şekil değiştirmesinin ani şekil değiştirmesine oranı sünme katsayısı olarak tanımlanır ve Φ(t,τ) olarak gösterilmiştir.

Sünme katsayısının büyüklüğü ilk yükleme anındaki beton yaşına bağlı olduğu gibi sünme şekil değiştirmesinin ilk yükleme anındaki de buna bağlıdır.

Sünme ve ani şekil değiştirme bileşenleri gerilmeyle orantılı olduğundan Φ(t,τ) sadece zamana bağlı bir fonksiyondur ve uygulanan gerilmeden bağımsızdır. Φ*(t,τ) ile gösterilen zaman sonsuza yaklaştıkça sünme katsayısı da belirli bir son değere ulaşır ve bu da son sünme katsayısı olarak tanımlanmaktadır. Bu ulaşılan son değer betonun sünme kapasitesinin ifade edilmesinde kullanılan bir büyüklüktür. Sünme katsayısının da bilindiği düşünülerek herhangi bir t anında hızlı bir şekilde sünme şekil değiştirmesine ulaşmak mümkündür bu da denklemaşağıdaki yardımıyla gösterilmiştir.

Φ(t,τ)=εc(t,τ) /ε0(τ)

Burada Φ(t,τ), sünme katsayısına gösterirken, εc(t,τ), sünme şekil değiştirmesi ve ε0(τ)  ani şekil değiştirmesine göstermektedir.

4. Süperpozisyon Prensibi

Süperpozisyon prensibi, betonarmedeki yüke bağlı olan şekil değiştirmeler gerilmeyle benzer olduğundan zamanla değişen gerilme altındaki yer değiştirmeleri tahmin edebilmek amacıyla süperpozisyon prensibinden yararlanmaktadır. İlk olarak McHenry tarafından süperpozisyon prensibinin betonarme uygulanması yapılmış olup bu prensip, τ1 anında uygulanan bir gerilme artımının etkisiyle ortaya çıkan şekil değiştirmenin diğer zamanlarda uygulanan gerilmelerden bağımsız olduğu düşüncesine dayanmaktadır. [3]

Beton Dayanım Deneyleri

Kaynaklar;
[1] Uğur ERSOY, Güney ÖZCEBE, Erdem CANBAY-Betonarme Davranış ve Hesap İlkeleri[2] ACI 435R – 95 (1995). Control of Deflections in Concrete Structures. ACI Committee 435: American Concrete Institute.
[3] Gilbert, R. (1988). Time effects in concrete structures. Amsterdam: Elsevier Science publishers B.V.
[4] Amanullah ZAMANİ-BETONARME YÜKSEK BİR BİNANIN ZAMANA BAĞLI DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Hazır beton, betonu oluşturan bileşenlerin (agrega, su, çimento ve katkı maddeleri) tesis içindeki stok alanlarından daha önce belirlenmiş oranlarda tartılarak santrale ulaştırılması, santral içinde karışımı yapılan bileşenlerin transmiksere yüklenmesinin ardından döküm alanına hazır olarak ulaştırılan beton olarak tanımlanır. (Beton nedir?)

2. Hazır Beton Nasıl Üretilir?

2.1. Hazır Beton Üretimi

Hazır beton üretimi yukarıdaki tanımda da belirtildiği üzere basit bir iş akışına sahip gibi görünse de, sürecin tamamlanabilmesi için birçok işlemi gerektirir. Hazır beton santralleri stoklama, konveyör sistemleri veya malzeme taşıma açısından farklı tiplerde olmakla son yıllarda kullanılan tip ve yöntemler aşağıdaki şekilde belirtilen işlemleri içermektedir. (Hazır Beton Fiyatları)

A: Agrega Teslimi, B: Agrega Alım Silosu, C: Agrega Deposu, D: Taşıma Bandı, E: Çimento Silosu, F: Tartma Bunkeri, G: Çimento Teslimi, H: Santral Mikseri, I: Kaykılar, J: Dökümünü Tamamlamış Transmikser, K: Geri Dönüşümlü Su, L: Geri Dönüşümlü Agrega, M: Su Pompası, N: Su Deposu, O: Dolumu Yapılan Transmikser, P: Kontrol Odası

Hazır beton tesislerinin genel iş akışı, betonu oluşturan malzemelerin temini ve stoklanması, malzemelerin tartılması ve santrale aktarılması, santralde karışım sonrasında transmiksere yüklenmesi, malzeme stoklarının kontrolü (çimento silosu, agrega stok alanı, karma suyu havuzları, katkı maddeleri) ile santral genel bakım ve temizliği aşamalarından oluşmaktadır.

2.2. Hazır Betonu Oluşturan Bileşenlerin Temin ve Depolanması

2.2.1. Agrega

Beton içerisinde kullanılan ve betonun yaklaşık olarak % 60-80’ini oluşturan kırmataş, kum-çakıl gibi malzemelere agrega denir. (Agrega Nedir?) Taş ocağında istenen standartlarda hazırlanarak kamyonlara yüklenmiş halde tesise getirilen agregadan, tesis içinde bazı değerlerine bakılması için her gelen agrega kamyonundan belli miktarda numuneler alınır. (Agrega Deneyleri) Tesise kamyon ile getirilen agrega miktarı genellikle kantarda tartılmak suretiyle agrega stok alanında özelliğine göre belirlenmiş alana boşaltılır. Burada genellikle bir yükleyici, stok alanından veya bunkerlere agregaların yüklenmesini sağlamak için belli periyotlar dâhilinde veya malzemenin azalması durumuna göre yükleme yapmak için çalışmaktadır.

2.2.2. Çimento

Çimento Fabrika ortamında üretilen çimento, dökme olarak çimento silobası aracılığı ile getirilir.

Silobasda bulunan çimento boşaltma vanalarından çimento silolarının dolum vanası arasında bağlantı yapılarak basınç yardımı ile aktarılır. (Silo Nedir? Bölümleri ve Yapısı) Çimento silolarında stoklanan çimento genellikle helezon konveyörler vasıtasıyla beton santraline iletilirler.

2.2.3. Karma Suyu

Betonu oluşturan bileşenlerden karma suyunun hazır beton tesisinin bulunduğu konuma göre şebeke suyu veya yeraltı suyu gibi temin yolları en sık ve pratik olarak kullanılan temin yöntemidir. Bununla birlikte atık (geri dönüşüm, yağmur suyu vb.) sularının çökertme havuzlarında toplanmasıyla geri kazanılan su hazır betonda karma suyu olarak kullanılabilmektedir.

Bundan dolayı karma suyu, tesis içinde bulunan su havuzlarından beton santraline çeşitli su pompaları vasıtasıyla iletilerek karışıma ilave edilmektedir.

2.2.4. Katkı Maddeleri

Hazır betona hava koşulları veya beton özelliklerine göre çeşitli katkılar ilave edilebilmektedir. Bu katkılar da, üretim yerinden katkı kamyonları getirilerek, tesis içindeki katkı depolarına boşaltılır ve yine kullanım miktarına göre basınç ile beton santraline iletilirler.

2.3. Malzemelerin Tartımı ve Santral İçine Aktarılması

Agregaların stoklanması ve santrale iletilmesi açısından 2 farklı sistem bulunmaktadır.

Bunlar yıldız ve bunkerli sistemlerdir.

2.3.1. Yıldız Tip Santraller

Bu tip santraller üretim sürecinin yavaşlığı ve otomasyon açısından zayıf olmaları itibariyle eski tip santrallerde kullanılmaktadır. Yıldız tip santrallerde agreganın beton santraline aktarılması bant sistemi ya da daha eski yöntem olan skreyper denilen sabit kovalı vinç yardımı ile yapılmaktadır.

Bu sistem skreyper kullanımına bağlı olarak daha fazla iş gücü, zaman ile konumuz olan iş sağlığı ve güvenliği açısından daha çok tehlike ve risk barındırmaktadır. (Skreyper Nedir? Nerelerde Kullanılır? Çeşitleri) Bu açıdan sistem yeni kurulacak tesislerde tercih edilmemekte olup mevcut sisteme sahip olan santrallerin dönüşüm yönünde eğilimleri bulunmaktadır.

2.3.2. Bunker Sistem

Agregaların özelliklerine göre ayrılan bölümlere yerleştirilip, otomasyon sistemi ile bölümlerden ihtiyaç olan agregaların tartımla alındığı ve genellikle bant konveyörler yardımı ile santral içine aktarıldığı sistemdir.

Yeni sistem santrallerde zaman, otomasyon sisteminin varlığı ve daha az iş gücüne ihtiyaç duyulmasından dolayı bunker sistemi kullanılmaktadır.

2.4. Santralde Karışım ve Transmiksere Yüklenmesi

Stok alanlarından tartılan malzemeler santralde uygun sürede karıştırılarak homojen hale getirilir. Yerine ulaştırılmaya uygun olan hazır beton, santral mikserinin alt kapaklarının açılması ile santral mikseri altındaki potaya yanaşan transmiksere yüklenir. Genellikle santral kapasiteleri transmikserden daha büyük olduğundan dökümü yapılacak beton bir seferde santral mikserinde karıştırılabilmekte ve birden fazla transmikser kullanılarak taşınabilmektedir. Bu durumda santraldeki betondan transmikser kapasitesi kadar beton aktarılır, geriye kalan beton ise dolumu yapılan transmikserin pota altından ayrılması ve boş transmikserin yanaşması süresince yine santral mikseri içinde karıştırılır. Boş transmikserin santral altı boşaltma potasına yanaşması ile yine kapasitesi kadar doldurularak santral mikseri içindeki betonun tamamı yüklenene kadar bu süreç devam ettirilir.

Transmiksere beton yüklemesi sonrasında dolum ağzı ve etrafında kalan beton kalıntıları beton taze iken santral içinde temizlenir. Bu işlem su ile yapılmakla birlikte, yıkama suyunun ve kalıntılarının atık olmaması amacıyla karma suyunun geri dönüşüm havuzlarında kalacak şekilde havuzlar alanında yapılmaktadır.

Kaynaklar: 
Ömer GÜLTEKİN - HAZIR BETON ÜRETİM SANTRALLERİNİN ÜRETİM SÜRECİNDEKİ İŞ GÜVENLİĞİ ÖNLEMLERİNİN İNCELENMESİ VE SİSTEMATİK BİR MODEL OLUŞTURULMASI
Akboğa, Ö., (2011) Hazır Beton Sektörünün İş Güvenliği Açısından Analizi
Karakaya E., (2016) Hazir Beton Sektöründe İş Sağlığı ve Güvenliği Risklerinin Değerlendirilmesi, İş Sağlığı ve Güvenliği- Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğü, Ankara

Betonarme bir yapı elemanı, yüklere maruz kaldığında, basınç, çekme, kesme v.b. yük çeşitlerine dayanım göstermeleri gerekmektedir. Ancak bu belirtilen özelliklerin birbirinden bağımsız olmadıkları bilinmelidir.

Beton malzemenin basınca karşı dayanımı, betonun mekanik dayanımları içerisinde en büyük değere ve en önemli yere sahip olanıdır. Bundan dolayı beton, basınç dayanımı etkisinde bırakılarak yapılarda kullanılmaktadır.
Beton basınç dayanımının önemi aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

• Basınç dayanımıyla ilgili değerlerin biliniyor olması betondaki diğer bazı özelliklerle ilgili bilgi sahibi olunmasını sağlamaktadır. Örneğin; basınç dayanımının düşük olması, betondaki su geçirimliliğinin fazla olduğunu ve dayanıklılığın düşük olacağının habercisidir.
• Betonun basınç dayanımı, diğer dayanım türlerinin büyüklükleri hakkında bir fikir vermektedir. Çünkü beton basınç dayanımıyla aynı betondaki çekme dayanımı, eğilme dayanımı arasında kısmen de olsa bir korelasyon bulunmaktadır.
• Yapılan tüm tasarımlarda betonu basınç dayanım değerleri esas alınırken, betonun çekme, eğilme, yorulma gibi bazı farklı yüklerin etkisinde kalmayacağı varsayılmaktadır. Dolayısıyla betonun maruz kaldığı yüklere karşı basınç dayanımında elde edilen sonuçlara göre değerlendirme yapılmaktadır.
• Betonlar projelendirmede belirli sınıflara ayrılmaktadır. Beton sınıflandırılması yapılırken en önemli özellik beton basınç dayanımıdır. Beton basınç dayanımı, diğer bütün özellikler için başlıca bir ölçüt sayılmaktadır.

Çeşitli Beton Sınıfları için Beton Basınç Dayanımları

Beton sınıfları için basınç dayanımları TS500 3.3.1’de belirtilmiştir.

Betonun tanımlanması ve sınıflandırılması basınç dayanımına göre yapılır. Basınç dayanımı, çapı 150 mm ve yüksekliği 300 mm olan standard deney silindirlerinin 28 gün sonunda, TS 3068 e uygun biçimde denenmesiyle elde edilir.

Beton Sınıfları ve Dayanımları

Betonun Basınç Dayanımını Etkileyen Faktörler

“Betonun basınç dayanımı neye bağlıdır nelerden etkilenir?”

Betonun basınç dayanımını etkileyen bazı etkenler bulunmaktadır. Bunları;

• Su/Çimento oranı
• Dış koşullar (kür koşulları)
• Çimentoyla ilgili etkenler
• Yoğurma suyu ili ilgili etkenler
• Betonun kompasitesi

Beton dayanımını etkileyen doğadaki bazı etkenler de bulunmaktadır. Dayanma kabiliyeti yüksek beton malzeme, maruz kalacağı hava şartlarına, ıslanma-kurumaya, kimyasal faktörlere, yangına ve aşınmalara karsı istenen yeterlilikte dayanıklılık gösterebilen betondur. Beton malzemenin bu özelliklere dayanıklılık göstermesi için birçok faktörü sağlaması gerekmektedir. Bunlar şöyle sıralanabilir;

• Agreganın sağlam oluşu,
• Gözenekli yapı,
• Su geçirimlilik,
• Mineral yapısı,
• Tanelerin geometrik sekli,
• En büyük tane boyutu,
• Granülometrisi,
• Yüzey yapı pürüzlülüğü,
• Elastisite modülü,
• Termik genleşme katsayısı,
• Agrega yapısında kil olup olmadığı
• Agreganın temizliği gibi faktörler gerekmektedir

1. Betonun Özgül Isısı (c)
2. Betonun Isı İletim Katsayısı (k)
3. Betonun Isı Genleşme Katsayısı

olarak sıralanabilir.

Betonarme yapıların genel durumlarının dışında bazı özel yapılarda da kullanıldığı bilinmektedir. Bu özel yapılardan bazıları normal sıcaklığının çok üstündeki ortamlar içeren beton yapılardır. Bu yüksek sıcaklığın olduğu bir yapıya örnek olarak betonarmede bir fabrika bacası gösterilebilir. Yüksek sıcaklığa maruz kalan fabrika bacasında beton yapı 400 ºC dolayında yüksek bir sıcaklıkla karşı karşıyadır. Ayrıca tüm yapılar için mevsimsel sıcaklık farklılıklarının yapılarda oluşturduğu etkileri de göz önünde tutmak gerekir. Yine betonarme yapılar yangın esnasında oluşuna 600 ºC-1000 ºC gibi yüksek sıcaklıklara maruz kalabilmektedir.

Bahsedilen bu ve benzeri durumlarda karşılaşılan sorunların ve bu sorunlara karşı oluşturulabilecek çözümlerin üretilmesi açısından betonun ısıl özelliklerinin yeterince bilinmesinde fayda olacaktır. Betonun ısıl özellikleri aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz;

1-Betonun Özgül Isısı (c)

Betonun özgül ısısı, 0,20 – 0,28 kcal/kg °C arasındadır. Özgül ısı, bir maddenin sıcaklığını arttırmak amacıyla tüketilmesi gereken ısı miktarı olarak tanımlanır.

Beton üretiminde kullanılan su miktarının artması betonun özgül ısısının artışına neden olmaktadır. Yine betonun birimce ağırlık azalışında beton özgül ısısı artış göstermektedir. Buna karşın betonun özgül ısısının betonda kullanılan agreganın mineralojik kökeniyle pek bir ilgisi yoktur.

2- Betonun Isı İletim Katsayısı (k)

Betonun ısı iletim katsayısı, birim ağırlık arttıkça artmaktadır. Birim ağırlık değerlerine göre ısı iletim katsayısı arasında bir karşılaştırma yapılacak olursa, rutubet içeriği en düşük olan ve birim ağırlığı 2400 kg/m3 betonun ısı iletimi 1,8-1,4 kcal/mh°C değerine sahipken, birim ağırlığı 2000 kg/m3 olan betonun ısı iletim katsayısı 0,75 kcal/mh°C değeri civarına kadar düşme olduğu görülür. Yani hafif betonlarda ısı iletim katsayısı değeri oldukça küçüktür. Hafif betonlardan birim ağırlığı 600 – 1600 kg/m3 arasında olanlarda beton ısı iletim katsayısı değeri 0,25 – 0,54 kcal/mh°C aralığında olmaktadır. Bu özellikten dolayı ısı yalıtım işlerinde hafif betonlar oldukça fazla kullanım alanlarına sahiptirler.

Isı iletim katsayısı, kalınlığı 1 m olan bir cismin her iki tarafında ölçülen sıcaklık değişimi 1 ºC iken bu cismin 1 m2’lik alanından 1 saat sürede geçen ısı miktarı olarak tanımlanırsa; bu tanımlamaya ısı iletim katsayısı denir ve birimi kcal/mh°C’dir.  Isı iletim katsayısı ne kadar büyük değerde olursa ısı kaybı miktarı da o kadar fazla olacaktır. Bu sebepten kapalı bir hacim içindeki sıcaklığın sabit kalması isteniyorsa bunu sağlamak için daha fazla yakıt tüketmek gerekmektedir.

Bir cismin ısı iletim katsayı değerini cismin içerisindeki su içeriği ve boşluk yapısı, onu etkileyen en önemli iki faktördür. Isı iletim katsayısının cismin boşluklarında düşük olmasının sebebi havanın ısıyı iyi iletmemesinden dolayıdır. Bir cismin birim ağırlık miktarı ile o cismin boşluk yapısı arasındaki bağlantı düşünüldüğünde şöyle bir sonuç ortaya çıkmaktadır. Bir cismin birim ağırlık miktarı ne kadar büyük ise aynı cismin ısı iletim katsayısı değeri de o kadar yüksektir. Cismin ısı iletim katsayısını boşluklardaki hava miktarı düşürürken cismin içeriğinde bulunan su ve rutubet miktarı arttıkça ısı iletim katsayısını yükselmektedir.

3-Betonun Isı Genleşme Katsayısı

Bir cisim içerisinde bulunan atomların cismin ısıtılmasıyla titreşimleri artmaktadır. Bu artış sonucunda cismin boyutlarında da artış meydana gelmektedir. Sıcaklığın 1°C değerindeki artışı sonucu cismin birim boyutunda yapmış olduğu artış o cisme ait doğrusal ısıl genleşme katsayısı olarak nitelendirilir.  Isıl genleşme katsayısı denklemi;

ΔL = L1.α1(θ2 − θ1)

Burada;

ΔL uzaması; cismin sıcaklığın θ1 değerinden θ2 değerine çıkması durumundaki uzama miktarıdır.

α1; genleşme katsayısı

L1;  ilk sıcaklıktaki cismin uzunluğudur.

Katı cisimlerde genleşme katsayısı değeri çok küçüktür. Buna rağmen ısı miktarındaki değişiklikler sonrasında ortaya çıkan boyut uzamaları ve genleşmelerin serbest olarak meydana gelmemesi sonucunda katı cisimde bazı gerilmelere neden olurlar. Bu gerilmelerin büyük değerler alması için ısı miktarındaki değişikliklerin de büyük ölçüde olması gerekir ki bunun neticesinde yapılarda birtakım hasarlar meydana getirir. Bu hasarlar, çatlakların oluşmasıyla cismin mukavemet azalması, yine yapının etkisinde var olan yüklerin sonucunda olan gerilmelere, termik gerilmelerin de dahil edilmesiyle toplam gerilmenin daha yüksek değerler almasına ve bütün bunların sonucunda yapının emniyet durumunun azalmasına sebep olurlar.

Karbonatlaşma sonucunda betonun pH değeri 12-13’ten 8-9’a düşerek bazik özelliği zayıflar. Bu sebeple beton içindeki donatıların paslanması kolaylaşır. Betonarmede karbonatlaşma oluşan bölgedeki donatı, korozyona açık hale gelmektedir. Korozyon sonucu beton ile donatı arasındaki aderans zayıflar ve betonun dayanımı düşer.

1.Betonda Karbonatlaşma Nasıl Oluşur?

Betonda karbonatlaşmanın oluşması için ilk şart karbondioksitin difüzyonudur. Karbondioksit betona difüze olduktan sonra ortamda yeterince nem varsa karbonatlaşma reaksiyonu başlar. Karbondioksit çeşitli nedenlerle oluşan boşluk sistemlerinin vasıtasıyla betona girer.

Karbonatlaşma olayı; % 0.03 CO2 oranına sahip temiz havalı ortamlarda bile meydana gelebilir. Büyük kentlerde ise CO2 oranı % 0.3 – 1’dir. Sanayileşmiş kentlerde bu sorun daha büyük boyutlardadır.

Karbonatlaşma reaksiyonunun oluşabilmesi için ortamda; çimentonun hidratasyonu sonucu oluşan ve fazla miktarda bulunan Ca(OH)2, havadaki CO2 ve reaksiyon için gerekli olan nemin bulunması gerekir. Bu parametreler olduğu sürece beton devamlı karbonatlaşacaktır.

Karbonatlaşma betonun dış yüzeyinden başlar ve iç kesimlere doğru ilerledikçe hızı azalır. Bu ilerleme hızını hem çevresel hem de kompozisyonal faktörler etkileyebilmektedir. Çimento tipi, boşluk miktarı ve Su/Çimento oranı kompozisyonal faktörlere örnek verilebilir. Sıcaklık, bağıl nem, karbondioksit oranı ise çevresel etkilerdendir.

1.1.Betonun Boşluk Yapısının Karbonatlaşmaya Etkisi

Karbonatlaşmayı etkileyen faktörlerden biri de betonun boşluk yapısı ve miktarıdır. Beton dökülürken yapılan sıkıştırma ve yerleştirme işlemi boşluk yapısını ve miktarını önemli ölçüde etkiler. Doğru sıkıştırma ve yerleştirme uygulanmayan betonlar her türlü zararlı dış etkilere açıktır. Sıkıştırma teknikleri içerisinde en yaygın olarak kullanılan teknik vibrasyondur. Betonda oluşan karbonatlaşmayı en aza indirebilmek için öncelikle geçirimsiz bir beton üretmek gerekir. Özellikle beton üretiminde karışıma giren malzemelerin özellikleri, betonu hazırlama ve sonradan uygulanan yöntemler bu durumu etkilemektedir. (Hazır Beton Nedir? Nasıl Üretilir?)

Karbonatlaşma, beton içerisindeki boşlukların büyüklüğüne ve yapısına göre çeşitli şekillerde ilerlemektedir. Karbonatlaşma beton yüzeyinin her tarafında eşit oranda, eğrisel olarak min. ve max. değerler alabilir veya sadece belli bölgelerden sızabilir.

a’da ki durumun oluşabilmesi için betonun homojene çok yakın oranda karıştırılması ve yerleştirilmesi gerekir. b’deki durum ise daha olağan gözükmektedir ve her türlü betonda bu şekilde ilerlemesi normaldir. c’deki gibi bir karbonatlaşmanın gerçekleşebilmesi için betonda muhtemel bir çatlağın olması gerekir. Çatlağın bulunduğu bölgede karbonatlaşmanın belli yerlerden sızması daha kolay olur. Çatlağın olmadığı yerlerde ise birinci ve ikinci durumdaki gibi bir karbonatlaşmanın olması söz konusudur.

1.2.Çevresel Faktörlerin Karbonatlaşmaya Etkisi

Betonun ve ortamın nemi karbonatlaşma olayını etkileyen en önemli faktördür. Karbonatlaşma reaksiyonu ürünü olan kalsiyum karbonatın oluşabilmesi için ortamda suyun bulunması gerekir. % 50 bağıl nemde karbonatlaşma en yüksek dereceye ulaşır. Bağıl nem oranının artması veya azalması karbonatlaşmayı arttırmaz. Ortamdaki nemin fazla olması karbondioksit difüzyonunu zorlaştıracaktır. Tamamen suyun içinde kalan betonlar karbonatlaşma yapamazlar. Ortam neminin azalması ise reaksiyonun ihtiyaç duyacağı suyu azaltacağından dolayı karbonatlaşma hızı da azalır. Sıcaklık arttıkça karbonatlaşma hızı artar. Fakat aşırı derecede sıcaklık artışı kurumayı arttırarak ortamdaki nemi azaltır. Bu yüzden sıcaklıktaki aşırı artış karbonatlaşmayı yavaşlatır.

Karbonatlaşma hızını önemli ölçüde etkileyen parametrelerden biri de havadaki CO2 oranıdır. Büyük şehirlerde hava kirliliğinden dolayı karbonatlaşma reaksiyonu daha hızlı gerçekleşir.

Bu faktörlerin yanı sıra yapının bulunduğu zemin ortamı (sülfatlı zeminler, bataklık çamuru, endüstri atığı dolgu zeminler vb.) ve zemin suyunda çözünmüş olan iyonlar da beton üzerinde önemli etkinlik derecesine sahiptir.

2.Karbonatlaşmanın Betona Etkileri

Karbonatlaşmanın betondaki başlıca etkileri;

1. Karbonatlaşma rötresi,
2. Basınç dayanımı
3. Donatı korozyonu

olarak sıralanabilir.

2.1.Karbonatlaşma Rötresi

Betonun içindeki suyun herhangi bir fiziksel veya kimyasal nedenle kaybolması olayına büzülme veya rötre adı verilir. Taze betonda su kaybı fiziksel nedenlerle oluşurken, sertleşmiş betonda hem fiziksel hem de kimyasal nedenlerden oluşabilir. Taze ve sertleşmiş betonda buharlaşma, hidratasyon ve karbonatlaşma nedeniyle oluşabilen su kayıpları betonun veya harcın içinde iç gerilmelere ve birim şekil değiştirmelere neden olmaktadır. Bu iç gerilmeler betonun çekme dayanımını aştığında betonda çatlakların oluşması kaçınılmazdır.

Yüksek bağıl nem durumunda, gözeneklerin su ile dolu olması nedeni ile CO2’in hamur içine girmesi zorlaşır ve bu nedenle karbonatlaşma ya görülmez ya da çok düşük düzeyde gerçekleşir. Çok düşük nem oranlarında bünye de bir su filmi oluşmaması nedeni ile karbonatlaşmanın çok düşük düzeyde gerçekleştiği düşünülmektedir. Düşük nem oranları hariç, maksimum karbonatlaşma büzülmesinin kuruma sürecinden ziyade hemen kuruma sonrası oluştuğu düşünülmektedir. Rötre miktarı, sadece betondaki S/Ç oranına bağlı değildir. Ortam nemi veya kür edilme şartları betondaki karbonatlaşma rötresini etkilemektedir. Karbonatlaşma rötresi; karbonatlaşmanın durduğu anda durmaktadır.

Karbonatlaşmanın yüzeyden başlayıp iç bölgeye zamanla geçişi üniform olmayan bir rötre dağılımına yol açar. Böylece dış bölge çekme gerilmelerine, iç bölge basınç gerilmelerine maruz kalır. Çekme gerilmeleri rölaksasyon nedeniyle nispeten yavaş artarlar, ancak çekme dayanımının artışı ilk günlerde olur sonra hemen hemen durur. Bu durumda karbonatlaşma rötresi ile oluşan çekme gerilmelerinin birkaç aylık bir süre sonunda çekme dayanımını aşması olayıdır. Üst kabuk iyice kuruduktan sonra yüzeyde çatlaklar meydana gelir. Derin olmayan bu imce çatlaklar ağ teşkil ederler, mukavemet ve durabilite açısından zararsızdırlar; tabiatı ile estetik olmayan bir görünüm arz ederler. Ancak karbonatlaşmanın hızlı ve derin olduğu durumlarda çatlaklar önem kazanır. Otoklavlanmış boşluklu betonların, CO2 yönünden zengin ortamlarda kullanılması durumlarında çatlakların donatıya erişmeleri ve donatı korozyonuna yol açmaları mümkündür.

2.2.Karbonatlaşmanın Beton Dayanımına Etkisi

Karbonatlaşma sonrası betonun kimyasal ve mikro yapısı değişir. Bundan dolayı karbonatlaşmış beton ile normal betonun mukavemet, deformasyon gibi farklılıkları olması doğaldır.

Beton dayanımının artması ile karbonatlaşma miktarı azalırken karbonatlaşmanın bir ürünü olarak ortaya çıkan kalsiyum karbonatın kalsiyum hidroksitten daha fazla yer işgal etmesi, karbonatlaşmış betonların porozitesini azaltır. Karbonatlaşmış betonun deformasyon kabiliyetinin azalmasına karşın mukavemetinde ve elastisite modülünde artma vardır.

2.3.Karbonatlaşmanın Donatı Korozyonuna Etkisi

Betonda karbonatlaşma olan bölgelerdeki donatılar korozyona açık hale gelir. Korozyon olayı sonucu beton ile donatı arasındaki aderans zayıflayarak betonun dayanımını düşürür. Bu sebeple karbonatlaşma olayı betonun dayanımında önemli rol oynar.

Betonun gözenek suyunda bulunan çözülmüş kireç, betonu alkali bir malzeme yapar. Çimento alkali oksitlerinin su ile reaksiyonuyla oluşan alkali hidroksitler de alkali kaynağıdır. Bu etkiler ile betonun pH derecesi 13 değerlerine kadar yükselir. Donatıların korozyondan korunması için en önemli ve gerekli faktörlerden olan betonun alkali ortamı zamanla karbonatlaşma yüzünden kaybolabilir.

3.Karbonatlaşmanın Zararları ve Yararları

Betonda karbonatlaşma olmasının beton özeliklerine olumsuz etkileri vardır. Fakat az da olsa betona bazı yararları da bulunmaktadır.

Karbonatlaşmanın betona olumsuz etkileri;

• Karbonatlaşma sonrası sertleşmiş çimento hamurunda büzülmeler görülür ve betonda çatlakların oluşmasına sebep olur.
• Karbonatlaşma sonucunda, kalsiyum hidroksitin çözünmesi nedeniyle, betondaki alkalin ortam düzeyi düşerek donatının korozyonunu hızlandırır.

Karbonatlaşmanın betona olumlu etkileri;

• Karbonatlaşma sonucu bir miktar suyun serbest kalması çimentonun hidratasyonuna katkı sağlayarak dayanımda az bir artış meydana getirir.
• Karbonatlaşma nedeniyle oluşan CaCO3 kristalleri, kılcal boşlukları doldurarak kısmen daha geçirimsiz bir beton oluşmasını sağlar

4.Betonda Karbonatlaşma Nasıl Önlenir?

Su/çimento oranının düşük olması, yeterli kür yapılması, çimento dozajının yüksek olması, bağıl nemin %50’nin altında ya da üstünde olması, CO2 oranının düşük olması, yüksek sıcaklık, alkali oranı düşük çimento kullanımı ve yüksek dayanımlı beton üretimi karbonatlaşmaya karşı alınabilecek önlemler olarak sıralanabilir.

• Su-çimento oranı arttıkça karbonatlaşma hızının artacağı unutulmamalıdır.
• Tazze betona uygulanan kürün yetersiz olması karbonatlaşma hızını artırmaktadır.
• Beton karışımındaki çimento oranı arttıkça karbonatlaşma hızı azalır.
• Kuru veya suya tam doygun betonda karbonatlaşma durur. % 50 bağıl hava nemi derecelerinde karbonatlaşma en yüksek hızda gerçekleşir.
• Karbondioksit oranı arttıkça karbonatlaşma hızı artar
• Normal sıcaklık  karbonatlaşmayı hızlandırırken normalden yüksek sıcaklıklarda betonun kurumasından dolayı  karbonatlaşma yavaşlar.
• Alkali miktarı arttıkça reaksiyon hızı da artar
• Beton basınç dayanımının artmasıyla karbonatlaşma hızı düşer.

4.1.Karbonatlaşmanın Kimyasal Gelişimi

Betonun işlenebilirliğini arttırmak için karışıma fazlaca katılan suyun bir kısmı çimento ile hidratasyona girecektir. Bu reaksiyonlar sonucu C3S2H3 (C-S-H) tobermorit jeli ve Ca(OH)2 (C-H) kalsiyum hidroksit oluşur. Suyun kalan kısmı ise betonun boşluklarına yerleşir.

2C3S + 6H →C3 S2H3 + 3CH
Ağırlıkça: 100 + 24 → 75 + 49
C3 S2H3 + CH → 2C2S + 4H
Ağırlıkça: 100 + 21 → 99 + 22

Başlangıçtaki suyun pH değeri 7’dir. Sertleşmiş Portland çimentosu  boşluklarındaki bulunan pH’ı çimentodaki alkalilerinden dolayı 12,5-13,5’e yükselir. Atmosferdeki karbondioksit betona geçer ve boşluk suyu ile reaksiyona girerek karbonik asit meydana getirir.

CO2 + H2O →H2 CO3 (karbonik asit)

Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O (kalsiyum karbonat + su)

Çimentodaki kalsiyum silikat bileşenlerinin hidratasyonu ile ortaya çıkan Ca(OH)2 ile CO2 reaksiyona girerek hacimce daha büyük olan CaCO3’ı (kalsiyum karbonat) meydana getirir. Böylece hidroksit iyonları nötrleşerek pH derecesinin 9’a kadar düşmesine neden olurlar. Karbonatlaşma yalnızca serbest kireçten dolayı oluşan bir süreç değildir. Karbonatlaşma olayında serbest kirecin yanı sıra C3A’nın hidratasyona girmesiyle oluşan monakalsiyumalüminosülfat ve trikalsiyumalüminasülfat (ettrengite) da etkilidir. Ettrengite betona giren karbondioksitin etkimesiyle kalsiyum karbonat (CaCO3), alçı taşı (CaSO4H2O), alümin jeli ve su meydana gelir.

3CaO. Al2O3. CaSO4.32H2O + 3CO2 →3CCO3 + 3(CaSO4. H2O) + Al2O3. xH2O + (26 − x)H2O

Çimento pastası içerisinde bulunan alkaliler yani Na2O (sodyum oksit) ve K2O (potasyum oksit) de karbonatlaşmada etkilidir. Çimentoda % 0.1 – 1.3 arasında bulunan bu iki bileşenin su ile reaksiyonu sonucu sodyum ve potasyum hidroksit iyonlarını meydana gelir ve ardından havadaki CO2 ile birleşerek çok kolay çözülebilen potasyum karbonat ve sodyum karbonatı meydana getirirler. Bu maddeler rutubetin durumuna göre çimento harcındaki serbest kireç ile birleşir ve zor çözülebilen kalsiyum karbonatı meydana getirirler.

Kaynaklar;
Melek ÖZTÜRK-ATIK ALÜMİNYUM TALAŞ TAKVİYESİNİN BETONUN KARBONATLAŞMASI ÜZERİNE ETKİSİ
Turhan, L., (2012). Mermer Tozu Ve Cam Elyaf Katkılı Betonun Özellikleri Ve Karbonatlaşma Üzerine Literatür Araştırması,
Akman, M.S., (1997). Betonlarda Karbonatlaşma ve Yeniden Alkalizasyon Süreçleri, Türkiye İnşaat Mühendisliği, 14. Teknik Kongresi, İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi, Yayın No: 26.
Bekem, İ., Gultekin, A. B., Dikmen, C. B., (2009). Yapı Ürünlerinin Hizmet Ömrü Açısından İrdelenmesi: Betonarme Örneği, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), Karabük.

Hafif Betonların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri

1-Birim Hacim Ağırlık

Hafif beton yoğunlukları büyük ölçüde içerisinde bulunan hafif agrega türevlerinin belirlediği bilinmektedir. Fakat tasarımdaki su/bağlayıcı oranları, kimyasal ve mineral katkılar, betonun yerleştirme ve sıkıştırma yöntemleri ve kür koşulları da birim hacim ağırlık değerini etkileyebilmektedir.

TS EN 206:2013+A1’e göre hafif betonların birim hacim ağırlıkları D 1,0 ile D 2,0 aralığında sınıflandırılmıştır. Aşağıda bu sınıf aralıkları verilmiş olup, hafif beton birim hacim ağırlıklarının 800 kg/m³ ile 2000 kg/m³ arasında olması gerektiği öngörülmüştür.

Hafif Betonun Birim Hacim Ağırlık Sınıflandırması

2-İşlenebilirlik

Hafif betonlar normal betonlara göre işlenebilirlik açısından farklı özelliklere sahiptirler. Hafif betonların çökme (slump) değerleri incelendiğinde aynı çökme değerine sahip normal betona kıyasla daha işlenebilir olduğu bilinmektedir. Bunun temelinde betonun yerleşmesini sağlayan yer çekimi kuvvetinin beton hafifleştikçe azalması ve buna bağlı olarak daha düşük çökme değerleri elde edilmesidir. Hafif betonların normal beton gibi yüksek çökme değerleri ile kullanılması segregasyona neden olabileceğinden önerilmemektedir. Bu nedenle bu yüksek çökme değeri 125 mm ile sınırlandırılmış olup, 75 mm çökme değerine sahip bir hafif betonun iyi bir işlenebilirlik özelliği sergileyebileceği belirtilmiştir.

3-Dayanım

Hafif betonların karakteristik dayanımlarını genellikle tasarımda kullanılan hafif agrega türevlerinin yoğunluğu ile ilişkilendirilmektedir. Diğer bir deyişle, agrega yoğunluğunun arttırılması ile hafif beton dayanımında artış sağlanabilir. Bununla birlikte çimento dozajı, su / çimento oranı, agrega gradasyonu, kimyasal ve mineral katkılar da dayanımı etkileyebilmektedir. Fakat agrega dayanımı ile agrega kullanılarak elde edilmiş hafif beton dayanımı arasında doğrudan bir ilişki kurmak söz konusu olmamaktadır.

Hafif agrega basınç dayanım değeri genellikle hafif beton harcı basınç dayanım değerinden düşük olduğundan, yükün çimento harcı tarafından taşındığı, hafif agregalar ile aktarıldığı bilinmektedir. Bu nedenle kırılmalar beton yüzeyine uygulanan yüke paralel olacak şekilde düz bir çizgi boyunca oluşmaktadır.

Normal agregalı betonlarda ise agregaların basınç dayanımı, sertleşmiş beton basınç dayanımından oldukça yüksektir. Bu sayede yük çimento harcı ile aktarılarak agregalar tarafından taşınmaktadır. Dolayısıyla basınç yükü altındaki normal agregalı bir betonda oluşan gerilmeler köşelerden orta kısma doğru görülmektedir. Yarmada çekme dayanımında ise kırılmaların agrega taneleri boyunca gerçekleştiği durumlarda agrega-matris aderansının güçlü olduğu düşünülmektedir.

TS EN 206:2013+A1’e göre sınıflandırmada kenarları 150 mm olan küp numunenin 28 gün kür süresi sonunda karakteristik basınç dayanımı (fck, küp) veya çapı 150 mm ve yüksekliği 300 mm olan silindir numunenin 28 gün kür süresi sonunda meydana gelen karakteristik basınç dayanımı (fck, silindir) kullanılabilmektedir. TS EN 206:2013+A1’de belirtilen hafif beton dayanım sınıflandırması şu şekildedir;

Hafif Betonun Basınç Dayanımı Sınıflandırması

4-Su Emme

Hafif betonlarda kullanılan doğal hafif agregalardaki gözeneklilik, su emme açısından büyük önem taşımaktadır. Yüksek gözeneklilik agreganın su emme ihtiyacını artıracağından hafif beton tasarımlarının mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu nedenle hafif beton içerisinde kullanılacak hafif agregaların su emme kapasitesinin düşük olması tasarımda ciddi yarar sağlamaktadır. Fakat doğal hafif agregaların genellikle gözeneklilik oranları oldukça yüksek olmaktadır. Örneğin yüksek gözeneklilik oranına sahip diatomitin su emme değerinin kendi ağırlığı kadar olduğu bilinmektedir. Bu kadar yüksek su emme değeri tasarımda elde edilecek hafif betonların dayanımlarını doğrudan olumsuz etkileyeceğinden, üretilecek hafif betonun sınıfına uygun fiziksel ve mekanik özellik sergileyen hafif agrega türevlerinin tercih edilmesi, sonuçların verimliliği açısından önem teşkil etmektedir. Bu bağlamda, hafif beton tasarımlarında kullanılacak hafif agrega türevlerinin su emme açısından detaylı irdelenmesi gerekmektedir.

5-Agrega Matris Aderansı

Hafif agregaların yapısı gereği gözenekli ve pürüzlü olması çimento hamuru ile çok iyi bir aderans oluşturmasını sağlamaktadır. Bu sayede çimento hamurunun agrega içerisindeki boşluklara kadar girmesiyle geleneksel betona kıyasla ara yüzeyin çok daha güçlü hale gelmesini sağlamaktadır. Agrega tarafından emilen suyun bir kısmının kapiler boşluklarla dışarı aktarılması, beton içerisinde hidrate olmamış çimento taneciklerinin hidratasyona uğramasını ve bu sayede agrega-matris bağının daha da güçlenmesine olanak vermektedir.

Hafif Beton Sınıfları

Hafif betonlar, içerisinde kullanılan agrega türlerine göre birim hacim ağırlık ve dayanım özellikleri bakımından geniş bir aralıkta yer almaktadır. Hafif betonlar dayanım ve birim hacim ağırlık özelliklerine göre aşağıdaki şekildeki gibi sınıflandırılabilmektedir. Şekil irdelendiğinde vermikülit, perlit, diatomit gibi çok düşük yoğunluklara sahip agregalar kullanılarak oluşturulabilecek hafif betonların yapısal nitelikte olmayacağı görülmektedir. Yapısal hafif beton oluşturabilmek için daha yüksek yoğunluk ve agrega dayanımına sahip doğal hafif agregaların (pomza, volkan cürufları, tüfler vb.) veya yapay agrega (genleştirilmiş kil, cüruf, şeyl vb.) kullanımlarının gerektiği görülmektedir.

1-Düşük Yoğunluklu Beton

Genellikle ısı yalıtımı veya hafif dolgu betonu olarak kullanılan bu betonların ısıl iletkenlik katsayıları oldukça düşüktür. Hava kurusu birim hacim ağırlıkları nadiren 800 kg/m³ü aşabilmektedir. Basınç dayanım değerleri 0,7-7 MPa arasında değişebilmektedir.

2-OrtaDayanımlı Beton

Yarı taşıyıcı olarak da adlandırılabilecek bu betonların basınç dayanım değerleri 7-17 MPa arasında değişkenlik göstermektedir. Yapısal kabul edebilecek seviyede dayanım özellikleri sergilediği durumlar da söz konusu olabilen bu sınıftaki betonların, ısısal performanslarının normal betonlara göre oldukça iyi seviyede olduğu bilinmektedir.

3-Yapısal Hafif Beton

Genellikle scoria, pomza, genleştirilmiş kil, şeyl, cüruf gibi dayanımları nispeten daha yüksek agregalarla tasarlanan betonlardır. ACI 213R-14’de yapısal hafif betonları 28 günlük basınç dayanımları minimum 17 MPa olan ve yoğunluğu 1350-1900 kg/m³arasında değişen tamamen hafif agrega veya hafif agregayla normal agreganın birlikte kullanılması sonucu üretilmiş betonlar olarak tanımlanmaktadır. Üretimde kullanılan söz konusu agregalar ile 35-42 MPa arasında basınç dayanımları elde edilebildiği görülebilmektedir. Bu betonların ısısal performansları da orta dayanımlı ve düşük yoğunluklu betona göre daha düşük olmasına karşın, normal betona kıyasla daha iyi performans sergileyebilmektedir.

Hafif Betonun Avantaj ve Dezavantajları

Hafif betonlar beton teknolojisine ve gelişimine bir çok avantajlar sunduğu gibi birtakım dezavantajları da beraberinde getirmektedir. Söz konusu bu avantaj ve dezavantajlar özetle şu şekilde sıralanabilir;

Hafif Betonun Avantajları

• Yapı ölü yüklerinin ve düşey kuvvetlerinin azalması sonucu yapıya etkiyen deprem kuvvetleri azalmaktadır. Bu sebeple yapının deprem performansı iyileşmektedir.
• Hafif beton birim ağırlığının daha düşük olması, yapı toplam ağırlığının azalmasına ve tasarımda daha düşük kesitli yapı elemanları kullanılmasına olanak vermektedir.
• Yapı ağırlığının azalmasıyla birlikte düşey ve yanal kuvvetlerinin düşmesi, taşıyıcı elemanların donatı ihtiyacını azaltabilmeyi olağan hale getirebilmektedir.
• Daha düşük ısı iletkenlik katsayısına sahip olduklarından, yapılarda ısısal yalıtım değerlerinde iyileşme görülebilmektedir.
• Hafif olması taşınma ve yerleştirme işçiliğini de kolaylaştırmaktadır.
• İskele ve kalıp maliyetlerinde azalmalar söz konusu olabilmektedir.
• Yangına dayanıklılık açısından normal betona kıyasla daha iyi değerler sunabilmektedir.

Hafif Betonun Dezavantajları

• Düşük basınç dayanımı ve aşınma direncine sahip olabilmektedir.
• Su emme, sünme, rötre değerleri normal betondan daha yüksek olabilmektedir.
• Betonun yerleştirilmesi ve sıkıştırılması sırasında daha nitelikli işçilik gerektirmektedir.
• Hafif agrega bulmak ve temin etmek daha maliyetli olabilmektedir.
• Daha fazla çimento gereksinimleri nedeniyle beton maliyetlerinde artış söz konusu olabilmektedir

Kaynak:İZMİR-ALAÇATI TAŞI AGREGALI HAFİF BETON ÖZELLİKLERİNİN İRDELENMESİ-Ali İhsan ÖZDİŞÇİ
Şener, F. (1999). Yalıtımlı Hafif Yapı Hammaddeleri, Enerji Tasarrufunda Jeotermal Enerjinin ve Yalıtımlı Hafif Yapı Malzemelerinin Önemi Sempozyumu, 31-47, Ankara. 
Gündüz, L. & Kalkan, Ş.O., (2016). İzmir Alaçatı Taşının Kuru Karışım Hafif Beton Agregası Olarak Kullanılabilirliği Üzerine Teknik Bir Analiz, 8.Uluslararası Kırmataş Sempozyumu, 390-399, Kütahya.
Kornev, N.A., Kramar V.G. & Kudryavtsev A.A., (1980). Design Peculiarities of Prestressed Supporting Constcructions from Concrete on Porous Aggregates, Second International Congress on Lightweight Concrete, The Concrete Society, The Construction Press, 141-151, London, U.K.

Windsor prob test sistemi; barutla harekete geçen, sertleştirilmiş alaşımlardan veya çelikten üretilen probların beton içerisine batması ve oluşan bu batma derinliğinin kumpas ile ölçülmesi esasına dayanır. Prob, uc çapı 6,3 mm, uzunluğu 79,5 mm olan konik bir malzemedir.

Hafif betonların testi için uç çapı 7,9 mm olan problar kullanılmaktadır. Probun arka kısmı, dişli ve çapı 12,7 mm olan sürme başlığına yerleştirilir. Prob, 79,5 kg.m’lik bir enerjiyi üreten barutun ateşlenmesiyle beton yüzeyine batırılır. Daha düşük dayanımlı betonların testi için prob, windsor prob test aletinin içerisine 2,5” itilir. Böylece ateşleme mekanizmasının etkisi hafifletilerek, probun batma derinliği azaltılır.

Test Metodu

Windsor prob test yönteminin uygulaması basit ve pratiktir. Test edilecek yüzey pürüzsüz olmalı, değilse bir süpürge aracılığıyla temizlenmelidir. Düz yüzeyler test edilecekse, 178 mm uzunluğundaki eşkenar üçgen plastik aparat ile uygun bir yerleştirme şablonu kullanılır ve üç prob her köşeden birer tane olmak üzere beton içine batırılır. Beton içerisine batırılan probların batma derinlikleri derinlik ölçüm cihazı tarafından ölçülür.

Windsor prob test sisteminde, probun batma derinliği ile beton basınç dayanımı arasındaki ilişkiyi ifade etmek için üretici tarafından geliştirilen tablo kullanılır. Bu tablolar, test sonuçlarında elde edilen batma derinliği ile betonun basınç dayanımı arasındaki ilişkilere dayanmaktadır. Bazen betonun basınç dayanımını oldukça fazla, bazen de oldukça düşük tahmin ettikleri özellikle vurgulanmıştır. Penetrasyon direnci metodu standartlaştırılmış olmasına
rağmen, standart bir korelasyon kullanılmamaktadır.

Prob Penetrasyon Testinin Değerlendirilmesi

Prob penetrasyon testinin, detaylı teorik analizi mevcut değildir. Çünkü, probun batması sırasında oluşan dinamik gerilmelerin karmaşık kombinasyonlarından ve betonun heterojen doğasından dolayı teorik analiz yapılamamaktadır. Test sırasında absorbe edilen kinetik enerji, betonun parçalanması, kırılması, beton ve prob arasındaki sürtünme sonucu oluşan enerjiyi kapsar. Bu batma derinliğinde ortaya çıkan direnç, sadece deney malzemesinin bulunduğu bölgedeki dayanımı tahmin etmektedir. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki bu deney için, agrega dayanımı betonun hasar durumunu önemli derecede etkilemektedir.

Prob penetrasyon testinin temel prensibi, prob batma derinliği ve basınç dayanımı arasındaki ilişkiye dayanmaktadır. Bu ilişkiyi etkileyen faktörlerden biri, iri agreganın sertliğidir ve bu sertlik, aletin üreticisi tarafından sağlanan tablolarda dikkate alınmaktadır. Bununla birlikte, üreticinin tablolarının kullanımı birkaç araştırmacı tarafından tatmin edici bulunmamaktadır. Bunun nedeni; agrega sertliğinden başka, prob batma derinliğini etkileyen diğer faktörlerin dikkate alınmamasıdır.

Prob batma derinliğini etkileyen en önemli etkinin, iri agreganın sertliği olduğu test cihazının üreticisi ve araştırmacılar tarafından vurgulanmaktadır. Agrega sertliği yanında, kullanılan iri agrega tipi ve en büyük tane çapının prob batma derinliği üzerinde önemli etkilere sahip oldukları araştırmacılar tarafından ortaya konulmuştur. Bununla birlikte; karışım oranları, nem içeriği, kür şartları ve yüzey koşulları gibi diğer parametreler de prob batma derinliği üzerinde çeşitli etkilere sahiptir. Prob batma derinliği ile dayanım ilişkilerinin doğruluğunu etkileyebilecek diğer önemli parametreler arasında karbonatlaşma derecesi ve beton yaşı da bulunmaktadır.

Karbonatlaşma, betonun fiziksel ve kimyasal özelliklerini yüzeyin altındakiönemli bir derinlikte değiştirdiğinden probun penetrasyon derinliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Öte yandan beton yaşının, bazı durumlarda dayanım tahmini doğruluğunu önemli ölçüde etkilediği tespit edilmiştir. Özellikle, beton yaşının çok fazla olduğu yapılarda, yapılan prob penatrasyon testlerinde, elde edilen sonuçlar gerçekte olduğundan daha yüksek dayanım değerleri gösterdiği görülmüştür. Benzer şekilde betonun gerilme geçmişi, prob penetrasyonu ve yerindeki dayanım arasındaki ilişkiyi etkileyen potansiyel bir faktör olarak tanımlanmıştır.

Beton basınç dayanımını tahmin etmek için prob penetrasyon testi kullanıldığında, test edilecek betonun türüne bağlı olarak yeni bir korelasyon eğrisi hazırlanması önerilir. Genel olarak, prob penetrasyon testlerinin aynı numune serisi içerisindeki değişkenliği kısmen operatör ve ekipman hatalarına, kısmen de betonun heterojen yapısından dolayı oluştuğu kabul edilebilir. Birinci durumda, operatör hatalarının genel olarak daha az olduğu, değişikliğe neden olan sonuçların test ekipmanından kaynaklandığı belirlenmiştir. Örneğin, değişimler, probun beton içine batan kısmının uzunluğunun ölçülmesinde elde edilen hassaslık derecesine bağlı olabilir. Bu bağlamda,
batan prob uzunluğunu ölçmek için daha doğru cihazların geliştirilmesinin, testlerdeki değişimleri muhtemelen azaltabileceği öne sürülmüştür. Öte yandan prob test sonuçlarındaki değişimlerin harç matrisinde dağıtılan, iri agrega ve hava boşlukları gibi faktörlerin sonucu olarak ortaya çıkan betonun düzensiz yapısından kaynaklanmaktadır.

Özellikle, testten etkilenen bölgesel alan üzerindeki iri agregaların rastgele dağılımdan dolayı betonun heterojenliği artmaktadır. Bu artış, prob penetrasyon testinin değişkenliğini etkilemektedir. Daha önce belirtildiği gibi agrega sertliğinin probun batma derinliği üzerindeki etkisi genel olarak bilinmektedir. Prob penetrasyon test sonuçlarının değişkenliği, test sonuçlarının yorumlanması için bir temel oluşturan, batma değerlerindeki değişim miktarıdır. Ayrıca, prob penetrasyon test sonuçlarının doğru bir şekilde yorumlanması için, penetrasyon okumalarının değişkenliğini ve korelasyon ilişkisinin belirsizliğini göz önüne alan istatistiksel prosedürlerin kullanılması gereklidir.

Kaynak:Yük. Müh. Yavuzhan TAŞ-YERİNDE BETON BASINÇ DAYANIMININ ETKİLİ BİR ŞEKİLDE BELİRLENMESİ İÇİN MEVCUT TAHRİBATSIZ TEST METOTLARIYLA YENİ BİR KOMBİNE YÖNTEM GELİŞTİRİLMESİ

Betonda oluşan çatlaklar nedenine bağlı olarak, çatlama, dökülme, deformasyon, dayanım ve rijitlik kaybı, geçirimlilikte artma ve korozyon gibi durumlarla sonuçlanmaktadır. Betonda meydana gelen çatlaklar genel olarak makro ve mikro çatlaklar olarak ikiye ayrılırlar. Betondaki mikro çatlaklar yapısal bozulmaya yol açarlar. Geleneksel tamir sistemi, harçların çatlaklara uygulanması şeklinde yapılır. Bu uygulama zaman alıcıdır ve tekrarlayan tamir faaliyetlerini gerektirir. Yeraltında veya yüksekteki çatlaklara erişmek ise daha da zor olabilir.

Beton Çatlakları

Betondaki çatlaklar çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. Bu nedenler arasında, betonun aşırı yük altında olması, yapıda oturma meydana gelmesi, rötre yapması, donma-çözülmeye uğraması, yangına veya yüksek sıcaklığa maruz kalması, sülfat etkisinde olması gibi pek çok neden sayılabilir.

Özetlemek gerekirse betonun herhangi bir noktasında oluşan çekme gerilmeleri çekme birim şekil değiştirme kapasitesini aştığında betonda çatlaklar oluşur. Betonun çatlamasını 3 ana başlıkta sayabiliriz:

1. Betonun yapısında oluşan değişimler, Kuruma rötresi, sıcaklık farkından kaynaklanan genleşme ve büzüşmeler, plastik oturmalar.
2. Beton içinde bulunan maddelerin genleşmesi: Donatı korozyonu ya da ASR korozyonu sonucu oluşan genleşmeler.
3. Dış etkiler: Kimyasal etkiler, aşırı yükleme ya da farklı oturmalar.

Çatlak oluşumları beton plastik veya sertleşmişken oluşabilir.

Taze Beton Çatlakları

• Plastik oturma
• Büzülme çatlakları,
• Kalıptan ve zeminden kaynaklanan hareketler,
• Donma-çözülme
• Islanma kuruma etkisi vb. nedenlerle oluşmaktadır.

Plastik Büzülme Çatlakları: En çok döşeme gibi yüzeyi geniş elemanlarda rastlanır. Kimyasal reaksiyona girmeyen fazla suyun kapilarite yoluyla yukarı çıkmasıyla oluşur. Terleme, kusma adı verilen bu olay betonun yerleştirilmesinden 2-4 saat sonra yüzeyde parlama şeklinde görülür ve hızlı kuruma sonucu oluşur. Bünyesel rötre ile birlikte çatlak oranı artar. Döşeme köşeleri ile 45° açı yapar ve tipik olarak 2-3 mm’dir. Kaliteli betonlarda terleme hızı, karışım suyu fazla olan ve iyi sıkışmamış betonlara göre daha yavaş olacağından su yukarı daha zor tırmanır ve rötre çatlakları daha fazla oluşur. Betonun kürlenmesi ile en aza indirilebilir.

Plastik Oturma Çatlakları: Agrega taneleri kalıp içerisinde aşağı doğru inerken çimento ve su yüzeye doğru çıkar. Bu çökme hareketi kalıp tarafından engellenirse yerel çatlaklar oluşur ve yüzeyde zamanla soyulabilen ince bir tabaka oluşur. Çatlaklar boylamasına olup, donatıların yerlerini belli edecek şekilde oluşur. Terlemenin azaltılması, vibrasyon, düşük s/ç oranı, akışkanlaştırıcı kullanımı ve etkili kürleme ile engellenebilir. Pas payı yetersizse kapak atma olayı meydana gelir.

Kalıp ve Zemin Hareketi Çatlakları: Beton hala plastik kıvamdayken kalıpların hareket etmesi veya zemin hareketlerinden kaynaklı oturmalar sonucu priz almakta olan betonda meydana gelen çatlaklardır. Genellikle mikro düzeydedir ve hem iç yapıda hemde dış yapıda görülebilir.

Sertleşmiş Beton Çatlakları

• Çeşitli rötre olayları,
• Sıcaklık değişimleri,
• Kimyasal, fiziksel ya da biyolojik nedenlerle betonun bozulması,
• Donma-çözülme,
• Donatı korozyonu,
• ASR, ACR,
• Boy-hacim değişimleri,
• Islanma-kuruma,
• Yüksek sıcaklık ve yangın,
• Sülfat etkisi,
• DEF,
• Tomasit oluşumu,
• Karbonatlaşma,
• Yapısal nedenler,
• Mekanik dayanımın zorlanması,
• Mesnet çökmesi,
• Sünme,
• Zemin oturmaları vb. nedenlerle oluşur.

Yükleme İle İlgili Çatlaklar: Basınç, çekme, eğilme, kesme, burulma vb. etkilerle ortaya çıkar. Çatlağa dik yönde çekme gerilmesi aramak gerekir. Yüke bağlı geniş çatlak oluşumları, statik ve betonarme proje yanlışlıklarından, malzeme ve uygulama hatalarından kaynaklanır.

Deformasyonlarla İlgili Çatlaklar: Temellerin farklı oturmaları, büzülme ve sıcaklık farklarından kaynaklanan şekil değişimleri neden olur.

Erken Termik Rötre: Çimento Hidratasyon ısısının tüm kütleyi ısıtmaya yetmemesi sonucu soğuyan ve kuruyan kütlede bir iki gün içinde çatlaklar oluşur. Çatlaklar yüzeysel ve harita şeklindedir. Islanınca belirginleşirler. Baraj betonlarında önemli sorunlar ortaya çıkarırlar. Ayrıca bacalarda kullanım sırasında düşey çatlaklar oluşur. Ani sıcaklık değişimlerinde önlem alınmadığı taktirde köprü, döşeme gibi elemanlarda çatlaklar oluşur.

Hidrolik Rötre: Kurumadan dolayı hacimde oluşan azalma nedeniyle meydana gelir. Prizin başladığı andan itibaren 5-6 ay sürebilir. Islanma sonucu yeniden genleşme meydana gelir. Bu olay yapı ömrü boyunca devam eder.

Karbonatlaşma Rötresi: Özellikle prefabrik elemanlarda meydana gelir. Ca OH ’nin 2CO ile reaksiyonuyla oluşan suyun buharlaşmasıyla oluşur.

Oturma Çatlakları: Oturma az ise çoğunlukla kapı-pencere, bölme duvar gibi elemanların kenarlarında, çok ise, taşıyıcı elemanlarda meydana gelir.

Donatı İle İlgili Çatlaklar: Pas ürünleri oluşturdukları hacim artışı nedeniyle betonda da hasara neden olurlar. Başlangıçta çatlama olarak görülüp zamanla pas payı tabakasının atmasına kadar gidebilir.

Beton Neden Çatlar?

Betonarme yapılara asıl zarar veren beton çatlaklarının projelendirme ve detay hataları ile beton üretimi hatalarından kaynaklandığı bilinmektedir.

Sertleşmiş betonda çatlamaya yol açan diğer fiziksel etkenleri nedenleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.

Betonda Çatlamaya yol açan etkiler:

• Islanma-kuruma,
• Donma-çözülme,
• Boy-hacim değişikliği,
• Yüksek sıcaklık ve yangın,
• Aşırı yükleme,
• Tekrarlı yükleme sonucu yorulma.

Taze betonda donma-çözülme: – 5 oC’de karışım suyunun %92’si donar. Betondaki suyun donmasıyla agregalar  ile çimento arasındaki fiziksel bağ kopar ve aderans sağlanamaz. Donan su nedeniyle priz gecikir ya da gerçekleşmez. Pratik olarak betonun -10/-12oC’de priz yapmadığı kabul edilir. Hava sıcaklığı artınca priz devam eder ancak betonun homojenliği bozulur.

Sertleşmiş betonda donma-çözülme: Sertleşmiş bir beton don altında kalınca, harcın içindeki kapiler boşluklardaki su donar ve genleşir. Her donma-çözülme de genleşme miktarı artar. Bu genleşme çatlak oluşumuna sebep olur.

ACI 201’e göre donma-çözülmeye maruz kalacak betonlarda s/ç oranı 0,5 geçmemesi ve 24 MPa basınç dayanımına ulaşılana kadar betonun dondan korunması önerilir. Aynı şekilde bu betonlarda maksimum agrega çapına göre %4,5-% 7,5 arasında hava sürükleyici kullanılması hava sürükleyici kullanılması önerilmektedir. Katkı maddesi olarak priz hızlandırıcı ya da suyun donma derecesini düşüren ürünler kullanılabilir (Potasyum karbonat, kalsiyum ve sodyum nitrit).

TS EN 206-1 standartı ise don etkisinde olan betonlarda en düşük beton sınıfını C30/37, maksimum s/ç oranını 0,45, en düşük çimento dozajını 340 kg/m3 ve sürüklenen minimum hava içeriğini % 4 olarak belirlemiştir. 24 saat beton dondan korunmalı ve ıslak kürden kaçınılmalıdır.

Su emmesi ve geçirimliliği çok az (<% 0,5) ve basınç dayanımı çok yüksek (>150 MPa) olan mermer, granit, bazalt gibi kaliteli agregaların donma çözülmeye dayanıklı olduğu kabul edilir ve bu agregalarda maksimum dane boyutu sınırlanmaz. Agreganın dona dayanıklılığını belirlemeye yarayan 2 tür deney vardır. İlki, agreganın 2 4 Na SO veya MgSO4 çözeltisinde bekletilerek etüvde kurutulmasıyla yapılır. Bu donma-çözülme etkisinin yapay olarak laboratuvarda elde edilmesini sağlar. Deney sonunda parçalanan agrega miktarı elek analizi deneyiyle belirlenir. Diğer bir yöntem ise su emmiş agreganın dondurularak daha sonra su içinde çözdürülmesiyle yapılır. Donma havada yapılırsa 20 defa, su içinde yapılırsa 10 defa tekrarlanır. Parçalanan agrega miktarı yine elek analizi deneyiyle belirlenir.

Betonun donma dayanıklılığını tespit için ASTM C666’ya göre beton su içinde ya da havada dondurularak suda çözdürülür. En çok kullanılan yöntem, dinamik elastisite modülünün değişimini ölçmektir. Böylece gözle görülmeyen düzeydeki hasarlar da belirlenebilir. Deneye 300 devir donma-çözülme ya da, ilk değerden %40 düşene kadar devam edilir.
K. F.= Deney sonucu ulaşılan devir sayısı x orijinal modülün yüzdesi) / 300

Kalıcılık faktörü <40 ise olumsuz, 40-60 arasında kuşkulu ve >60 ise olumlu olarak yorumlanır.

Buz Çözücü Tuzların Etkisi: Yolların buz tutmasını engellemek için kullanılan tuzlar betonun üst tabakası  tarafından emilir. Don tutmaya başlayan bölgelere doğru su akımı başlar ve donma33 çözülme zararının boyutu artar. Buz çözücü tuz olarak NaCI ve CaCl2, bazen de üre kullanılabilir. Üre betona diğer tuzlar kadar zarar vermez ancak buz çözücü etkisi de daha azdır.

Buz tabakası üzerine atılan tuzlar yüzeyde şok bir termal etki yaratarak yüzey ile iç bünye arasında sıcaklık farkı oluşmasına sebep olur ve betonda çekme zorlamaları nedeniyle çatlaklar meydana gelir.

Beton yüzeyinden derine indikçe beton sıcaklığı ve tuz miktarlarının farklı olması sonucu farklı zamanlarda donma çözülmeler meydana gelir ve bunun sonucunda da betonda kabuk halinde soyulmalar görülebilir.

Yüksek Sıcaklık ve Yangın Etkisi: Beton belirli bir sıcaklığa kadar (250°C) belirli bir süreyle önemli bir zarar görmez, zehirli gaz ve duman çıkarmaz. Ancak direk güneş ışığı altındaki elemanlarda ya da baca gibi yüksek sıcaklığa maruz elemanlarda önemli iç gerilmeler oluşur.

Sıcaklığın etkili olduğu süre kısa ise (örneğin 1 saat) dayanımda az da olsa düzelmeler bile görülebilir ancak 300°C’nin üzerinde belirgin dayanım kayıpları vardır. 400°C’de CSH’lar tahrip olmaya başlar, 900°C’de ise CSH yapısı tamamen dağılır.

Çimento hamurunda bulunan bir diğer bileşen Ca(OH)2 ’dir.  Ca(OH)2 ’nin sönmemiş kirece dönüşmesi 400°C’de oluşur, bu da %33 civarında bir büzülme oluşması anlamına gelir. Yangını söndürmek için sıkılan su, CaO ’in tekrarCa(OH)2 ’ye dönüşmesine sebep olur ve %44 oranında bir hacim artışı meydana gelir. Kısa sürede oluşan bu hacim değişimleri hasarın büyümesine sebep olur. Bu esnada betondaki boşluklardan dışarıya Ca(OH)2 süzülür. Yangın geçiren betonarme yapılardaki bu kireç lekeleri 550°C’nin aşıldığı şeklinde yorumlanır. Betonun rengi maruz kaldığı sıcaklık derecesine bağlı olarak değişir. Bu renk değişimi kalıcı olduğundan, yangın sırasındaki sıcaklık derecesini ve kalıbın dayanımı tahmin edebilmek mümkündür. Genellikle renk, pembeyi aşan tonlarda ise beton dikkatle incelenmelidir. Griyi aşan, kül renklerinde ise beton ufalanabilir, gözenekli yapıdadır. Agregaların sıcaklığa dayanımı mineral yapılarına bağlıdır. Dolomit kökenli ( karbonatlı) agregaların ateşe dayanıklı oldukları söylenebilir. Kalker kökenli agregaların kirece dönüşümü 900°C, bazalt gibi camsı agregaların ise 1000°C civarındadır. Dolayısıyla kalker ve bazaltlı agregaların yangın dayanımlarının daha iyi olması beklenir. Ancak kireçtaşının termik genleşme katsayısının çimento hamurunkine yakın olması iç gerilmeleri engellediğinden kalker kökenli agregaların kullanımı tercih edilir.

Yüksek dayanımlı betonlarda 300°C’nin üzerinde betonda patlamalar ve dökülmeler görülmektedir. Bu nedenle yangın dayanımını artırmak için içine polipropilen lifler konulmaktadır. Betonarme yapıları yüksek sıcaklıklardan korumak için derzler ateşi geçirmeyecek ve yapı elemanlarındaki uzamalara engel olmayacak şekilde düzenlenmeli, uçucu küllü çimento kullanımı tercih edilmeli, pişmiş toprak tozu gibi puzolanik maddeler kullanılmalıdır.

Betonun Kimyasal Nedenlerle Bozulması: Beton içindeki gözenek suyunun pH değeri 12,5-13,5 aralığındadır. Teorik olarak pH’ı düşük sular hidrate bileşenlerin çözünmesine yol açmaktadır. Sıvının pH değeri 6,5 ve üzerindeyse kimyasal saldırı çok yavaş gelişir. pH 5,5 altındaysa saldırı şiddetli, 4,5 altındaysa çok şiddetli olur. Ancak betonun geçirimliliği de çok önemli bir faktördür. Sertlik derecesi düşük olan yağmur ve kar suları kalsiyumlu bileşiklerin çözünmesine neden olurlar. Kirecin azalması sonucu oluşan boşluklar nedeniyle dayanım kaybı oluşur. Çözünen her %1’lik kireç, beton dayanımını %2 azaltır. Ayrıca betondan çıkan kalsiyum hidroksit havadaki CO2 ile reaksiyona girip CaCO3 oluşturarak beton yüzeyinde beyaz bir toz tabakası oluşturur. Buna çiçeklenme denir.

Yapının durabilitesi açısından çatlaklar, betonarme elemanlarda en önemli hususlardan biridir. Betonda meydana gelen çatlamalar sonucu beton ya da betonarme eleman fiziksel etkilere açık hale gelir. Bu da dayanım kaybına neden olur. Bunun sonucunda ise yapının ya yeniden yapımı ya da betonun onarımı gereklidir. Yeniden yapım, maliyetli, zaman alıcı ve çevresel olarak da zararlı bir yöntemdir. Bu nedenle beton çatlaklarının onarımı bu sorunlara iyi bir alternatiftir ancak günümüzde betona uygulanan onarım ve güçlendirme teknolojisi de betonun yeniden yapımı kadar zahmetlidir. Bu noktada araştırmalar sonucunda, beton çatlaklarının daha çevresel ve ekonomik yöntemlerle onarımı için kendini iyileştiren betonlar öne çıkmıştır. Son yıllarda beton konusunda oldukça popüler olan kendiliğinden iyileşen betonlar, beton yüzeylerdeki çatlakları kapatmak için biyolojik olarak kireçtaşı üreten sistemlerdir.

Kaynaklar: Berivan POLAT -GEOPOLİMER HARCIN MİKRO ORGANİZMALAR YARDIMIYLA KENDİLİĞİNDEN İYİLEŞMESİNİN ARAŞTIRILMASI
Torgal F.P., Gomes, J. ve Jalali, S., 2008. Alkali-activated binders: A review: Part 1. Historical background, terminology, reaction mechanisms and hydration products. Construction and Building Materials, Cilt 22(7): 1305-1314.
Tevrizci, M. M., 2010. Metakaolin katkılı harçların bazı durabilite özelliklerinin incelenmesi.. İzmir: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Ens.
Gurbuz, A., Sari, Y., Yuksekdag , Z. ve Cinar, B., 2011. Cementation in a matrix of loose sandy soil using biological treatment method. African Journal of Biotechnology, Cilt 10(38): 7432 - 7440.
Anon., Dokuz Eylül Üniversitesi Kişisel Sayfalar. http://kisi.deu.edu.tr/burak.felekoglu/08.geopolimer.pdf [Erişildi: 9 10 2018].

Ultra Yüksek Dayanımlı Betonlar

Ultra yüksek dayanımlı beton, 200 MPa basınç dayanımı sağlayabilir. İki normal tip ultra yüksek dayanımlı beton üretilmiştir:

• Makro hatası olmayan çimento,
• Reaktif pudra beton.

Makro hatası olmayan çimento, suda çözünür polimerler ile çimentoyu karıştırarak üretilir. Polimer ve çimento arasındaki yüksek kesme karışımının neden olduğu mekanik-kimyasal reaksiyon, 200 MPa’ya kadar gerilim dayanımı oluşturur, ancak bu betonun ana kusuru, su ile temas ettikten sonra mekanik özelliklerinin
azalmasıdır.

Reaktif Pudra Betonu

Reaktif pudra betonu, ultra yüksek performansın en yaygın kullanımı olan yüksek dayanımlı bir betondur ve bu beton, sadece kalın agregaları olmamasından değil, aynı zamanda reaktif pudra betonunun düşük gözenekliliğinin, dizilim işlemi parçacıklarını artırıp beton karışımının suyunu azaltarak üretmesinden kaynaklanır; bu karışımın hiçbir kalın agregası yoktur ve silis dumanı, kum, ezilmiş kuvars gibi ince tozlar 0,02-300 μm arası parçacık boyutu ile uygulanmaktadır. Tane boyutu dağılımını optimize etmek, kalıp yoğunluğunu geliştirip su-bağlayıcı oranı 0,4- 0,5 olan sıradan betona kıyasla, su-bağlayıcı oranını 0,2’ye kadar düşürmektedir.

Pudra kelimesi, reaktif pudra betonu oluşturan malzemelerin pudra tane boyutunda olmasından, reaktiflik kelimesi, puzolanik aktivitenin sıcak kür işlemi ile yeniden tekrarlamasından ve beton kelimesi ise diğer betonlar gibi çimento matrisli olmasından dolayı gelmektedir

Reaktif pudra beton ismi, malzemedeki yüksek miktardaki hidrolik reaktif bileşenleri ve içinde kullanılan parçacıkların boyutunu ifade etmektedir. Reaktif pudra betonu terimi; çimento, silis dumanı, süperakışkanlaştırıcı bileşiğinden oluşan, lif takviyeli ve çok düşük su çimento oranlı, ayrıca sıradan agrega yerine çok ince agrega sunumu içeren malzemeyi tanımlamak için kullanılmıştır.

Reaktif Pudra Betonun Temel Özellikleri

Birim Ağırlık

Reaktif pudra betonun yoğunluğu (1760–2410) kg/m3 arasında değişmektedir. Yüksek kalite, yüksek yoğunluklu agrega ve düşük su içeriği ile karakterize olduğundan, reaktif pudra betonu yüksek bir yoğunluğa sahip olabilir.

Basınç Dayanımı

Ultra yüksek basınç dayanımı, reaktif pudra betonunun niteliklerinden biri olarak kabul edilmektedir. Reaktif pudra betonu, 150 ila 800 MPa arasında değişen basınç dayanımı değerine sahiptir. Basınç dayanımlı (50-100) MPa, yüksek performanslı beton ile karşılaştırıldığında çok yüksek basınca karşı çok dayanıklıdır. Bunun nedeni:

• Kalın agregaları ayırıp homojenliği artırma uygulamasıyla üretilen reaktif pudra betonu kalıbı ve sıkıştırılmış yoğunluğun iyileştirilmesi,
• Priz zamanından önce ve priz sırasında basınç uygulanması ve sıkıştırılmış yoğunluğun iyileşmesi için granül karışımın optimize edilmesi,
• Karışım mikro yapısının artırılması için gereken priz sonrası ısı ile kürleme uygulaması,
• Su-bağlayıcı oranının azaltılmasıyla silis dumanı gibi puzolanik reaksiyonları olan malzemeler dâhil edilerek kalıp özelliklerinin geliştirilmesidir.

Eğilme Dayanımı

Eğilme dayanımı, Kırılma modülü olarak da adlandırılır. reaktif pudra betonunda eğilme dayanımı 30 MPa ve 60 MPa arasında değişmektedir.

Elastisite modülü

Yüksek dayanımlı beton gerekliliği sadece kendisi için değil, aynı zamanda yüksek bir elastisite modülü sahip olması ve yapısal elemanların deformasyonu açısından da önemlidir; böylece tasarımcı, beton sınıfını ve ilgili elastisite modülünün arttırarak elemanlara daha az sapma ile ulaşabilir. Reaktif pudra betonunun Young modülünün 50 GPa’dan fazla olduğu ve en yüksek yoğunluğa sahip reaktif pudra betonu için 75 GPa olabileceği yapılan çalışmalarla bildirilmiştir.

Reaktif Pudra Betonun İçeriği

Reaktif pudra betonda kullanılan malzemeler genellikle, çimento, silis dumanı, yüksek dayanıma sahip kuvars kumu ve tozu (pudrası), çelik lif, su ve süperakışkanlaştırıcılardır.

Çimento

Çok düşük su-çimento oranları ile ultra yüksek dayanım elde etmek için, reaktif pudra betonunda çimento kullanımı genel olarak 800-1000 kg/m3’e kadar ulaşmaktadır. Ancak yüksek miktarda çimento dozu, reaktif pudra betonunun yüksek performansını ters yönde etkileyebilir. Artmış rötre özellikleri ve yüksek duyarlı mikro çatlamalar, betonun erken dönem ve sertleşme performanslarını azaltabilir.

Silis Dumanı

Silis dumanının parçacık boyutu (0,1–1) μm arasındadır ve bu, silis dumanının çimento parçacık boyutundan 50-100 daha ince parçacık boyutuna sahip olduğu anlamına gelir; bu özellik, çimento taneleri arasındaki boşlukları doldurmasına izin vermektedir. (Silis Dumanı ve Betonda Kullanımı)

Uçucu Kül

Uçucu kül (UK), santraldeki bitümlü kömürler ve elektrik üretim istasyonlarındaki toz haline getirilmiş kömür yakılırken ortaya çıkan bir yan üründür. (Uçucu Kül Nedir? Uçucu Külün Betonda Kullanılması)

Kuvars kumu

Agrega içeriği açısından kuvars tercih edilmesinin asıl sebebi sert malzeme olması, çimento ve agrega temas yüzeyinin fazla olması, kolaylıkla temin edilebilmesi, ucuz fiyatı ve aktif silis içermemesidir.

Silis kumu

Kuvars, doğada saf silisin ana şeklidir. Mohs ölçeğinde 7 sertliğe ve 2,65 g/cm3 yoğunluğa sahiptir; yani çok sert bir malzemedir ve reaktif pudra betonunu yüksek sertlikte bir malzeme yapan odur.

Süperakışkanlaştırıcı

Süperakışkanlaştırıcı terimi, çimento parçacıklarını betondaki eskiler ile dağıtan organik katkı maddelerini tanımlamak için kullanılır ve akışkanlığın artmasına neden olan şeydir. Süperakışkanlaştırıcılar özellikle reaktif pudra beton gibi yüksek dayanımlı beton üretiminde kullanılmaktadır. Süperakışkanlaştırıcı sayesinde çok düşük su/çimento oranında betonun işlenebilirliği sağlanmaktadır. Reaktif pudra beton üretiminde süperakışkanlaştırıcı olarak Polycar-300 ve benzeri katkılar kullanılabilmektedir. (Beton Katkı Maddeleri)

Çelik Lif

Yüksek dayanımlı betonlar her ne kadar yüksek performansa sahip olsa da aşırı gevrek davranış gösterir. Reaktif Pudra Beton üretiminde betonun çekme mukavemetini artırarak sünekliğini sağlamak amacıyla beton içerisine çelik lifler katılmaktadır.

Su

Reaktif pudra betonda su/bağlayıcı oranı oldukça düşüktür ve ortalama 0,15’yakındır. Reaktif pudra beton üretiminde ideal olan beton suyunun içilebilir özellikte olmasıdır.

Su – Bağlayıcı Oranı

Reaktif pudra betonda, akışkanlaştırma elde etmek için karışımda kullanılacak minimum su içeriğinin elde edilmesi gereklidir. En yoğun karışımlardan elde edilen en düşük su-bağlayıcı oranı 0,08 olmuştur. Su-bağlayıcı oranlarının (0,2)’den düşük olması, yüksek kaliteli reaktif pudra beton elde etmek için ana işlemlerden biridir. Ayrıca genel su içeriği muhtemelen, hamurun ve betonun rötresini etkileyen tek ana faktördür; bu nedenle, su bağlayıcı oranları reaktif pudra betonun rötre davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.

Reaktif Pudra Beton Karışım Tasarımı

• Su/toplam bağlayıcı oranı: 0.15–0.24 (ağırlıkça);
• Çimento içeriği: 800–1100 kg/m3;
• Silis dumanı içeriği: 150–300 kg/m3;
• Silis dumanı-çimento oranı: 0.15– 0.35 (ağırlıkça);
• Çimento ve mikro silis (yani, bağlayıcı veya çimentolu malzemeler) içeriği: 950–1400 kg/m3;
• Kum ve kuvars içeriği: 1000–1400 kg/m3;
• Çelik lif içeriği: 190–250 kg/m3;
• Çelik lif-toplam bağlayıcı oranı: 0.15–0.30 (ağırlıkça)

Reaktif Pudra Betonun Avantajları

Üstün performansı nedeniyle reaktif pudra betonu, sıradan inşaatlarda kullanımına ek olarak yerel nükleer enerji, marina, petrol ve askeri üs tesisleri gibi özel inşaat projelerinde de kullanılmıştır.

• Reaktif pudra betonun ana avantajı, bireysel mekanik dirençtir (basınç dayanımı 150 MPa’dan yüksektir). Reaktif pudra betonun ultra yüksek basınç dayanımı, ölü yüklerde önemli tasarruf sağlamaktadır, reaktif pudra beton bileşenleri, geleneksel sıradan beton tarafından uygulanan aynı bileşenlerin üçte biri veya yarısı ağırlığında olabilir. Ağırlık azaltma, daha ince ulaşım yapıları sağlamak açısından avantajlıdır. Genel olarak bu ağırlık azalması, maliyeti azaltmakta ve çok katlı binalarda zemin alanlarını ve açıklıkları artırmaktadır. Ayrıca ağırlık azalması, daha ince ulaşım yapıları üretmede, genel maliyetleri azaltmada ve yüksek katlı binalarda kullanılabilir zemin alanını arttırmakta iyidir.
• Sıradan beton ile karşılaştırıldığında reaktif pudra betonu, yüksek seviye sünekliğe sahiptir (HPC ve bazı metallerle karşılaştırıldığında, 300 kat daha büyük tipik değerler) ve süneklik göstergesi olan kırılma enerjisi emilimi, normal betonda  yaklaşık (100-150) J/m2 olduğunda, RPB200 için 40.000 J/m2’ye ulaşabilir ve bu
  durum, yapıları aşırı yüklerde ve depremlerde daha güvenilir hale getirmektedir. Süneklik özelliği, betonda kullanılan liflerin hacmine bağlıdır. Reaktif pudra beton un yüksek enerji emme avantajları, sütunların post-elastik davranışını, kiriş-sütun kesişme noktalarını ve kesme duvarlarını geliştirebilir.
• Bileşenlerdeki takviye çelik miktarının ortadan kaldırılması, elemanların şekillerini seçme özgürlüğü ve ayrıca beton elemanlarının kalınlığında azalma sağlamaktadır, bunların hepsi işçilik maliyetlerinde malzeme ve masraf tasarrufu sağlamaktadır.
• Reaktif pudra betonun yüksek durabilitesi, uzun bir servis ömrü sağlar ve bu da bakım maliyetlerinde azalma yaratır. Reaktif pudra betonu neredeyse geçirimsiz bir malzemedir ve aşınmaya karşı direnci, köprü zeminleri ve endüstriyel tabanlar için uzun servis ömrü sağlamaktadır. Ayrıca reaktif pudra betonun yüksek korozyon direnci, buz çözülmesinin kimyasallar etkilerinde ve ıslak ortamlara sürekli maruz
  kalma durumunda koruma sunmaktadır.
• Reaktif pudra betonu, önemli miktarda hidrate olmamış Portland çimentosu nedeniyle, çatlama etkileri altında kendi kendini iyileştirme potansiyeli sunmaktadır.
• RPB, inceliği nedeniyle mükemmel kalitede yüzey düzlemesi sağlamaktadır.
• Ultra yüksek dayanımı, malzeme kullanımını optimize ederek toplam çimento ve agrega miktarlarında önemli
• bir azalmaya neden olmaktadır.

Reaktif Pudra Beton Dezavantajları

Reaktif pudra betonda ultra yüksek dayanım elde etmek için, içindeki çimento dozajı, genellikle çok düşük su-çimento oranı sayesinde yüksektir (800-1000) kg/m3 ve bu çimento miktarı, hidratasyon ısısı üzerinde olumsuz etkilere sahiptir; rötre sorunlarına yol açar ve ancak mineral katkı maddelerinin kullanımı bu problemleri çözüp durumun üstesinden gelebilir. Reaktif pudra betonunn maliyeti yüksektir ve geleneksel beton karışımlarının ekonomik olarak kullanılabildiği ve performans gerekliliklerini karşılayabildiği uygulamalarda, geleneksel beton karışımlarının yerini alamayacaktır

Reaktif Pudra Beton Uygulamaları

Kanada’daki Sherbrooke Yaya Köprüsü

Kore’deki Seonyudo Yaya Köprüsü

Japonya’daki Sakata-Mirai Yaya Köprüsü

Kaynaklar: Bashar Qasem Taha AL-HITY-FARKLI KÜR KOŞULLARININ REAKTİF PUDRA BETONLARININ ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİ
Abdulrezzak BAKIŞ-RİJİT YOL ÜSTYAPI İNŞASINDA REAKTİF PUDRA BETONUN (RPB) KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

GÜZİDE ELİF GEREKEN-Yerel mineral katkılarla reaktif pudra betonu geliştirilmesi ve alkali-silis reaktivitesinin incelenmesi

RIDVAN İYİLİKSEVER-Atık mermer bulamacının reaktif pudra betonunun mekanik özelliklerine etkisi

Segregasyon; taze betonda, bileşen malzemelerin homojen olmadan dağılarak beton yapısındaki özellikleri de dağılıma uğratmasıyla meydana gelen olumsuz koşul, ayrışmadır. Olağan kalıp yerleştirmede ayrışma göstermeyen taze beton, sık donatıların bulunması durumunda segregasyona uğrayabilir.

Segregasyon ayrışma anlamında olup, taze betonun içerisinde yer alan iri agrega ile çimento harcının herhangi bir nedenle ayrışma göstermesi olayına denir.

Segregasyon sonucu beton karışımdın bazı bölgelerinde daha iri agregalar, bazı bölgelerinde de, ince agregalar ve çimento hamuru birikerek beton karışımın homojen dağılımı bozulur. Bu durum aynı beton karışımının değişik bölgelerinde farklı mukavemet değerlerinin oluşmasına neden olur.

Betonda Segregasyon Neden Oluşur?

Segregasyon olayı her şeyden önce, betonu oluşturan kum-çakıl ve çimento gibi değişik büyüklük ve yoğunlukta olan malzemelerin uygun oranlarda kullanılmamış olmasından kaynaklanır. Böyle olmasa bile taze betonun taşınması, yerleştirilmesi sıkıştırılması işlemlerinin uygun şekilde yapılmamış olması da segregasyona neden olabilir. Bunun dışında beton karışmı çindeki iri agrega oranının çok fazla veya az olması, su/çimento oranın gereğinden yüksek veya düşük oluşu da betonun segregasyon yapmasına neden olabilir. Beton yapımında kullanılan iri ve ince agreganın özgül ağırlıkları arasında büyük fark bulunması halinde de segregasyonda artış görülür.

Beton karışımındaki su miktarı çok yüksek ise beton döküm esnasında segregasyon oluşur. Bunun yanı sıra; betonun yerlestirilmesi sırasında, katı iri maddenin tabana çökmesi ve suyun betonu terk ederek ince malzemeyle birlikte dısarı çıkması sonucu, betonda bir çökelme oluşur.

Beton kıvamının çok yüksek olması betonun kohezyonunu azaltarak, tasınma, döküm ve yerlestirme sırasında segregasyon riskini artıracak ve aynı zamanda betonun tabana çökerek yüzeyde suyun toplanmasına ve kesitin azalmasına neden olmaktadır.

Segregasyon Nasıl Önlenir?

Pratikte betonun segregasyon yapmasını önlemek veya segregasyon nedeniyle ortaya çıkan sakıncaları gidermek üzere şu önlemler alınır;

• Eğer segregasyon beton karışımı içindeki inçe agrega eksikliğinden ileri geliyorsa, ince taneli mineral katkılar veya çimento dozajı artırılarak segregasyonun oluşması önlenebilir.
• Betona hava sürükleyici katkı maddeleri katılmak suretiyle taze beton karışımının yapışkanlığı (kohezyonu) artırılabilir. Böylece betonun segregasyon yapması büyük ölçüde önlenmiş olur.
• Beton karışımının mikser içinde yeterli süre karıştırılmamış olması da segregasyona neden olabilir. Taze beton karışımı transmikserler ile taşınırken, tekne yavaş hızla döndürülür. Böylece betonun hateketsiz kalarak transmikser içinde segregasyon yapması önlenmiş olur.
• Beton kalıplara yerleştirildikten sonra gereğinden daha uzun süre vibrasyona tabi tutulması da segregasyona neden olabilir.
• Taze betonun yerine yerleştirilmesi işleminde en önemli hedef, betonun homojen özelligini kaybetmeden ve segregasyon yapmadan kalıplar içerisindeki yerini almasını sağlamaktır.
• Beton Karışımlarında silis dumanını kullanımının bir nedeni de; nihaiyi basınç dayanımını artırmak ve taze betonun vizkozitesini artırarak segregasyon riskini azaltmaktır.

Uygun segregasyon direnci için aşağıdakiler dikkate alınmalıdır;

• Katı maddelerin ayrılmasını azaltmak,
• sınırlı agrega içeriği,
• azaltılmış en büyük agrega tane çapı,
• düşük su/bağlayıcı oranı,
• viskozite arttırıcı,
• serbest terlemenin minimize edilmesi,
• düşük su içeriği,
• düşük su/bağlayıcı oranı,
• yüksek yüzey alana sahip bağlayıcılar

Betonun ne derece segregasyon yapmış olduğunu belirieyebilen özel bir deney yöntemi yoktur. Slamp, sıkıştırma faktörü ve Ve-Be gibi beton kıvamını belirlemek amacıyla yapılan deneyler segregasyon hakkında bir fikir vermez. Segregasyon ancak uzman kişilerin gözle muayenesi ile anlaşılabilir.

Genel olarak betonlarda statik ve dinamik olmak üzere iki farklı tür ayrışma veya segregasyon meydana gelir.

Statik segregasyon, beton yerleştikten sonra durağan haldeyken yerçekimi etkisiyle dikey yönde kaba agregaların ayrılmasıdır.

Dinamik segregasyon ise, beton yerleştirme sırasında akış halindeyken yatay yönde karışım bileşenlerinin ayrılmasıdır.

Yeterli ayrışma direnci sağlanmadığı durumda betonun donatıları sarması da yetersiz kalmaktadır, ayrıca karışım homojenliğini kaybederek sertleşmiş betonun kalite ve dayanımının azalmasına yol açmaktadır

Betonun iletkenliği ayrıca bileşimine giren maddelere de bağlıdır. Örneğin çelik lif-tel gibi katkılar betonun iletkenliğini; karbonfiber, elyaf, cam elyafı gibi katkılar ise betonun yalıtkanlığını artırır.

Geliştirilmiş Kent ve Park Beton Modeli

Beton, çeşitli malzemelerin bir araya gelmesiyle oluşan kompozit bir malzemedir. Betonun homojen olmayan yapısı, beton için sabit bir gerilme-birim deformasyon ilişkisi sunmayı imkansız hale getirmektedir. Geçmişte araştırmacılar, eksenel yük etkisi altındaki betona ait deneysel verilerden elde ettikleri gerilme-birim deformasyon eğrilerini idealleştirerek birçok matematik model önermişlerdir. Bu modelleriden bir tanesi de “Geliştirilmiş Kent ve Park Beton Modeli”dir.

Geliştirilmiş Kent ve Park Beton Modelinde beton dayanımının ve buna karşılık gelen birim deformasyonunun, sargı etkisi ile arttığı varsayılmaktadır. Beton modelleri için önerilen eğriler, maksimum gerilmeye kadar ikinci derece parabol ile ifade edilmektedir. Maksimum gerilme aşıldıktan sonra her iki betonun dayanımında meydana gelen azalmanın doğrusal olduğu varsayılmaktadır. Sargılı betona ait eğrideki azalma eğimi, sargısız betona oranla daha küçüktür. Geliştirilmiş Kent ve Park Beton Modelinde betonda maksimum kısalma sınırı εcu iken, sargısız betonda böyle bir sınır yoktur.

• fc: Sargısız betonun basınç dayanımı.
• fcc: Sargılı betonun basınç dayanımı.
• εco: Sargısız betonda maksimum dayanıma karşılık gelen birim kısalma.
• εcoc: Sargılı betonda maksimum dayanıma karşılık gelen birim kısalma.
• bk: Çekirdek beton küçük boyutu.(Sargı donatısının dış kısmından dış kısmına olan mesafe)
• s: Sargı donatısı adım mesafesi
• ρs: Sargı donatısının hacimsel oranı
• Zu: Sargısız betona ait σ-ε eğrisinin doğrusal bölümünün eğimi
• Zc: Sargılı betona ait σ-ε eğrisinin doğrusal bölümünün eğimi

Beton modellerinin ortaya çıkış kaynağı ve bir diğer beton modeli; Hognestad Beton Modeli

Beton üç fazdan oluşur; agrega, çimento hamuru ve agrega-çimento hamuru arayüzü. Agrega, çimento hamuru ile kaplanmış durumda bulunduğu için normalden az boşluk içermesi nedeniyle, betonun geçirimliliği daha çok çimento hamurunun geçirimliliğine bağlıdır. Betonda boşluk yapısı su/çimento oranına, kullanılan hammaddelerin özelliklerine, kür koşullarına ve sıkıştırma gibi değişkenlere bağlıdır. Beton yapısındaki boşluklar boyutlarına göre mikro, makro ve mezo boşluklar olarak adlandırılır. Çimento hamurundaki boşluklar ise sürüklenmiş hava boşlukları, kılcal boşluklar, tabakalar arası boşluklar ve jel boşluklar olarak adlandırılır. Sertleşmiş Betonda Yer Alan Boşluklar ise aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.

Jel boşukları

Çimento hidratasyonu neticesinde oluşan kalsiyum-slika-hidrat (C-S-H) jellerinde yapısal olarak yer alan çok küçük boşluklara jel boşlukları denir. Jel boşuklarındaki su çok düşük derecelerde (-78 oC) donmaktadır ve serbest su gibi kolay hareket edememektedir. Bu boşluklar jel yapının hacimce %28’ini oluşturmaktadır.

Kapiler boşluklar

Kapiler boşluklar, çimento hamurundaki çimento tanelerinin arasında gelişi güzel dağılım gösteren suyun oluşturduğu boşluklardır. Beton üretimde kullanılan su/çimento oranı arttıkça kapiler boşlukların hacmi de artmaktadır ve betonun su emme kapasitesi de yüksek olmaktadır. Bu boşlukların içine dolan suların donması neticesinde soğuk havalarda oluşan donma-çözülme etkisiyle büyük genleşmeler oluşmakta ve beton hasar görmektedir.

Sürüklenmiş hava kabarcıkları ile oluşturulan boşluklar

Sürüklenmiş hava kabarcıkları ile oluşturulan boşluklar, hava sürükleyici katkılar kullanılarak çimento hamurunun içerisine istenerek oluşturulan boşluklardır. Betondaki toplam boşluk hacminin %4 ile %8’i arasında yer kaplamaktadır ve donma çözülme olaylarında betonu daha dayanıklı kalmasını sağlamaktadır. Bunun yanı sıra taze betonda işlenebilirliği arttırır, terlemeyi azaltır.

Terleme nedeniyle oluşan boşluklar

Terleme nedeniyle oluşan boşluklar, yerleştirme işlemi tamamlanan betondaki suyun yüzeye çıkma eğilimi göstermesiyle ve suyun bu hareketinin oluşturduğu kanallar beton prizini tamamladıktan sonra boşluklu yapı meydana getirmesiyle oluşur ve çimento hamuru, agrega ve donatılar arasında aderansı azaltır.

Hapsolmuş hava boşlukları

Hapsolmuş hava boşlukları, beton karılması ve dökümü işlemi yapılırken oluşan boşluklardır. Değişik şekil ve boyutlarda olabilirler. Geçirimliliği ve su emme kapasitesini arttırır.

Agrega tanelerindeki boşluklar

Agrega tanelerindeki boşluklar, agrega katı hacminin %0 ile %20’si arasında farklılık gösteren yapısal boşluklardır. Agrega boşluklarının boyutları ve miktarı dayanıma ve dayanıklılığa olumsuz yönde etki etmektedir. Çimento hamurunun kuruyarak büzülmesi sonucunda içerisindeki suyun bir miktarını kaybeder ve büzülür. Ancak agregalar aynı oranda hacim değişikliği göstermediği için çimento hamurunun serbestçe büzülmesini kısıtlar ve bu durumda çatlaklar oluşur.

Hognestad Beton Modelinde gerilme-şekil değiştirme eğrisinin tepe noktasına kadar olan bölümü ikinci dereceden bir parabol, tepe noktasından sonra eğimi azalan bölüm ise, bir doğru olarak kabul edilmiştir.

Parabolün denklemi şu şekildedir:

σ_c=fc[2ε_c/ε_co-(ε_c/ε_co)²]

Maksimum gerilme genelde kolonlardaki boyut etkisi nedeni ile beton silindir dayanımın %85’i olarak alınır; (fc = 0.85fck). Maksimum gerilmeye karsı gelen birim kısalma:

ε_co=2fc/Ec

En büyük beton birim kısalması genellikle ε_cu degeri 0,0038 olarak alınmaktadır.

Hognestad Beton Modeli Sheikh-Üzümeri modeli, gelistirilmis Kent ve Park modeli ve Saatçioglu-Razvi beton modellerinin de temelini oluşturmaktadır.

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.

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.

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.

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.

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

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.

“TBDY 2018- 7.13.1.1 – Beton dayanım sınıfı ve donatı sınıfı ile TS EN 206’ye uygun çevresel etki sınıfı bütün çizim paftalarında belirtilecektir.”

Beton Çevresel Etki Sınıflarının bulunduğu excel tablosuna sayfanın sonundaki linkten ulaşabilirsiniz.

“Beton Çevresel Etki Sınıfları”

“Beton Çevresel Etki Sınıfları Excel Tablosu“

(Hazır Beton Nedir? Nasıl Üretilir?)

Portland çimentosu su ile karıştırıldığında, “klinker mineralleri” ile “su” arasında malzemenin sertleşmesine ve katılaşmasına neden olan bir kimyasal reaksiyon süreci meydana gelir. Bu süreç “hidratasyon” olarak adlandırılır ve süreç sonunda “hidratasyon ürünleri” oluşur.

Hidratasyonun ortaya ısı çıkaran davranışı pek çok sakıncalara neden olur. Priz ve sertleşme esnasında meydana gelen ısı sonunda betonun sıcaklık derecesi artar. Betonun sıcaklık derecesinin artması ile yapılarda çatlakların meydana gelmesine neden olur.

Beton üretiminde öngörülen amaç basınç dayananımı, betonun sertleşme sürecindeki hidratasyon olayının tamamlanması ile doğrudan ilişkilidir. Betonda hidratasyon olayının tamamlanması için gerekli olan unsurlar; karışıma giren su miktarını karakterize eden w/c oranı, betonun prizini aldıktan sonra kür şartlarının gerçekleşebilme durumuna büyük ölçüde bağlı olduğu bilinmektedir. Yüksek hidratasyon ısısının betonun basınç dayanımını olumsuz yönde etkilememesi için çoğu kez, beton üretiminde kullanılan çimentonun hidratasyon ısısını düşürme çabaları üretim sırasında ön plana çıkartılmaktadır. Bu amaç doğrultusunda çimentoya puzolanik katkı maddeleri katılmakta ve böylece çimentonun hidratasyon ısısının düşürülmesi sağlanmaktadır.

Çimentonun hidratasyonu dıştan merkeze doğru gelişir ve sürekli hidratasyon hızında azalma görülür. Ancak uzun zaman geçmesine rağmen çimento tanesinin büyük bir kısmı hidrate olmayabilir. Mesela, 28 günlük su ile temas halindeki bir çimento tanesinin ancak 4μm derinliğe kadar hidrate olduğu ve bir sene sonra 8 μm kenardan tane içine suyun nüfuz ettiği yapılan son çalışmalarda belirlenmiştir.

Hidratasyona Etki Eden Faktörler

Hidratasyon hızına ve ısısına, çimento ana bileşenlerinin yanında başka faktörlerde etki etmektedir. Bu faktörleri yakından inceleyecek olursak;

İncelik

“İncelik” sözcüğü, çimentodaki tanelerin ortalama boyutunu ifade etmektedir. öğütülme işlemine tabi tutulan “klinker + alçıtaşı”, 1 – 200 Jlm arasında değişik boyutlardaki tanelerden oluşmaktadır. Belirli bir ağırlıktaki “klinker + alçıtaşı” ne kadar ince taneli olarak öğütülürse, elde edilen çimento tanelerinin yüzeylerinin toplamı o kadar artmaktadır. Böyle bir durumda, su ile temas eden tanelerin yüzeyi daha fazla olmakta, kimyasal reaksiyonlar daha hızlı ve daha iyi gelişebilmektedir

Su/Çimento Oranı

Yapılmış olan araştırmalarda, çimentoya eklenen su, hidratasyon suyu ya da hidroksit olarak birleşir, miktarı çimentonun ağırlığının %30 u kadar olduğu bildirilmiştir. Uygulamada su: çimento oranının 0.3 – 0.4 olması istenirse de genellikle daha yüksek olacağı su: Çimento oranı arttıkça dayanım azalacağı, harcın/betonun işlenmesi kolaylaşacağı belirtilmektedir. Düşük Su: Çimento oranı”’nın anlamı harcın yüksek dayanımı ve düşük işlenebilirliğidir. Beton yapımında ve uygulanmasında bu oran önemlidir, bağlı faktörleri şu şekildedir;

• Çimentonun türüne ve kalitesine,
• Su: Çimento oranına,
• Agregaya (tür, irilik, biçim),
• Katkılara (plastikleştirici, geciktirici.),
• Sıkıştırma ve kürlemeye,
• Sıcaklık ve zamana bağlı olarak değişir.

Geçirimsizlik

Çimento ve suyun karıldığı anda, çimento hamurunun yapısında çimento taneleri ve çimento tanelerinin arasında su dolu küçük boşluklar yer almaktadır. Bu su dolu küçük boşluklara, kapiler boşluklar, birbiriyle bağlantısı bulunan bu siteme de kapiler sistem denilmektedir. Hidratasyon ürünlerinin hacmi, hidratasyon yapan çimentonun hacminden daha büyük olduğu için (çimentonun hacminden daha büyük yer kapladığı için), hidratasyon ürünleri, kapiler boşlukları azaltacak tarzda gelişmektedir. Bu nedenden dolayı, hidratasyon devam ettikçe, jel miktarı artmakta ve önceden mevcut olan kapiler boşlukların oranı azalmaktadır. Sertleşmiş çimento hamurunda yer alan kapiler boşluk oranı, çimento hamurunun hem dayanımını hem de su geçirgenliğini ve dayanıklılığını etkilemektedir. Boşluk oranı yüksek olan sertleşmiş çimento hamurunun dayanımı daha az olmakta, su geçirgenliği daha çok olmakta ve dayanıklılığı azalmaktadır.

Betonda geçirimsizliği, dayanımını ve dayanıklılığını artırabilmek için jel miktarını artıracak önlemleri almak gereklidir. Su/çimento oranını azaltmak veya alternatif tipte çimento tipi seçimi bu önlemlerden bazılarıdır.

Doğru tasarlanmış geçirimli beton yağışın akışa dönüş oranını azaltmada başarılı bir malzemedir. Aynı zamanda geçirimli betonun içerdiği boşluklar sayesinde araç tekerlerinden kaynaklanan gürültüyü emebilmesi, ağır kirletici metalleri bünyesinde tutarak drene edilen suyun kalitesini arttırması (filtreleyici), bünyesindeki boşlukların sıcaklığı hapsedebilmesi sayesinde şehirlerde oluşan kentsel ısı adası etkisini elimine edebilmesi en önemli avantajlarındandır.

Geçirimli beton-poroz beton yüzeyler kentleşmenin bu olumsuz etkisini yüzeysel su akışlarını azaltarak etkisizleştirmekte ve drenajla beraber su kaynaklarını korumaktadırlar. Buna ek olarak geçirimli betonlar, boşluklu bir yapıya sahip olmasıyla saklama alanı olarak da görev alarak yağmur suyunun filtrasyon sürecini, boşluklarındaki aerobik bakterilerin zararlı kirleticiler ve kimyasalların yıkanmasına yardımcı olmasıyla, sağlayarak temiz suyun toprağa iletilmesini sağlayabilirler.

Geçirimli Beton Nerelerde Kullanılır? Geçirimli Beton Uygulamaları

Geçirimli beton-poroz betonun yüksek oranda içerdiği boşluklardan suyu drene edebilmesi, yağmur suyunu yeraltına süzerek yüzeysel su akışını azaltması, yeraltı su kaynaklarını koruması, sürdürülebilir inşaatı desteklemesi, çevre ile alakalı endişeleri gidermeye yönelik çözümler sağlaması sebebiyle Birleşik Devletler Çevre Koruma Dairesi tarafından en iyi “yağmur suyu yönetim çözümlerinden biri” olarak tanımlanmış ve yerleşim yoğunluğu düşük bölgelerde uygulama yükümlülüğü getirilmiştir.

Geçirimli Betonun Uygulama Alanları

“Geçirimli betonun yaygın olarak kullanıldığı alanlar” aşağıda sıralanmıştır;

• Kaldırımlar ve yollar,
• Otoparklar,
• Yaya geçitleri,
• Tenis kortları,
• Bahçe avluları,
• Yüzme havuzu kenarları,
• Geçirimli temel uygulamaları,
• Sera altı döşemeleri ve
• Peyzaj düzenlemeleri.

Geçirimli Beton Karışım Oranları

Geçirimli betonda geçirimlilik özelliğinin sağlanması için karışım tasarımının beton bünyesinde birbirleriyle bağlantılı boşluk oluşumuna izin vermesi gerekmektedir. Bundan dolayı geçirimli betonun karışım oranları geleneksel betondan farklılık göstermektedir. Geçirimli betonun mekanik özelliklerini etkileyen en önemli parametreler: agrega/çimento ve su/çimento oranıdır. Agrega/çimento oranın geçirimli betonun mekanik özellikleri üzerine etkisi daha barizdir. Geçirimli beton-poroz beton için çeşitli karışım tasarım metotları önerilmiştir. Bunlardan en çok kullanılanı “mutlak hacim” yöntemidir (ACI 522R-10, 2010). Bundan başka araştırmacılar tarafından önerilen “artık çimento hamuru” teorisine (excess paste theory) dayanan karışım tasarım metodu da bulunmaktadır. Geçirimli beton için önerilen tipik karışım oranları şu şekildedir;

Bağlayıcı malzeme (kg/m3): 270-415

Agrega (kg/m3): 1190-1480

Agrega/çimento oranı (ağırlıkça): 4:1-5,5:1

Su/çimento oranı (ağırlıkça): 0,27-0,34

Geçirimli Beton Yapımında Kullanılan Malzemeler

Agregalar

Geçirimli beton yapımında kullanılan agrega kalitesi geleneksel betonda kullanılan agregada olduğu gibi önemlidir. Yassı ve uzun agregalardan kaçınılmalıdır. İnce agregalar birbirleriyle bağlantılı boşluklu yapı istenmesinden dolayı ya az miktarda kullanılmakta ya da hiç kullanılmamaktadır. Kaba agrega tane boyut dağılımı ise genellikle dar bir alanda tutulmaktadır. Kaba agrega büyüklükleri genellikle 9,5 mm ile 19 mm arasında değişse de çeşitli araştırmalarda daha küçük ve büyük agregalar da kullanılmaktadır (ACI 522R-10, 2010). Agregalar ASTM D 448 ve TS 706 EN 12620 standartlarına uygun olarak seçilmelidir.

Bağlayıcı Malzemeler

Geçirimli betonda geleneksel betonda olduğu gibi; Portland çimentosu ana bağlayıcı malzeme olarak kullanılır. Tamamlayıcı bağlayıcı malzemeler olarak uçucu kül, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, silis dumanı Portland çimentosuna ilave ederek kullanılabilir.
Ancak bu malzemelerin hangi miktarlarda ilave edileceğine; geçirimli betonun boşluk yapısı, dayanımı, geçirimliliği ve hidratasyona başlama süresi gibi özellikleri üzerinde ne gibi etkileri olduğunun önceden test edilerek doğrulanmasıyla karar verilmesi doğru olacaktır.

Su

Geçirimli betonda kullanılacak suyun kalitesi geleneksel betonda olduğu üzere içilebilir kalitede olmalıdır (ACI 301). Göreceli olarak daha düşük su/çimento oranı (0,26-0,40) kullanılmalıdır çünkü fazla miktardaki su gözenekli sistemdeki boşlukların çimento hamuru ile tıkanmasına yol açacaktır fakat az miktarda su kullanılması da kıvamı
etkileyeceğinden sıkıştırma problemlerine yol açabilecektir (ACI 522R-10, 2010).

Geleneksel beton için geçerli olan su/çimento oranıyla basınç dayanımı ilişkisi geçirimli beton -poroz beton için geçerli değildir. Yüksek oranda su/çimento oranı agregalardan çimento pastasının akmasına neden olarak boşlukları doldurabilir, düşük su/çimento oranı ise agregalar arası adhezyon azalmasına yol açabilir. Doğru miktarda su içeriğinin, taze
haldeki geçirimli betonun agregaları arasından çimento pastasının akarak boşluk sistemine zarar vermeyecek ve avuca alındığında taze haldeki betonun top şekline getirebilecek miktarda olduğunu belirtmiştir.

Kimyasal Katkılar

Geleneksel betonda kullanıldığı üzere geçirimli betonda da bazı özel iyileştirmeler yapmak için kimyasal katkılar kullanılabilmektedir. Geçirimli betonun hızlı priz almasından dolayı özellikle sıcak havalarda priz geciktirici katkılar kullanılırlar. Soğuk havalarda ise priz hızlandırıcı katkılar (ASTM C494) kullanılabilirler. Geçirimli betonun donma çözülme direncini arttırmaya yönelik hava sürükleyici katkılar (ASTM C260) kullanılabilir. Ancak birden çok sayıda kimyasal katkının beton karışımına eklenmesinden önce, bu kimyasalların karışımının betonun üzerindeki etkilerini deneme karışımları üzerinde test edilerek doğrulanması, istenen taze ve sertleşmiş beton özelliklerinin sürekli bir şekilde sağlandığından emin olunması gerekmektedir.

Geçirimli Betonun Mekanik ve Fiziksel Özellikleri

Geçirimli Betonun Basınç Dayanımı

Geçirimli betonun yüksek oranda boşluk içermesinden ötürü genel olarak basınç dayanımı değeri düşüktür ve basınç dayanımı 3,5 MPa ile 28 MPa aralığında değişir. Ancak bu düşük değerler beton karışımına bazı katkı maddeleri eklenerek yükseltilebilir. Geçirimli betonun basınç dayanımı ile boşluk oranı arasındaki ilişki ters orantılıdır.

Boşluk İçeriği ve Birim Hacim Ağırlığı

Geçirimli beton, boyutları 2 mm ile 8 mm arasında değişen birbirleriyle bağlantılı büyük boşluklardan oluşmaktadır. Bu boşluklar; kullanılan karışım oranları, agrega tipi ve sıkıştırma derecesinden etkilenmektedir. Genellikle geçirimli betonda boşluk oranı %15 ile %35 arasında değişir. Geçirimli betonun yüksek oranda boşluklu oluşu dayanımını ve birim hacim ağırlığını oldukça düşürür.

Permeabilite (Geçirimlilik)

Geçirimli betonun en önemli özelliği, suyu boşluklarının arasından kısa sürede sızdırma kabiliyetidir. (Permeabilite Nedir?) Bu sızdırma özelliği ise sadece boşluk oranına bağlı olmayıp boşlukların boyut dağılımına, şekline, birbirleriyle bağlantısına ve boşlukların dolaşıklığına (tortuosity) bağlıdır. Literatürde geçirimlilik değerleri 0,003’ten 3,3 cm/s’ye kadar değişmektedir. Geçirimli beton-poroz betonun toplam boşluk içeriği kabaca üçe bölünebilir: birbirleriyle bağlantılı makro boşluklar, kapiler boşluklar ve bağlantısız boşluklar. Betona geçirimlilik özelliğini kazandıran birbirleriyle bağlantılı boşluklardır ve efektif boşluk içeriği olarak adlandırılırlar.

Poroz Asfalt Nedir? Poroz Asfalt Kaplama

Kaynak: Özgür Barış TOPÇU-GEÇİRİMLİ BETON TASARIMI VE ZEMİNKAPLAMA BLOKLARINDA KULLANIM OLANAKLARININ ARAŞTIRILMASI

Yüksek dayanımlı betonlardan en önemli farkı kırılma sırasında sünek davranış göstermeleridir. Yüksek dayanımlı betonlarda dayanım arttıkça malzeme gevrekliği artarken SIFCON, gösterdiği düşük geçirimlilik, yüksek durabilite, dayanım ve süneklik özelikleri ve yüksek oranda çelik tel içeriği ile sünek davranış göstermektedir. Çelik lifli betonlarda lif içeriği %2-%3 aralığında olmasına karşın SIFCON‘da yaklaşık 10 kat fazla lif kullanılabilmekte ve yüksek süneklilik elde edilmektedir. (Kompozit nedir?)

SIFCON matrisi için standart bir karışım hesabı bulunmamaktadır. Matrisin lifler arasında tıkanmalara mahal vermeden ilerlemesi ve boşluksuz yapıyı sağlamak için gerekli akıcılığa sahip olması gerekmektedir. Bunun için de ince agrega kullanılması önem taşımaktadır.

SIFCON-Çimento Bulamacı Emdirilmiş Lifli Beton yüksek oranlarda süreksiz ve dağınık çelik lifler kullanılarak üretilen çimento esaslı bir yapı malzemesidir. SIFCON içerisinde çimento, puzolan, su, süper akışkanlaştırıcı ve ince agrega kullanılarak hazırlanan bulamaç ile %5-20 oranında çelik lif kullanılarak oluşturulmaktadır. Lifli betonlarda %1-3 olan çelik lif oranından 10 kat fazla çelik lif konulması yüksek performans göstermesini sağlar.

SIFCON üretiminde ilk olarak lifler kalıba yerleştirilmekte daha sonra hazırlanan akıcı kıvamlı bulamaç kalıba dökülerek yapılmaktadır. SIFCON 4 temel özellik dikkate alınarak yapılır. Bunlar;

1. bulamacın dayanımı,
2. liflerin homojen dağılımı,
3. lif türü,
4. kullanılacak lif hacmidir.

Özel olarak tasarlanan bulamaçların basınç ve eğilme dayanımları SIFCON’un dayanıklılığını etkilemektedir. SIFCON’da kullanılan lif türü ve lif oranı eğilme dayanımı, enerji yutma kapasitesi ve darbe dayanımı özelliklerini önemli ölçüde değiştirmektedir. SIFCON’da dayanım özelliğinde en fazla etkiyi gösteren çelik lifler daha çok kullanılmaktadır. Farklı (boy/çap) narinlik oranında ve şekillerde olan çelik liflerden daha çok uçları kancalı olan lifler tercih edilir.

SIFCON’un Kullanıldığı Alanlar

SIFCON-Çimento Bulamacı Emdirilmiş Lifli Betonun kullanım alanları daha çok yapıların tamiri, güçlendirilmesi ve dayanım bakımından iyileştirme gereken yerlerdir. Bu gibi onarım işlerinde kullanılmak üzere ince plaklar aşağıda görüldüğü gibi uygulanarak hasarlı kirişlerin çevresi kaplanarak dayanım sağlanır.

Askeri depolarda ve özel kısımları ayırmak için kullanılan panel ve duvarların üretiminde kullanılmaktadır. SIFCON’un parçalanmaya, patlama yüklerine ve kurşun etkisine karşı yüksek performans göstermekte bu nedenle askeri alanda da çok tercih edilir.

Havaalanı pistleri ve çok ağır yükler bulunan depolama alanlarında iyi bir çözüm sağlar. Bu yerlerde uygulama çelik liflerin zemin tabakasına gelişigüzel olarak istenilen oranda serilmekte ve akıcı kıvamdaki bulamaç enjekte edilmektedir. Ağır hasar gören köprü, viyadük elemanlarında kısa sürede tamir ve kullanım imkanı sağlar. SIFCON yüksek enerji yutma ve darbe etkisine karşı direnci hidrolik yapılarda da tercih edilmesine sebep olmaktadır. İnce plakalar şeklinde üretimi yapılan SIFCON numuneler su yapılarında kaplama olarak kullanılabilir.

SIFCON’un Avantaj ve Dezavantajları

SIFCON’un Avantajları

• SIFCON-Çimento Bulamacı Emdirilmiş Lifli Betonda kullanılan liflerin etkisiyle eğilme dayanımı yüksek bir yapıya sahip beton oluşmaktadır.
• Darbe dayanımının yüksek olması ve patlama etkilerine dayanıklı olması koruma duvarlarında ve askeri binalarda kullanıma uygundur.
• Hasarlı yapıların (köprü, konut, hastane vb.) güçlendirilerek kısa sürede kullanıma hazır hale gelmesinde kullanılmaktadır.
• Düşük su/bağlayıcı oranı sayesinde sahip olduğu geçirimsiz yapısı SIFCON’un dayanıklılığını artırmaktadır.
• Donatı işçiliğinde azalma ve kolaylık sağlanır.
• SIFCON’da bulunan yüksek orandaki lifler ile etkin çatlak kontrolü sağlamaktadır.
• SIFCON sistemli bir çalışma ile seri üretim imkânı sunar.

SIFCON’un Dezavantajları

• SIFCON-Çimento Bulamacı Emdirilmiş Lifli Betonun üretim tekniği ve uygulaması özel bir yöntem gerektirdiği için üretimi zordur.
• SIFCON’da kullanılan malzemeler farklı özelliklerde olduğu için normal betona göre yüksek maliyet oluşmaktadır.
• SIFCON numunelerini oluşturmak için özel sızdırmazlık sağlayacak kalıplar gerekmektedir.
• Bulamaç yapısının yoğun lifler arasına girebilmesi için akıcı kıvamda dayanım özellikleri yüksek bulamaç tasarımı gerekir.
• SIFCON elemanları onarım güçlendirme işlemlerinde taşıyıcı eleman ile bütünlüğünü sağlamak için özel yapıştırıcı malzemeler gerektirmesi ve yüksek maliyet oluşmasına neden olur.

Güncel çimento fiyatlarına buradan ulaşabilirsiniz.

Kaynak: ADEM KILLI-KÜR ŞARTLARININ SIFCON’UN MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ,
Muhammed Ziya BİNGÖL SİFCON İLE ÜRETİLEN YOL BETONLARININ EĞİLME VE BASINÇ DAYANIMININ TAGUCHİ METODU İLE OPTİMİZASYONU

Cam elyaf genellikle 6-51 mm uzunluğunda ve 10-30 mikron çapındadır. Cam elyafın alkaliye dayanıklılığı, üretim sürecinde elyafa uygulanan bir kaplama malzemesi sayesinde elde edilmektedir. Püskürtme yöntemiyle uygulanan “GFRC” – “Cam elyaf takviyeli beton” için çimento harç karışımının ağırlığının %5 i kadar cam elyaf kullanılması optimum gerilme direncinin sağlanması için gereklidir. Üretim sürecine bağlı olarak karışımın içindeki cam elyafların kombinasyonu, elyafların arasında da yeterli bir bağ kuvveti oluşmasını sağlayarak elyafların kopmasını önlemektedir.

GFRC‘nin teknik özellikleri katmanların üst üste uygulama sırasına göre veya cam elyafların karışımdaki dağılımına  göre değişmektedir. Ortak özellikler paslanmazlık, düşük termal genleşme katsayısı gibi özellikleri içermektedir. En önemli özellik normal betona göre kalınlığın azaltılmış olmasıdır. Bu özellik sayesinde malzeme hafif olmakta ve bu sayede binaya daha az ölü yük bindirerek binanın taşıyıcı sisteminde tasarruf edilmesini sağlamaktadır. İnce bir bileşen, sert haldeyken çatlamaması için yüksek çekme dayanımına sahip olmalıdır. Çatlaklar erken aşamalarda veya paneller taşıyıcı sisteme monte edildikten sonra ortaya çıkabilmektedir. Cam elyaf, bu ince bileşendeki tek güçlendirme öğesi olduğu için GFRC-Cam elyaf takviyeli beton karışımlarının görece yüksek hacimlerde cam elyaf içermesi önemlidir.

Cam elyaflar karışıma devamlı uzunlukta veya kesilmiş olarak eklenebilmektedir. Genellikle GFRC-Cam elyaf takviyeli betonun mimari kullanımında üretim istenilen kalınlığa ulaşılana kadar ince tabakalar halinde cam elyaflar ve karışımın üst üste uygulanması ile yapılmaktadır. Her bir katmandaki cam elyaf dağılımı ve katman uygulama sıralaması, istenilen fiziksel ve mekanik özelliklerin sağlanması için kontrol edilmektedir. GFRC-Cam elyaf takviyeli beton panellerin tasarımı; çekme gerilimi, baskı gerilimi ve kesme gerilimi karşısında gösterdiği temel özelliklere ve ısısal ve nem kaynaklı değişimler karşısında tahmini davranışlarına dayanmaktadır. Dış yüklerin şiddetine bağlı olarak GFRC katman aşamalı olarak bozulmaya uğrayabilmekte fakat tamamen kırılmamaktadır.

GFRC- Cam Elyaf Katkılı Beton Uygulama Alanları

GFRC-Cam elyaf takviyeli beton çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır, fakat en yaygın kullanımı cephe kaplaması gibi mimari uygulamalardır. GFRC-GRC‘nin sahip olduğu üstün özellikler bu malzemeyi cephe kaplaması alanında öne çıkarmıştır.

GFRC genellikle cephe elemanı olarak kullanılan büyük ve hafif panellerin üretiminde kullanılmaktadır. Bu paneller sadece kendi yüklerini, sismik yükleri ve rüzgar yüklerini taşımak üzere tasarlanmaktadır. GFRC- Cam Elyaf Katkılı Beton, normal betondan daha düşük yoğunluklu değildir. Bu paneller GFRC-GRC katmanın inceliği dolayısıyla hafif olarak nitelendirilmektedir. Cephe panelleri, paneli taşıyan ve binaya bağlantı noktaları içeren taşıyıcı çelik çerçevelerle üretilmektedir.

GFRC-Cam elyaf takviyeli betonun estetik özellikleri ve esnekliği tasarımcıların, çeşitli şekiller ve dokularla yaratıcı tasarımlar yapmalarına olanak sağlamaktadır. Ayrıca malzemenin uzun ömürlülüğü ve dış etkenlere karşı dayanıklılığı, yüksek kaliteli ve mali açıdan verimli cephe kaplama sistemlerinin tasarımına imkan vermektedir. GFRC-Cam elyaf takviyeli beton paneller hafif olmaları sebebiyle binaya aşırı yük bindirmemekte ve montaj sürecini kolaylaştırmaktadır. GFRC-Cam elyaf takviyeli beton panel bitişlerine, doğal malzeme görünümü verilebilmektedir. GFRC’nin mimari kullanımı cephe kaplaması, silmeler, kemerler, kubbeler, ses bariyerleri gibi uygulamaları kapsamaktadır.

GFRC‘nin renk, doku, şekil ve yüzey bitişi bakımından çok yönlü bir ürün olması, tarihi binalarda özgün elemanların tamiri ve iyileştirilmesi açısından GFRC‘yi ideal bir malzeme haline getirmektedir. Tarihi binalara ek olarak inşa edilecek yeni yapılarda tarihi binanın tasarım özelliklerinin kullanılmasına da imkan vermektedir GFRC dış etkenlere karşı dayanıklılığı ve doğal malzemeyi taklit etme özelliği sebebiyle peyzaj düzenlemelerinde de kullanılmaktadır.

Yapısal olarak GFRC, sprey uygulama ile kolonların güçlendirilmesinde, mevcut cephe duvarlarının cam elyaf file ve sprey GFRC uygulama ile iyileştirilmesinde kullanılmaktadır. Binaya aşırı yük bindirmemesi sebebiyle, yüzeyi cam olmayan mevcut cephe duvarlarının üzerine, binanın taşıyıcı sistemine monte edilerek kaplanabilmektedir.

Kanallar, kanalizasyon, borular gibi altyapı ürünlerinde de, gözenekliliğinin az olması sebebiyle sıradan betona göre kimyasallara ve suya daha dayanıklı olan GFRC tercih edilmektedir.

Kaynak: Mimar Karçiçek Tutku TEKİN -CAM ELYAF KATKILI BETON CEPHE PANELLERİNİN İNŞA EDİLEBİLİRLİK KRİTERLERİ AÇISINDAN İNCELENMESİ

Günümüzde farklı özelliklere sahip Polikarboksilat (PCE) esaslı beton katkıları üretilmektedir. Bu katkılar sağladığı olumlu etkilerin yanı sıra beton karışımlarında olumsuz etkilerin oluşmasına da neden olabilmektedir. Taze ve sertleşmiş betonun özelliklerini etkileyen parametreler kullanılan çimento, Polikarboksilat (PCE), malzemelerin karışım oranı, sıcaklık gibi faktörlerden oluşmaktadır. Çimentodan kaynaklanan faktörler, çimentonun ana bileşenlerinin miktarı ile kimyasal bileşenlerinin yapısı (C3A ve C4AF miktarı ve C3A’nın kristal yapısı), çimento tanelerinin boyutu, klinkere eklenen alçının türü, çimentodaki alkali ve alçı miktarına bağlı olabilmektedir.

Polikarboksilat (PCE)’ ye bağlı etkenler ise ana zincir uzunluğu, yan zincir sayısı ve uzunluğu, molekül ağırlığı, moleküller arası bağ yapısı, kimyasal bileşimi, yoğunluğu, adsorpsiyon özelliği, beton karışımına eklenme şekli oldukça önemlidir.

Süperplastikleştiriciler, macun ve diğer uygulamalarda aglomera hidrat çimento partiküllerini dağıtarak betonun işlenebilirliğini arttırmak için beton karışımlarına eklenebilecek önemli bir kimyasal katkı sınıfıdır.

Betonun mukavemeti, eklenen su miktarı veya su-çimento (w/c) oranı ile ters orantılıdır. Ancak, su miktarı çok düşük olduğunda, beton karışımı işlenemez ve karıştırılması zor olabilir. Bu nedenle, bir süperplastikleştiricinin ana işlevi, çimento macunlarının akışkanlığını kaybetmeden w/c’de bir düşüş sağlamaktır, bu da daha yüksek mukavemet ve daha iyi beton dayanımı ile sonuçlanmaktadır.

Tarak şekilli Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar kopolimerleri, negatif yüklü omurga ve aşılanmış yan zincirlerden, tipik olarak polietilen glikolden oluşur. PEO yan zincirleri suda asılı çimento partikülleri arasında sterik bir engel yaratır. Bu eşsiz mekanizmayla Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar süperakışkanlaştırıcılar polikondensatlara kıyasla üstün dağılma kuvveti sergiler. PCE moleküllerinin kolaylıkla ayarlanabilen yapısal parametreleri olduğu için, Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar uzun süre çökmelerden koruyabilme (>2 saat) , yüksek akış hızı ( Saratto kan etkisi) ve çok düşük su/çimento oranlarında (w/c 0,25) etkinlik gibi birçok farklı amaca uygundur.

Son zamanlarda araştırmacılar, Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar‘ın agregaların etrafına beton kirlenmesine neden olan killere karşı güçlü bir duyarlılığa sahip olduklarını ve işlenebilirlikte bir kayba neden olduğunu bulmuşlardır. Sonuç olarak, dağılma kuvveti kil varlığında önemli ölçüde azalır. Kil, tabakalı veya tabakalı silikatlı, yapışma ve plastisiteye sahip mineral bir agregadır. Agregadaki kil minerallerinin varlığı, Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar’ nin su azaltıcı etkisini azaltabilir ve genellikle betondaki akışkanlığın hızlı bir şekilde azalmasına yol açabilir. Bu, Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcıların zayıf “kil toleransı” olarak adlandırılır. Bu etkiler sebebi ve farklı kullanım amaçları göz önüne alındığından kimyasal olarak farklı çok çeşitli Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar üretilip piyasaya sürülmüştür.

Kimyasal olarak farklı PCE’ ler üretilirken farklı monomerler de kullanılmıştır. Kullanılan bu farklı monomerler;

• MPEG tipi PCE ler,
• APEG tipi PCE ler,
• VPEG tipi PCE’ ler,
• TPEG tipi PCE’ ler,
• HPEG tipi PCE’ ler,
• XPEG tipi PCE’ ler,
• PAAM tipi PCE’ ler,

Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcılar süper akışkanlaştırıcılar için en çok kullanılan yan zincir polietilen oksit (PEO)’dir. Bununla birlikte PEO yan zincirinin killerin alümina silikat tabakaları arasında kolaylıkla araya girdiği bilinmektedir. Sonuç olarak süper akışkanlaştırıcı, çimento yüzeyine adsorbe etmek yerine kil ile kimyasal emiş yolu ile tüketilir. Bu etki Polikarboksilat (PCE) Süper Akışkanlaştırıcıların akışkanlaştırma kabiliyetini azaltır.

Kaynak: Zeynep ÖZSERÇE HASTE-KİLLİ AGREGALARDA KIVAM KORUYUCU OLARAK KULLANILACAK POLİKARBOKSİLAT İÇERİKLİ BETON KATKI MALZEMESİ SENTEZİ VE PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Ağır Betonlar Nerelerde Kullanılır?

Ağır betonlar, yapılarda kayma ve devrilmeye karşı önlem almak için de tercih edilir (Baradan vd., 2015). Ancak son yıllarda ise ağır betonlar daha çok tıp, askeri, sanayi, nükleer enerji alanlarında radyasyonun zararlı etkilerinden canlıları korumak için kullanılmaktadır. Bir kaynaktan ışının yayılması önlenmediği zaman bu ışınların
canlılara giriciliği çok kolay olmakta ve canlıya zarar vermektedir. Radyoaktif ışınları beton gibi malzemelerle yayılması önlenmektedir. Nükleer santrallerde α, β, γ, x ışınlarının ve nötron parçacıklarının canlılar üzerinde olumsuz etkiler oluşturmaktadır.

Canlıları bu ışınlarda korumak için yalıtım yapılması gerekmektedir. Canlılar için tehlikeli olan bu ışınlarda korunmak için birim hacim ağırlığı fazla olan malzemeler kullanılmaktadır. Ağır betonlar birim hacim ağırlıkları sayesinde x ışınlarından, bünyesinde suyun bulunmasından dolayı da hidrojen ve oksijenin düşük ve orta enerjili nötronların ışınlarını durdurmada etkili olmaktadır. Ağır betonlar, radyasyona karşı korunmada kullanılan normal betonlardan daha ince eleman kesitleri kullanılmasını sağlamaktadır. Radyasyona karşı koruyucu malzeme olarak kurşunda kullanılmaktadır.

Kurşunun nötronlara karşı yalıtımı ağır betona göre daha düşük olması ve maliyetinin yüksek olmasından dolayı radyasyon soğurmada ağır betonlar kurşuna göre daha çok tercih edilebilmektedir.

Birim hacim ağırlığı fazla olan agregaların kullanıldığı ağır betonların karışımlarında en önemli konu su-çimento oranının belirlenmesidir. Ağır yoğunluğa sahip agregaların kıvamı yüksek betonlarda segregasyon oluşabilmektedir. Karışım için belirlenen su-çimento oranının radyoaktif geçirimsizlik için yüksek, rötreden dolayı oluşacak çatlakların meydana gelmemesi için de az olması gerekir.

Ağır Beton Üretiminde Kullanılan Agregalar

TS EN 1097-6’ya göre birim hacim ağırlıkları 3000 kg/m3’den büyük olan agregalar ağır agrega olarak sınıflandırılmaktadır. Bu agregalar doğal ve yapay olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Doğal ağır agregalar; barit, magnetit, hematit, limonit, geotit, ilmenit, viterit kökenlidir. Yapay ağır agregalar; demir parçaları, ferrosilikon ve ferrofosfor olarak isimlendirilebilir.

Betonun içerisinden geçen ultrasonik sesin hızı ile betonun basınç dayanımı hakkında direkt bir ilişki yoktur. Fakat betonun yoğunluğu ile alakalıdır. Yoğunluğu az olan bir betonda (boşlukları fazla olan beton), ultrasesin betonun bir yüzeyinden diğer yüzeyine ulaşma süresi daha uzundur. Başka bir deyişle betonun içerisindeki boşluk arttıkça, ultrasonik geçiş hızı yavaşlar; betonun içerisindeki boşluk azaldıkça, ultrasonik geçiş hızı da artar.

Betonun yoğunluğu ile basınç dayanımı arasında doğru orantılı bir ilişki vardır. Su/çimento oranı yüksek olan betonlar daha çok kapiler boşluğa sahip olduğundan, yoğunluğu ve basınç dayanımları da düşük olur. Bu durumda dolaylı yoldan ultrasonik geçiş hızı yöntemiyle beton basınç dayanımı belirlenebilir.

Ultrasonik dalga hızı şu uygulamalar için kullanılabilir;

• Yapı elemanı içindeki betonun tek düzelik değerlendirilmesinde,
• İç boşluklar ve çatlakların konumlandırılmasında,
• Bozulma şiddeti tahmininde,
• Beton veya yapı malzemesi olarak kullanılan doğal taşlara hasar veren yangın derinliğinin tahmininde,
• Çatlak onarımının etkinliğinin değerlendirilmesinde,
• Betonun erken yaşta dayanım tahmininde (Korelasyon yardımıyla),

Ultrasonik geçiş hızı cihazının okuma yapacağı yüzey pürüzsüz olmalıdır. Test yöntemi, tamamen tahribatsızdır ve zamanla UPV değişikliklerini belirlemek için farklı zamanlarda aynı noktada deneyleri tekrar etmek mümkündür.

Baca filtrelerinde toplanan Silis dumanı, fabrikasyon üretimi sırasında açığaçıktığı şekilde, sulandırılarak, sıkıştırılarak, ya da topak şeklinde piyasada kullanım amaçlı sunulmaktadır. Beton içerisinde kullanılan çimento veya diğer katkı maddeleri gibi torbalama yöntemi ile de kullanım ve satışı mümkündür.

Çimentoya göre daha ince dane yapısına sahip olan silis dumanının, nakliyesi, saklama koşulları ve kullanımı esnasında özel itina gerektirmektedir. Yapılan araştırmalara göre, genel olarak ağırlıkça %40 ile %60 oranlarında su ile veya ihtiyaç halinde akışkanlaştırıcılar ile birlikte kullanılabilinir. Çimentonun rengine benzer silis dumanı şekilde gri tonlarında renge sahiptir. İçeriği gereği demir oksit olarak fazlalık söz konusu ise rengi kahverengi olarak da görülebilir. (Çimento türleri)

Birim ağırlık olarak, gevşek birim ağırlığı 130 ile 430 kg/m3 olarak değişkenlik gösterebilir. Bu değerler alaşım ve elde edilen kaynak türüne göre değişir. Yapısı itibari ile silis dumanı genel olarak düzgün pürüzsüz yüzeyli, küresel ve camsı özelliklere sahiptir. Bu özellikleri sayesinde, beton içerisindeki hava boşluklarını rahatlıkla doldurabilir.

Silis Dumanı Betona Etkisi

Silis dumanının çimento tanelerinden daha küçük ve ince olması sebebiyle, beton karışımı esnasında, silis dumanı tanecikleri çimento taneciklerinin arasına girerek, mevcut olan boşlukları doldururlar ve bu boşluklarda sıkışmış durumda olan suyu dışarıya doğru iterler. Böylelikle taze beton içerisinde çimento hamurunun kıvamı için etkili olmaya başlarlar. Bu durum elbette ki taze betonun kıvamı üzerinde olumlu yönde etki yapacaktır. Ancak, her katkı maddesinde olduğu gibi silis dumanının olumlu etkilerin yanında olumsuz etkileri de söz konusu olmaktadır.

Çimento taneleri arasına giren silis dumanı tanecikleri bu alanda geniş yüzey alanları oluşturmaya çalışacak ve bu durumda beton karışımı için su ihtiyacı ortaya çıkacaktır. Bu durum beton kıvamını olumsuz yönde etkileyecektir. Bu sebeple silis dumanı oranı belirli deneysel çalışmalar ve hesaplamalar sonucunda tayin edilmelidir. Yapılan sayısız deneysel çalışma ve hesaplamalar sonucu çimento oranının %5’i kadar kullanılan silis dumanının betonun su ihtiyacını fazla etkilemediği kanıtlanmıştır. Bu orandan daha fazla silis dumanı kullanımı, kullanılan oranla doğru orantılı olarak beton karışımının su ihtiyacını artıracaktır.

Kendiliğinden yerleşen betonlarda bilindiği gibi s / ç oranı düşüktür. Bu tür özel betonlarda silis dumanı kullanımı betonun içerisinde yapışkanlık özelliğini artıracaktır. Buna bağlık olarak, fazla su miktarı dışarı atıldığından ve s/ç oranı düşük olduğundan iç terlemenin de önüne geçilecektir. Terleme tamamen durduralamasa bile büyük oranda yavaşlayacaktır (Yeğinobalı, A.,2009., Özdemir, E., 2006).

Taze betonda kimyasal reaksiyonlar devam ettiğinden ve akışkanlık olduğundan dolayı, beton içerisindeki su genellikle iri agrega danelerinin alt kısımlarında toplanmaya çalışır ve bu yönde hareketine devam eder. Bunun sonucunda çimento hamuru ile agregalar arası ara yüzeyde s/ç oranı yükselecektir. Sonuç olarak boşluk yüzdesi artacaktır. Silis dumanı kullanımı ile bu boşluk yüzdesi minimum orana düşürülmektedir.

Silis Dumanı Katkılı Beton

Silis dumanı, mineral katkılar puzolanik özelliklerinden dolayı, çimento miktarının belirli oranlarında kullanıldıklarında taze betonda ortaya çıkan hidratasyon ısısını büyük oranda düşürmeye yardımcı olurlar. Puzolanik özellikteki silis dumanı kullanımında da hidratasyon ısısı büyük oranda düşecektir. Ancak silis dumanı kullanımı, diğer puzolanlara göre başlangıçta değişiklik gösterebilir. Silis dumanı kullanımı başlangıçta ısı artışına sebep olabilir. Bu ısı artışı silis dumanının çimento hidratasyonunu hızlandırması olarak gösterilebilir. İlerleyen safhalarda çimento bazında ısının yayınma hızını arttırsa da betonun ileri yaşlarında çimento bazında açığa çıkan ısıyı azalttığı kanıtlanmştır.

Hidratasyon ısısını geç düşürmelerinden dolayı, silis dumanı kullanılan betonlar genel olarak daha geç prizini alırlar. Akışkanlaştırıcılar ile birlikte kullanımı da priz süresini belirli oranda etkilemektedir. Silis dumanı katkı miktarı arttıkça priz süresi de artacaktır. Bu sebeple kendiliğinden yerleşen betonlar gibi özel sınıf betonlarda, kullanılacak silis dumanı oranı önceden deneysel çalışmalarla mutlaka belirlenmelidir.

Silis dumanı, kendiliğinden yerleşen betonlarda tek başına kullanılabildiği gibi, farklı mineral katkılar ile de kullanılabilinir. Bahsi geçen mineral katkılar, uçucu küller, granüle yüksek fırın cürufu olarak gösterilebilmektedir.

Silis Dumanının Taze Beton Özelliklerine Etkisi

Silis dumanı taze beton kıvamında, betonun işlenebilirliğini artıran dolayısıyla çimento hamurunun kıvamını etkileyen mineral katkı maddesidir. Her katkı maddesinde olduğu gibi, ihtiyaç fazlası olarak kullanıldığında betonun kıvamını olumsuz yönde etkileyecektir.

Fazla dozaj ile silis dumanı kullanımı gerçekleştiğinde akışkanlaştırıcı ilave katkılar kullanmak ihtiyacı doğacaktır. Kullanılacak olan akışkanlaştırıcılar, türüne, kullanılan silis dumanı miktarına ve s /ç oranına bağlı olarak değişkenlik gösterebilir. Silis dumanının dane özelliklerinden ve kimyasal özelliklerinden dolayı beton içerisinde jel oluşturarak yapışkan bir hal alarak, betonunu ayrışma olasılığını en aza indirirler. Böylelikle segregasyon ihtimali düşecektir.

Silis dumanı agregalar arasında serbest olarak bulunan suyun büyük bölümünü bağlarlar. Bunun dışında kalan suyu, agregalar arasını dolduran silis dumanı taneciklerini dışarıya iterler. Bu boşlukları doldurarak serbest suyu bağlayan silis dumanı, suyun beton yüzeyine çıkmasını yavaşlatır ve katkı miktarına bağlı olarak terleme büyük oranda azaltılır. Diğer taraftan terlemenin azaltılmasına bağlı olarak, beton yüzeyinin düzleştirilmesi işleminde (tesviye) olumsuz etki edecektir.

Tüm özellikleri ile birlikte silis dumanı betonun geçirimlilik özelliğini azaltmaktadır. Önce tanecik yapısı sebebiyle beton içindeki boşlukları muazzam şekilde doldururlar, fazla suyu dışarı iterler, hidratasyon ısısını düşürerek terlemenin önüne geçerler, ayrışma direnci oluşturarak segregasyon riskini en aza indirirler.

Silis Dumanının Sertleşmiş Beton Özelliklerine Etkileri

Silis dumanı kullanımının sertleşmiş beton üzerindeki en önemli etkisi basınç dayanımını artırmasıdır. Taze haldeyken beton içerisindeki boşluğu minimum seviyeye indiren silis dumanı böylelikle geçirimlilik özelliğini de azaltmaktadır. Terlemenin önüne geçerek fazla su kaybını engelleyen silis dumanı tüm bu etki ve özelliklerinden dolayı beton basınç dayanımını olumlu yönde etkilemektedir. Basınç dayanımının artması sadece silis dumanı oranına bağlı olmamakla birlikte, kür şartlarının da yerine getirilmesi ile ilgilidir.

Silis dumanı kullanımından en üst düzeyde yararlanabilmek için özellikle 7 günlük kür bakımı mutlaka yapılmalıdır. Şantiye ortamında yaz mevsimi şartları hakim ise mutlaka beton sulanmalı ve içerisindeki suyun kaybının önüne geçilmesi gerekmektedir. Kış mevsiminin hakim olduğu durumlarda ise beton içerisindeki serbest suyun donmaması adına beton ısıtılmalı ya da çeşitli yöntemlerle koruma altına alınmalıdır. Beton basınç dayanımının artması ile birlikte, çekme ve eğilme dayanımları da artacaktır. Bu artış yavaşlayan bir periyot oluşturarak devam eder. Bu dayanımların oluşmasında silis dumanı oranı ve bununla beraber akışkanlaştırıcı kullanımı önem arz etmektedir. Deneysel yöntemlerle elde edilen bu oranlar aşıldığında beton basınç
dayanımı olumsuz yönde etkilenecektir.

Kaynak: Ahmet KEÇECİ- KENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN BETONLARDA SİLİS DUMANI KULLANIMININ, BETON BASINÇ DAYANIMINA VE ADERANSA ETKİLERİ

Tuzlu suyla temas halinde olan betonlarda, beton boşluklarına çözünmüş halde giren tuz konsantrasyonu, ıslanma-kuruma ile birlikte giderek artmaktadır. Tuz konsantrasyonunun %4-5 seviyelerine ulaşması halinde tuzların kristallenmesi etkili olmaktadır. Tuzlu suların beton boşluklarına girmesi sonucu, tuzlu sular boşluklarda kristalleşerek don etkisinde olduğu gibi genleşmeye neden olabilir. Kristal suyu içeren tuzların molar hacmi çözelti içinde kapsadığı hacimden çok daha yüksektir. (Betonarmede Zamana Dayanıklılık)

Beton bünyesine giren tuzların zararlı etkileri şu şekildedir;

1. Beton içerisine giren tuzların (başta CaCl2 ve NaCl olmak üzere) higroskopik karakterleri sebebiyle betonun su ile doygunluk derecesi artar.
2. Beton bünyesine giren tuz konsantrasyonu üniform bir dağılım göstermeyerek yer yer farklı olmaktadır. Kapiler boşluklar içinde meydana gelen osmotik basınçda bu fark nedeniyle artar.
3. Suyun kısmen uzaklaşması ile beraber beton bünyesine giren tuzlu suların doygun hale gelmesiyle kristaller oluşur.

Birçok faktör, uçucu küllerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özelliklerinin değişiklik göstermesinde rol oynar. Bu faktörleri kısaca özetleyecek olursak; kömürün yanma şartları, bileşimi, emisyon kontrol cihazının tipi, verimliliği ve son olarak da atma yöntemleridir. Bu sebeplerden ötürü uçucu küllerin bileşimi ve çevreye verdikleri etkileri değişiklik gösterebilir. Fakat uçucu küllerin bazı ortak özellikleri mevcuttur. Bunlar; uçucu küller camsı, küçük, oyuk yapılı, tane boyutu 0,01-200 μm aralığında ve yoğunluğu 2,1 ile 2,6 g/cm3 arasında değişkenlik gösteren, yuvarlak şekilli, gri renkli ve çimento inceliğinde malzemeler olmalarıdır. Uçucu küllerin yüzey alanı çok yüksektir. Ayrıca, uçucu küller boş küresel mikro yapılarından ötürü ısısal ve elektriksel iletkenlikleri çok düşüktür. Bundan dolayı uçucu küller iyi bir yalıtıcıdırlar.

Uçucu Küllerin Kullanım Alanları

İnşaat alanında birçok yerde uçucu kül kullanılması ile termik santrallerde atık malzeme olarak elde edilen ve çevre için sorun oluşturan bu atık malzemenin oluşturacağı sorunlar ortadan kaldırılmış oldu. Uçucu küller, yol yapımında, zemin stabilizasyonunda, dolgu ve enjeksiyon işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. (Çimento türleri)

Uçucu Kül İçeren Betondan-Harçlardan Beklenen Özellikler

Uçucu külün betonda kullanılması betonunun birçok özelliğini iyileştirmektedir. Bunlar;

• Uçucu kül taneciklerinin ince ve küresel şekilde olmalarından dolayı betonda kusma ve segregasyonu azaltan etki yapar.
• Uçucu külün beton karışımında çimento miktarı kısmi olarak azaltılarak yerine kullanılması sonucunda betonda kullanılan suyun uçucu kül kullanılmayan beton su ihtiyacına göre aynı slump değeri için betonda kullanılacak su miktarını azaltmaktadır. Suyun azalmasında ki en önemli sebep uçucu külün taneciklerinin inceliğidir. Normalde taneciklerin inceliğinin artması karışımın su ihtiyacını yükseltirken, uçucu küllerin küresel şekillerinden dolayı içsel sürtünme azalacak ve dolasıyla su ihtiyacında azalma olmaktadır. Ayrıca, bu özelliklerinden dolayı betonun işlenebilirliğini de olumlu yönde etkilemektedir.
• Puzolanik malzeme (Puzolan Nedir?) içeren betonlar için priz süreleri uzundur. Bundan dolayı, uçucu kül içeren betonlarında priz süreleri normalden daha uzundur.
• Portland çimentosunun hidratasyonu sonunda meydana gelen kalsiyum hidroksit ile uçucu kül arasında kimyasal reaksiyonlar meydana gelir. Bu reaksiyonlar çimentonun hidratasyon işleminden daha uzun bir sürede meydana gelir. Bundan dolayı uçucu kül içeren betonların hidratasyonunun gerçekleşmesi geç olur. Bu özelliğinden dolayı uçucu küller kütle betonlarında yaygın olarak kullanılır.
• Yapılan bilimsel araştırmalara göre uçucu kül içeren betonun ileriki yaş dayanımının yüksek olduğu ve su emme özelliğinin daha az olduğu anlaşılmıştır. Aşağıda uçucu kül içeren betonun, taze ve sertleşmiş haldeki beton özelliklerine etkisi özetlenmiştir.
  • • • Taze Beton Özellikleri——Etkisi
        Su İhtiyacı                           Azaltır
        Segregasyon                        Azaltır
        İşlenebilirlik                       Artırır
        Priz Süresi                           Artırır
        Terleme                               Azaltır
      • Sertleşmiş Beton Özellikleri——Etkisi
        Erken Yaş Dayanımı                      Azaltır
        Permeabilite                                    Azaltır
        Alkali Agrega Reaksiyonu             Azaltır
        Sülfat Direnci                                  Artırır

Kaynak: Kenan TOKLU-NANO BOYUTTA MODİFİYE EDİLMİŞ YÜKSEK HACİMDE UÇUCU KÜL İÇEREN ÇİMENTO ESASLI KOMPOZİTLERİN BETON ONARIM MALZEMESİ OLARAK KULLANILMASI

Yüksek Fırın Cürufu

Endüstriyel demir çelik ve metallerin üretimi sırasında üretilecek asıl ürünün dışında, yan ürünler meydana gelmektedir. Yan ürün olarak elde edilen bu malzemelerin depolanması büyük hacimlere ulaştığından sorun olmakta, çevre ekosistemine zarar vermektedir. Malzemelerin yapısal özellikleri araştırıldığında bir kısmı belirli oranlarda yapı endüstrisinde kullanılabilmektedir. İnşaat sektöründe cüruf, çimentonun üretimi sırasında, çimento ile ikame edilerek beton üretiminde, ince agrega ile ikame edilerek yine beton üretiminde cüruflar kullanılmaktadır. Alışılagelen demir, çelik üretiminden yan ürün olarak ortaya çıkan cüruflar, kristalize yapıları sebebiyle ham durumda puzolanik özelliğe sahip olmadıklarından beton ve çimento sektöründe tercih edilmezler. Önem arz etmeyen yol yapımındaki betonlarda kullanılırlar. Modern endüstriyel demir çelik üretiminden ortaya çıkan cüruflar, camsı (amorf) yapıda oldukları için çimento ve beton üretimlerinde kullanılmaktadırlar. (Çimento çeşitleri ve özellikleri)

Yüksek fırın cürufu demir çelik endüstrisinde yan ürün şeklinde elde edilip, beton sektöründe kullanılması doğal çevrenin korunmasına fayda sağlamakta olup, yüksek fırın cürufu öğütülmemiş halde beton teknolojisinde iri agrega olarak kullanılmakla birlikte beton üretiminde çimento ile yer değiştirilerek de kullanılmaktadır. Bu sayede CO2 salınımı yüksek oranlarda azaltılabilmektedir.

Yüksek fırın cürufunun oluşum sıcaklığı 1400-1600 °C’dir. Fırından çıkarılan cüruf yaklaşık olarak 1400–1600°C sıcaklığa sahip olduğundan, kullanım öncesi soğutulması gerekmektedir.

Yüksek fırın cürufu (YFC)’ler genellikle dört farklı şekilde katılaşır. Bunlar; kaplarda veya döküm yataklarda cürufun katılaştırılmasıyla elde edilen havada soğutulmuş cüruf, suda soğutulmuş granüle cüruf, köpürtme ile yüksek poroziteli su yapıları pomza cürufu, ısı yalıtımı için hava ya da buhar basılmış cüruf yünüdür

Yüksek fırın cüruflarının (YFC) tipi G ve H şeklinde belirtilir. Bu tiplerin belirlenmesinde cürufun kimyasal kompozisyonu ve ürün tipi belirleyici iki ana unsurdur.

G tipi ergimiş halde bulunan yüksek fırın cürufunun hava ortamında veya su miktarı az olan ortamda soğutulması sonucu tane boyutları çok ince şekline getirilen camsı yapıda, puzolanik özellik bakımından düşük seviyede olan bir tiptir.

H tipi ise sıvı şeklinde bulunan cürufun hava ve su kullanılarak söndürülen veya suyla doyurulan ve öğütme işlemi sonucu çok ince taneler haline getirilen puzolanik özellik bakımından kısmen daha yüksek ürün tipidir. Yüksek fırın cürufunun Tip H çeşidi camsı madde oranı bakımından yüksek olup çok hızlı bir şekilde soğultulduğu için düzensiz yapı fazladır ve bundan dolayı daha reaktiftir. Yüksek fırın cürufunun puzolanik aktivitelerinde kalsiyum içeriğine ek olarak, camsı madde bileşimi, tane boyutu ve özellikleri önemli rol oynar. Cürufun tane boyutundaki küçülmeler betonun erken yaştaki dayanımı olumlu etkiler. Tane boyutu 45 μm ve üstünde olan cüruf taneciklerin hidratasyonunda zorluklar olacağı için betonun dayanımına olumlu etki etmeleri beklenemez.

Yüksek fırın cürufu inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılan bir atık malzemedir. Yüksek fırın cürufu, beton karışımlarında çimento yerine kısmi olarak kullanılır. Yüksek fırın cürufu içeren betonların erken yaş dayanımları düşük ve ileriki yaş dayanımları yüksektir. Ayrıca, betonda işlenebilirliği arttırır, priz süresini uzatır, su ihtiyacını ve hidratasyon ısınını azalttığı bilinmektedir. Yüksek fırın cürufunun terleme ve hidratasyon hızını azaltıcı yönde etki ettiği, taze betonun işlenebilmesini arttırdığı, çimento hamurunun prizini uzattığı, sertleşmiş betonda ise durabilite değerlerini kuvvetlendirdiği bilinmektedir.

Yüksek Fırın Cürufu Nasıl Üretilir?

Yüksek fırınlar, demir madenlerinin kok ve kireç taşıyla birlikte ergitilmesinde kullanılır. Kapasitelerine göre ise 30-90 m yüksekliğinde bulunan dikey ergitme fırınlarıdır. Fırınlarda en çok kullanılan yakıt kok kömürüdür. Demir cevherinin yabancı maddelerden arındırılması için kalker taşı demir cevherle yüksek fırına üstten katılmaktadır. Karbon kok kömüründen, oksitler demir cevherinden açığa çıkar ve bunların reaksiyonunda karbondioksit ve karbon monoksit birleşimi olarak fırından çıkar. Geride cüruf ismi verilen malzemeler kalır. Bu malzemeler eriyik halde demir, kireç, kül, silis, alümin, karbon, mangan, fosfor ve sülfürdür. Demir ve cüruf yoğunlukları farklı olduğu için ayrı çıkışlarla dışarı alınmaktadır.

Eriyik haldeki cüruf bir vibrasyon plakası üzerine dökülür. Genleşen cüruf su püskürtülerek soğutulur. Buradan da yaklaşık 1 m çapında çıkıntıları olan dönen bir tambura aktarılır. Granülasyon elde edilmesi tambur vasıtasıyla havaya fırlatılan cüruf havadaki çok hızlı soğuma sayesinde sağlanır. Cüruf oluşumunda ton başına yaklaşık 1 m3 su kullanıldığından cüruf yapısında yaklaşık %10 miktarda su içermektedir.
Cüruflar granüle hale getirilirken yapısında bulunan su, kurutucu değirmenlerde kurutulur ya da filtreli havuzlarda süzülmektedir. Yüksek fırın cürufları değirmenlerde çimento inceliğinde öğütülerek bağlayıcılık özelliğine kavuşabilmektedirler. Yüksek fırın cürufu öğütülerek, sodyum silikat, sodyum hidroksit veya kalsiyum hidroksitle veya Ca(OH)2 ile reaksiyona girdiğinde hidrolik özelliği bulunmaktadır. Bundan dolayı öğütülmüş yüksek fırın cürufu, cüruflu çimentoların yapısında, mineral katkı maddesi kullanılır veya çimento yerine ikame edilerek beton teknolojisinde kullanılmaktadır

Yüksek Fırın Cüruflu Beton

Yüksek fırın cürufunun çimento yerine belirli oranlarda ikame edilmesiyle üretilen betonların erken yaşlardaki beton dayanımlarının düşük olduğu zamanla dayanım kazanma hızının artmakta olduğu, yüksek fırın cürufu ikamesiz üretilen betonlardan daha yüksek nihai basınç dayanımlarına sahip olduğu görülmektedir. Betonların karışımlarında yüksek fırın cürufu bulunanların eğilme dayanımları geç yaşlarda hızlı şekilde artmakta buna karşın yüksek fırın cürufu olmadan üretilen betonlara göre eşit veya daha büyük eğilme dayanımlarına sahip olduğu görülmektedir.

Betonlarda erken yaşlarda dayanımı arttırmak için ikame edilen çimento oranını değiştirmeden yüksek fırın cürufu miktarını arttırmak veya öğüterek daha fazla inceltip kullanmak fayda sağlamaktadır. Yüksek fırın cürufları betonda kullanıldığında taze betonun işlenebilirliğini arttırmaktadırlar. Yüksek fırın cürufları gerektiği kadar ince öğütülmüş olarak betonlara katıldığı zaman beton karışımlarında bulunan matris fazını büyütür ve iri agrega tanelerinin homojen olarak dağılmasını kolaylaştırmaktadırlar.

Yüksek fırın cürufu çimentoya oranla daha uzun zamanda ve yavaş tepkimelere girdiği için betonların priz süresi uzamaktadır. Priz sürelerinin uzaması havanın sıcak olduğu zamanlarda avantajlı olmasına karşın soğuk havalarda priz hızlandırıcı kullanılması gerekmektedir. Yüksek fırın cürufunun çimento ile ikame edilmesi durumunda beton üretiminde bağlayıcı olarak kullanılan çimentonun miktarını azaltmakta bunun sonucunda ise betonun hidratasyon ısısı azalmaktadır. Bundan dolayı da termik rötre oluşmaması için betonlarda bağlayıcı malzemeler kullanılırken hidratasyon ısısı düşük olanlar kullanılmalıdır. Betonun terleme olayını azaltmak için çimento daneleri arasına çok ince öğütülmüş yüksek fırın cürufu girmesi olumlu sonuç vermektedir. Bu bağlamda betondaki ayrışmalar ve rötre çatlakları azalmaktadır.

Yüksek Fırın Cüruflarının Aktivitesini ve Bağlayıcı Özelliklerini Etkileyen Faktörler

Cürufların çimento ve betona olan etkisi, puzolanların etkilerine paralel olarak, cürufun niteliğiyle ilişkilidir.

Öğütülmüş granüle yüksek fırın cüruflarının beton üretiminde kullanıldıklarında bağlayıcılık özelliklerini değiştirebilen etkenler:

• Cürufların kimyasal içeriği
• Reaksiyon sistemindeki alkali konsantrasyonu
• Cürufların ve aynı bileşimde kullanılan Portland çimentosunun inceliği
• Üretim ortamının sıcaklığı
• Cüruf içerisindeki amorf yapının miktarı

Yüksek Fırın Cüruflarının Beton Özelliklerine Etkileri Olumlu Etkileri

1. Taze betonun işlenebilirliğini artırır.
2. Priz süresini uzatır.
3. Betonun terlemesini azaltır.
4. Hidratasyon ısısını düşürür.
5. Sertleşmiş betonun su geçirimliliğini düşürür.
6. Sertleşmiş betonun sülfata dayanıklılığını artırır.

Yüksek Fırın Cüruflarının Beton Özelliklerine Etkileri Olumsuz Etkileri

1. Taze betonun soğuk havalarda daha geç priz almasına neden olur.
2. Taze betonda istenilen ölçüde sürüklenmiş hava elde etmek için daha fazla hava sürükleyici kullanmak gerekir.
3. Sertleşmiş betonun ilk günlerdeki dayanım artışı daha yavaş olur.

Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB), deprem bölgelerindeki çok sık donatı aralıklarının olduğu yapılarda kullanılmak amacıyla 1980’li yılların sonlarında Japonya’da geliştirilmiş olup, yüksek dayanım ve dayanıklılık elde etmek açısından beton teknolojisinin önemli buluşlarındandır.

Kendiliğinden yerleşen taze beton yeterli homojenliğini korurken, sadece ağırlık hareketi vasıtasıyla kalıbı tamamen doldurmak ve donatı çubuklarını sarmak kabiliyetine sahip bir beton olarak da tanımlanır.

İlk defa 1986 yılında Japonya’da Tokyo Üniversitesi’nde geliştirilen kendiliğinden yerleşen beton (KYB)’nin ilk prototip uygulaması 1988 yılında yapılmıştır. KYB, Japonya’da su altında beton dökümü konusunda yapılan çalışmaların bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır.

Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB) hiçbir iç veya dış sıkıştırma işlemine gerek duymadan kendi kendine akabilen-yerleşen, dar donatı aralarından sorunsuz geçebilme kabiliyetine sahip, ayrışmaya karşı yüksek dirençli, ayrışma ve aşırı terleme yapmadan kalıpta gerekli boşlukları sorunsuz bir şekilde doldurabilen bir beton türü olarak tanımlanabilir.

Kendiliğinden Yerleşen Beton’un Kullanım Alanları

“Kendiliğinden Yerleşen Beton Nerelerde Kullanılır?”

• Kendiliğinden Yerleşen Beton tüm betonarme yapıların imalatlarında kullanılabilmektedir. Ancak yüksek maliyeti nedeniyle günümüzde henüz yalnız beton yerleşiminde problem yaşanan yapılarda ve prefabrik elemanlarda sıkça kullanılmaktadır.
• Güçlendirme, mantolama gibi işlemlerin beton yerleşimi ve sıkıştırılmasında her zaman sorun yaşanmaktadır. Kendiliğinden Yerleşen Beton, bu işlemlerde büyük kolaylık sağlayarak, güçlendirme işlemlerini kolaylaştırmaktadır.
• Sıradışı kalıp ve geometrik kesitlerinde, vibratör girmesinin mümkün olmadığı ya da sık donatı nedeniyle beton yerleşiminde problem yaşanan tüm betonarme elemanlarda kullanılır.
• Prefabrik elemanlar, paneller ve döşemeler “Kendiliğinden Yerleşen Beton’un uygulama alanları”dır.

Kendiliğinden Yerleşen Betonun Avantajları

• Kendiliğinden yerleşen beton ile beton dökümü sırasında vibratöre ihtiyaç duyulmaz, bu işçilik ve zaman tasarrufu sağlar.
• KYB‘nin pürüzsüz bir beton yüzeyi oluşturması mastarlama işlemini kolaylaştırmaktadır. Yüksek kohezyonludur.
• Akıcı kıvamı vibratör ile ulaşılması zor veya imkansız noktalarda istenen beton kalitesinin elde edilmesini sağlar.
• İnşaat süresini kısaltır, inşaat süresi maliyetle doğrudan alakalı olduğundan inşaat ve işçilik maliyetini düşürür.
• Pompalanması normal betonlara göre daha kolaydır. Dayanımı yüksektir.
• Kolay işlenebilirliği farklı geometri ve tasarımlara olanak sağlar.
• Kendiliğinden yerleşen betonun geçirimliliği normal betona göre düşüktür, yalıtım değerleri daha yüksektir.
• KYB Akıcı kıvamlıdır, betonun işlenebilirlik süresi normal betonlara göre yüksektir.

Kendiliğinden Yerleşen Betonun Dezavantajları 

• Kendiliğinden yerleşen beton üretiminin henüz yaygın olmaması nedeniyle her yerde bulunamamaktadır.
• KYB’nin maliyeti günümüzde normal betonlara göre yüksektir.
• KYB‘nin akışkanlığının yüksek olması kalıp işçiliğinde hassas olunmasını gerektirir.
• Kendiliğinden yerleşen betonun bakımı normal betonun kürleme işleminden zahmetlidir.

Kendiliğinden Yerleşen Beton’un (KYB) Özellikleri

Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB)’yi karakterize eden genel özellikler;

• yüksek akıcılık,
• yüksek stabilite
• düşük bloklanma riskidir (engeller arasından iyi geçiş yeteneği).

Bu özelliklerin sağlanması için taze beton akıcı kıvama, optimum viskoziteye ve kohezyona sahip olmalıdır. Bunların sağlanması için karışım tasarımı iyi yapılmalı ve uygun malzemeler uygun oranlarda kullanılmalıdır. Göz önünde bulundurulması gereken önemli bir nokta geleneksel sıkıştırma işlemi uygulanacak şekilde tasarlanmış bir betonun sadece süperakışkanlaştırıcı ilavesi ile Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB) haline getirilemeyeceğidir.

Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB)‘un genel tasarım ilkeleri; yüksek hamur hacmi, düşük kaba agrega içeriği, düşük maksimum agrega çapı, süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkı kullanımı ve viskozite arttırıcı inert veya puzolanik toz malzemeler ve/veya viskozite düzenleyici kimyasal katkılar kullanımıdır.

Kendiliğinden Yerleşen Beton’da hamur hacmi genellikle beton hacminin % 35 – % 40’ı arasındadır. Bu hamur hacmi parçacık boyutu 100 – 125 μm’dan küçük toz malzemelerin 400 – 650 kg/m3 dozajında sağlanabilmektedir. Toz malzeme içeriğinin hepsi çimento olarak kullanılmayıp uçucu kül, silis dumanı, yüksek fırın cürufu, kırma taş tozu ve kuvars tozu gibi inert veya puzolanik mineral katkılar da toz malzeme olarak kullanılır.

Kendiliğinden Yerleşen Betonun çimento dozajı genel olarak 200 – 400 kg/m3 arasında olmaktadır. Genellikle su / toz malzeme oranı ağırlıkça 0,25 – 0,40 arasında değişmektedir. Kaba agrega hacmi, normal betona oranla daha azdır ve toplam beton hacminin % 30 – % 45’i arasında olması önerilmektedir. Maksimum agrega çapı 10 – 20 mm arasında olması önerilir. Genellikle ince agrega hacmi toplam harç hacminin % 40’ı ile % 50’si arasında değişmektedir. Genel olarak hacimce kaba agreganın toplam agregaya oranı 0,44 ile 0,64 arasındadır

Kendiliğinden Yerleşen Betonda kullanılan malzemeler temelde normal beton ile aynıdır. Ancak KYB’yi normal betondan ayıran bazı anahtar tasarım parametreleri vardır. Genel olarak KYB’yi normal betondan ayıran belli başlı tasarım parametreleri normal betona göre iyi seçilmiş agrega granülometrisidir.

EFNARC 2005’e göre KYB tasarımının temel ilkeleri;

• Azaltılmış kaba agrega içeriği,
• Arttırılmış hamur hacmi,
• Düşük su/toz malzeme oranı,
• Arttırılmış süperakışkanlaştırıcı katkı kullanımı ve gerektiğinde vizkozite artırıcı veya düzenleyici katkılar kullanımıdır.

Kaynak: EROL ÖZTEKİN-KARMA ÇELİK LİF İÇEREN KENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN BETONUN KESME DAVRANIŞININ İNCELENMESİ
EMAN FARAG K BEN ZABIH-Kendiliğinden yerleşen beton (KYB) konulu çalışmaların analizi
ASRAA YOUNIS JAHAD AL GOODY-Experimental behavior of scc with nano-silica andnumerical analysis of cfst composite columns usingscc as an infill

“f_ctd =Betonun tasarım eksenel çekme dayanımı” anlamına gelmektedir.

Betonun Karakteristik Eksenel Çekme Dayanımı – f_ctk 

Betonun basınç ve çekme dayanımları betonun özelliklerine, numune alma ve yükleme şekline bağlıdır. Deney sonuçlarına pek çok parametrenin etkili olması nedeniyle, elde edilen dayanım değerleri bir dağılım gösterirler. Bulunan dayanım değerlerinin %10’unun altında ve %90 ının üstünde kaldığı dayanım değeri karakteristik dayanım değeri olarak isimlendirilir. Bu şekilde tanımlanan karakteristik basınç dayanımı f_ck ve karakteristik çekme dayanımı f_ctk olarak gösterilir.

“Betonun çekme dayanımı, eksenel çekme deneylerinden elde edilen değerdir. Betonun karakteristik çekme dayanımı, eksenel çekme elemanı deneylerinden elde edilen dayanımın, bu değerden az olma olasılığı belirli bir oran olan (genellikle %10) dayanım değeridir.” (TS500)

Betonun karakteristik eksenel çekme dayanımı (f_ctk ) betonun karakteristik basınç dayanımının (f_ck) karekökünün 0,35 katı olarak hesaplanır;

f_ctk = 0,35 √f_ck (MPa)

f_ck =Beton karakteristik basınç dayanımı

“Betonun çekme dayanımı, eğilme ve silindir yarma deneylerinden de elde edilebilir. Eksenel çekme dayanımı fctk , silindir yarma deneyinden elde edilen çekme dayanımını 1,50 ile; eğilme deneyinden elde edilen çekme dayanımını da 2,0 ile bölerek yaklaşık biçimde hesaplanabilir.”(TS500)

Betonun Tasarım Eksenel Çekme Dayanımı f_ctd

f_ctd ise betonun hesaplarda kullanılacak tasarım çekme dayanımı olup, f_ctk -Betonun karakteristik eksenel çekme dayanımının γ_mc ile bölünmesinden elde edilebilir.

f_ctd=f_ctk/γ_mc

Beton için malzeme katsayısı γ_mc

Yerinde dökme betonlar için
1.5
Prefabrike elemanlar
için 1.4
Betonda kalite denetimi olmadığ
ı zaman
1.7 veya daha büyük alınabilir.

Sık kullanılan beton sınıflarının fck, fctk, fcd ve fctd değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Puzolanlar, kendi başına bağlayıcılık değeri olmayan ya da çok az bağlayıcılık gösterebilen, fakat ince taneli durumda olduklarında ve sulu ortamda kalsiyum hidroksit ile birleştiklerinde hidrolik bağlayıcılık gösteren silisli, silisli-alüminli malzemelerdir.

Puzolanların yapılarında bunlar dışında oksitli, alkali ve karbon malzemeler bulunmakta olup elde edildikleri doğal kaynakların yerlerine göre oransal miktarları değişiklik göstermektedir. Doğal puzolanlar endüstriyel yan ürünlerden elde edilenlerin haricindeki doğal olarak bulunan puzolanlardır. Bunlar çoğunlukla volkanik kökenli olup volkanik küller, volkanik tüfler, volkanik camlardır. Bunların dışında killer, şeyller, diatomlu topraklardır. Yapay puzolanlar doğal olarak bulunmayan endüstriyel malzeme üretimi sırasında yan ürün olarak elde edilen malzemelerdir. Yapay puzolan olarak uçucu küller, silis dumanı ve cüruflardır. (Çimento çeşitleri nelerdir)

Güncel çimento fiyatlarına buradan ulaşabilirsiniz.

Puzolanlar doğal, yapay ve ısıl işlem uygulanmış olanlar olarak üç gruba ayrılabilir.

1.1 Doğal puzolanlar

Doğal puzolanlar; Genel olarak volkanik kaynaklı tortul kayalardan oluşan ve az çok değişikliklere uğratılmış malzemelerdir.

• Volkanik camlar
• Volkanik tüflerdir.

1.2. Yapay puzolanlar

Yapay puzolanlar endüstriyel atık olan termik santrallerden çıkan uçucu küller, çelik üretiminde artık madde olarak ortaya çıkan cüruf, silis dumanı ve pirinç kabuğu külü gibi malzemelerdir.

• Uçucu kül,
• Yüksek fırın cürufu,
• Silis dumanıdır.

1.3. Isıl işlem görmüş puzolanlar

• Isıtılmış killer
• Diatomik topraklardır.

Doğal ya da yapay bütün puzolanlar, reaksiyon kapasiteleri açısından üç bileşenden meydana gelirler;

1. Aktif tertip maddeleri: Çeşitli cam fazları, opal, silisli toprak, zeolitler.
2. Atıl bileşenler: Zeolitlerden farklı kristal fazları (augit, piroksen, saf çini).
3. Zararlı (istenmeyen) bileşenler: Organik maddeler, kalay ve karbon maddeleri

Puzolanik malzemeler, silisli veya alüminyum silikatlı veya bunların bileşiminden oluşan doğal malzemelerdir. Puzolanik malzemeler su ile karıştırıldığında kendi kendine sertleşmezler fakat ince öğütüldüğünde ve suyun mevcudiyetinde normal çevre sıcaklığında çözünmüş kalsiyum hidroksitle (Ca(OH)2) reaksiyona girerek dayanımı geliştiren kalsiyum silikat ve kalsiyum alüminat bileşikleri oluştururlar. Bu bileşikler, hidrolik malzemelerin sertleşmesinde oluşan bileşiklerle benzerdir.

Puzolanlar esasen reaktif silisyum dioksit (SiO2) ve alüminyum oksit (Al2O3)’den oluşmuştur. Geri kalan kısım demir oksit (Fe2O3) ve diğer oksitleri ihtiva eder. Sertleşme için reaktif kalsiyum oksit oranı ihmal edilebilir.

Çimentoda puzolan olarak kullanılacak puzolanlarda reaktif silisyum dioksit miktarı kütlece %25’den daha az
olmamalıdır (TS EN 197-1,2012). Bu bakımdan puzolanın reaktif silis içeriği, içerdiği oksitler ve oranları, nem durumu, inceliği gibi hususlar dikkate alınarak puzolanik malzemeler çimentoda kullanılması için doğru şekilde hazırlanmalıdır.

2. Puzolanların Kullanım Amacı – Neden Puzolan Kullanılır?

Puzolanlar gerektiği kadar ince öğütüldüklerinde, betonun karışımındaki çimento veya ince agrega ile ikame olarak kullanılır. Puzolanlar,

• Betonda işlenebilirliği arttırmak,
• Terleme ve segregasyonu azaltmak,
• Hidratasyon ısısını düşürmek,
• Hacimsel değişmeleri azaltmak,
• Geçirimliliği düşürmek,
• Kalıcı dayanımları yükseltmek,
• Sülfat dayanıklılığını arttırmak
• Ekonomi için kullanılmaktadır

Beton teknolojisinde puzolanların kullanım yöntemleri, puzolanın türüne göre değişebilmektedir. Doğal puzolanlar genellikle katkılı çimento (CEM II/P, CEM II/Q, CEM II/M, CEM IV, CEM V) üretiminde kullanılmaktadırlar.

Yapay puzolanlardan olan yüksek fırın cürufu ve uçucu kil genel olarak iki şekilde kullanılır. Bunlar; iki puzolanın katkılı çimento üretiminde kullanılması (birlikte öğütme yöntemi) ve betona karıştırma sırasında ekleme (ayrı öğütme) teknikleridir. Küçük boyutlarda öğütülmüş puzolanların bağlayıcılık özelliklerinden üç farklı yöntemle yararlanılır;

1. Puzolanı doğrudan kalsiyum hidroksitle karıştırmak,
2. Katkılı çimento üretiminde değirmende klinker ile öğütmek,
3. Beton karışımına ilave etmek.

Puzolanik malzemelerin bağlayıcılığı gösterebilmesi için gerekli malzeme özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir;

• Bileşiminde silika ve alümina miktarı yüksek olmalıdır. (Çimento ve beton endüstrisinde kullanılacak puzolanlardaki “SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 ” miktarının en az %70 olması istenmektedir.)
• Amorf yapıya sahip olmalıdır.
• Doğal haliyle çok ince taneli durumda veya öğütülerek en az çimento inceliği kadar ince taneli duruma getirilmiş olmalıdır.

2.1 TS EN 197-1’e göre çimentoda kullanılacak puzolanlar

Granüle yüksek fırın cürufu, doğal puzolanlar, doğal kalsine edilmiş puzolanlar, uçucu kül, silis dumanı ve
kalker TS EN 197-1’de çimentoda kullanılabilecek puzolanlar arasında yer almaktadır.

Doğal puzolanlar, genellikle uygun kimyasal ve mineralojik bileşimli TS EN 197-1 standardının puzolan tarifine uygun volkanik orijinli malzemeler veya tortul kayalardır. Doğal kalsine edilmiş puzolanlar TS EN 197-1 standardının puzolan tarifine uygun, ısıl işlemle aktifleştirilmiş volkanik orijinli malzemeler, killer, şistler ve tortul
kayalardır (TS EN 197-1, 2012)

Çimentoda kullanılacak puzolanlar için en önemli şart TS EN 196-2 kimyasal yönteme göre tayin edilecek reaktif silis içeriğinin en az % 25’olmasıdır ( TS EN 197-1, TS 25). Çimentoda kullanılacak puzolanlar için kullanılan diğer bir özellik puzolanik aktivite indeksidir. Bu yöntemde puzolan belli oranda çimento ile ikame edilerek üretilen harçlardan elde edilen basınç dayanımı hiç puzolan katılmamış sadece çimento ile üretilen çimentodan elde edilen harçların basınç dayanımına bölünerek elde edilen değerin puzolan türüne göre kıyaslanması ile yapılmaktadır. TS EN 450-1’de uçucu külün puzolan olarak çimentoda kullanılması için 28 günlük en az %75, 90 günlük en az %85 puzolanik aktivite indeksine sahip olması gerekmektedir ( TS EN 450-1,2013). TS EN 15167-1 standardına göre yüksek fırın cürufuda 7 günlük en az %45, 28 günlük en az %70 puzolanik aktivite indeksine sahip olmalıdır(TS EN 15167-1,2006).

3. Puzolanik Reaksiyon Nedir?

Puzolanların kompozisyonu silis ve alüminden meydana gelmektedir. İnce taneli durumdaki puzolanlar, söndürülmüş kireç ve suyla birleştirildiğinde kimyasal tepkimelere girmektedir. Kalsiyum hidroksit, silis ve su birleşimindeki tepkimeler, aynen Portland çimentosunun hidratasyonundaki gibi hidrolik bağlayıcılık özelliğine sahip kalsiyum – silika – hidrat (C – S – H) jellerinin oluşmasını sağlar. Nemli ortamlarda, ince öğütülmüş puzolanların silikası ile kalsiyum hidroksit birleşiminde oluşan kimyasal tepkimeler aşağıdaki gibi belirtilebilir.
CH + S + H→ C – S – H (kalsiyum – silika – hidrat)
Bu tepkime çok yavaş bir tepkimedir. Burada, C=CaO, H=H2O, S=SiO2’tir.

4. Puzolanik Aktivite

Beton karışımında bulunan puzolan ile hidrate olmuş kireç arasında oluşan tepkimenin sağladığı bağlayıcılığın ölçüsü puzolanik aktivite ile tanımlanır. Puzolanik aktiflik aynı zamanda, kalsiyum hidroksit ile alüminli silikaların birleşimiyle meydana gelen ve bağlayıcılık özelliği bulunan hidratasyon ürünlerinin oluşturduğu reaksiyonun adıdır.

Puzolanik malzemenin yeterli aktiviteye sahip olabilmesi için, tek başlarına bağlayıcılık özelliği bulunmadığından ya da az miktarda olduğundan dolayı mümkün olduğunca ince taneli olması, amorf yapıda olması ve gerekli miktarda yapısında “silis, alümin, demir oksit” bulunması gerekmektedir. Puzolanik aktivite “dayanım aktivite indeksi” olarak isimlendirilen bir formülün hesaplanmasıyla tanımlanmaktadır. Bu formül aşağıda belirtilmektedir;

Dayanım aktivite indeksi= (A/B)x100
A= Puzolanlı betonların basınç dayanımı,
B= Kontrol betonların basınç dayanımıdır.

5. Puzolanik Katkıların Beton Özelliklerine Etkileri

Puzolanlar beton içinde çimento ağırlığının değişik oranlarında kullanılırlar. Bu oran %15’den %40’a kadar değişmektedir.

Puzolanik aktivitesi yüksek puzolanlar ideal miktarlarda kullanılırsa betonda,

1. Karışımın işlenebilirliğini uygun seviyeye getiriler.
2. Hidratasyon ısısını düşürürler.
3. Alkali – agrega reaksiyonunun zararlı etkisini azaltırlar.
4. Isıl büzülmeyi azaltırlar.
5. Kullanımı ekonomik olarak avantajlıdır.
6. Puzolanlar fazla kullanıldıkları zaman zararlı da olabilirler
7. Beton karışımının su ihtiyacını artırırlar.
8. Donma çözülmeye karşı direnci düşürürler.
9. Priz süresi ile dayanım kazanma hızını azaltırlar.
10. Kuruma büzülmesini arttırırlar.

Konu ile ilgili yararlanılan kaynaklar;

S. T. Erdoğan- T. Y. Erdoğan- Puzolanik Mineral Katkılar ve Tarihi Geçmişleri

TS EN 15167-1,2006

O. şimşek, Beton ve Beton Teknolojileri, Seçkin Yayıncılık

VOLKAN ÖZDAL-Dicle Üniversitesi-Karma puzolanların kullanıldığı yüksek performanslı nano beton üretimi

Uygar GÜNDEŞLİ-UÇUCU KÜL, SİLİS DUMANI VE YÜKSEK FIRIN CÜRUFUNUN BETON  VE ÇİMENTO KATKISI OLARAK KULLANIMI ÜZERİNE BİR KAYNAK TARAMASI

Betonarme davranışın tam olarak sağlanabilmesi için bu iki malzemenin kendilerinden beklenen davranışı sergilemesi, diğer bir deyişle her birinin üzerine düşen görevi tam olarak yerine getirmesi gerekmektedir. Donatı; çekme etkilerinin, kısmen de kayma gerilmelerinin karşılanmasında etkili olduğu gibi, malzemenin sünek davranış göstermesine de katkıda bulunmaktadır. Beton ise basınç gerilmelerini karşılamasının yanında, etrafını sararak donatının burkulmasını önlemekte, malzemenin dış ortama karşı dayanıklılığını ve yangın dayanımını artırmaktadır. Bu iki malzeme arasında bu şekilde bir etkileşimin olmaması durumunda betonarmeden söz edilemez. Beton ve donatının ayrı malzemeler olarak çeşitli etkiler altındaki davranışları ve performansları aşağıdaki tabloda verilmiştir

Kaynak: (Doğangün, 2018)

Betondaki çatlama olayını açıklamak için, eksenel basınç yükleri altında yapılan deneysel çalışmalardaki gözlemlere göre, aşağıdaki bulgular saptanmıştır;

Yükün göçme yükünün yaklaşık (% 30)u civarında olduğu durumlarda, betonda agrega ile serttleşmiş harç arasındaki yüzeylerde oluşan “aderans çatlakları” önemli şekilde artmaya başlar ve genişler. (Aderans Nedir? Aderans Nasıl Artırılır?)

Yükün % 80’i civarında olması durumunda, çatlaklar çimento harcında da oluşmaya başlar ve bu çatlaklar aderans çatlakları ile birleşerek (sürekli çatlakları) oluşurlar. Giderek hızını arttıran deformasyonlar sonunda da artık sistem göçer.

Betonun σ-ε gerilme-deformasyon diyagramına bakıldığında, betonun plastik bir davranış göstermesi, betonda oluşan bölgesel çatlakların bir sonucudur. Bu çatlakların sistemdeki etkiside kalıcıdır.

Çok eksenli basınç durumunda ise betondaki aderans çatlakları azalır ve bunun sonucu olarak σ-ε eğrisi, tek eksenli duruma oranla daha lineer bir şekil alır. Betonun çekme dayanımının basınç dayanımı yanında çok küçük kalışının, kılcal çatlaklarla ilgisi vardır. Bu durum çekme gerilmelerinin çatlak oluşumunu hızlandırmasıyla açıklanabilir.

Betonarme bir yapıda, donatının fonksiyonu bilindiği gibi betonda oluşan çekme gerilmelerini almaktır. Ancak, betonun kopma uzamasının çeliğin kopma uzamasının yanında çok küçük kalışı, betonda donatı civarında çatlamaların oluşmasına neden olur. Genellikle, bu tür çatlaklar betonarme yapının doğal davranışının bir sonucudur ve zararsız kılcal çatlaklardır. Bununla birlikte çeşitli nedenlerle yapıda stabilite bozuklukları varsa, bunun nedenlerinden biri zararsız gibi görülen bu çatlaklardır.

Yürürlükteki yönetmelikler, betondaki çatlak genişliklerini çeşitli ortam ve yapı cinslerine göre:

• Zararlı dış etkenlere açık elemanlarda (0.1 mm)
• Dış etkilere karşı korunmamış normal yapı elemanlarında (0.2 mm)
• Dış etkilerden korunmuş normal yapı elemanlarında (0.4 mm) olarak sınırlandırılmıştır.

Betondaki çatlak genişliği ve uzaklığını etkiyen önemli faktörler olarak;

• Çelik gerilmesi,
• Çubuk tipi,
• Çubuk çapı,
• Beton örtüsü,
• Betonun dayanımı (özellikle çekme dayanımı),
• Donatı oranı,
• Etriyeler,
• Rötre ve aderans dayanımı sayılabilir.

Çekme çatlakları betondaki etkilere dik olarak oluşur ve doğrultuları bellidir. Donatısız bir elemanda, ilk çatlağın oluşması elemanın kırılması ile sonuçlanır. Birbirlerine az veya çok yakın çatlakların ard arda ortaya çıkmaları, çatlayan kesitte bütün çekme kuvvetini donatı alabileceği için, ancak donatılı elemanlarda karşılaşılan bir olaydır. Çatlakların birbirinden uzaklığı ve açılmaları, hem beton dayanımını aşacak ölçüdeki etkilerinden, hem de betondaki etkileri donatıya ileten beton ve çelik arasındaki iç aderansın değerlerinden etkilenir.

Bu etkenlerden iç aderans özellikle çelik çubuğun kesitine bağlıdır. Çubuğun betona dişleri aracılığı ile tutunması kaymayı azalttığından, betonun çeliğin uzaması ile, uyum sağlayamaması nedeni ile oluşan çatlakların sayısı artar. Böylece çeliğin toplam uzaması ile betonun toplam uzaması arasındaki fark, az açılmış çok sayıdaki çatlağa bölünmüş olur. Dolayısıyla aynı bir gerilme altında, dişlerle aderansı geliştirilmiş çubuklarla donatılmış elemanlardaki çatlaklar daha küçük değerlerde kalır.

Şayet beton döküm aşamasında herhangi bir nedenle numuneler alınmamışsa ve üretilen betonun yapı içersindeki yerindeki dayanımına gereksinim duyulduğunda sertleşmiş olan betonun basınç dayanımının tayin edilmesi gerekebilir.

Yapı ve yapı bileşenlerinde sertleşmiş betonun basınç tayininde en etkili yöntem tahribat yaparak taşıyıcı elemanların birkaçından alınan karot numunelerinin karakteristik basınç dayanımlarıdır. Aynı taşıyıcı elemanlarda karot alınmadan önce tahribatsız deney yöntemi olan darbeli çekiç (Schmith Çekiç) deneylen ve ses hızı ölçümü (ultrasound) deneyleri yapılır. Karot numunesi basınç deneyi ile darbeli çekiç ve ses hızı ölçüm deneyleri arasında korelasyon kurularak, deney yöntemleri arasındaki ilişki bulunur. Bu ilişki bağıntısı kullanılarak diğer taşıyıcı elemanlarda zarar vermeden darbeli çekiç ve ses hızı ölçümü ile beton kalitesi belirlenir.

Yapım aşaması tamamlanmış bir yapıda herhangi bir nedenle taşıyıcı elemanlarının donatı kalite ve düzeninin belirlenmesi gerekebilir. Bunun için; betonarme taşıyıcı elemanlarda zarar verilmeden manyetik cihaz kullanarak donatılar belirlenmeye çalışılır ve birkaçında pas payı kaldırılarak, boyuna ve enine donatıların miktarları ve düzenleme şekillerine uygunluğu kontrol edilerek manyetik cihaz sonuçların doğruluğu belirlenir.

Serileşmiş beton numunelerine basınç dayanımı, eğilmede-çekme dayanımı, yarmada çekme dayanımı gibi Beton Dayanım Deneyleri deneyleri uygulanır.

Basınç Dayanımı Deneyi

Basınç dayanımı deneyinde ölçüleri belirli numuneye (15/30 cm’lik silindir veya 20 x 20 küp) basınç pres aygıtı yardımıyla darbesiz, değişmeyen değerlerde kuvvet tatbik edilir. Numune kırılıncaya kadar devam ettirilen bu işlem kırılma anında durdurulur Kesit alanı önceden bulunmuş alan numunenin, kırılmasını sağlayan kuvvet miktarı kesit alanına oranlanarak basınç mukavemeti tesbit edilir.

Eğilmede çekme deneyinden çıkan numunelerde de dayanım deneyi yapılabilir. Fakat bu deney küp ve silindir numunelere yapılan basınç dayanımı deneyine bir alternatif oluşturmaz. Beton sınıfını tayin eden bir deney değildir.

Eğilmede Çekme Dayanımı Deneyi

Eğilmede çekme dayanımı deneyi ortadan ve üçte bir noktasından yüklenmiş basit kırış metotları ile yapılır. Ortadan yüklenmiş basit kiriş metodunda numuneye orta noktasından, tekil bir yük uygulanır, üçte bir noktasından yükleme ise numune üzerinde iki tekil yük eşit aralıklarla uygulanarak yapılır.

Yarmada Çekme Dayanımı Deneyi

Yarmada çekme dayanımı deneyi silindir ve küp numuneler üzerinde yapılabilir. Silindir yarma metodunda uygulanan yük yüzeyi, uzun kenar (30cm’lik boy kısmıdır) olmaktadır. Özel bir düzenekle yük uygulanan bu yüzeyin kırılması için gerekli yük miktarı tespitine dayanır.

Dayanım deneyleri içinde en önemli yeri silindir veya küp numuneler üzerinde yapılan basınç dayanımı metodu almaktadır. Bu metot mevcut beton sınıfının tespitinde kullanılır. Silindir numunelere yapılan deneyle, direkt olarak beton sınıfı (beton basınç dayanımı) belirlenir, küp numune işlemlerinden çıkan sonuç için korelasyon yapılmalıdır.

σ=P/A  kg/cm2

Silindirik numune için örnek;

Yük =18750 kg

Alan = 191.25 cm2

Dayanım=98.039 kg\cm2

Yapı üzerinde yapılan sertleşmiş beton deneyleri genel hatlanyla incelendiğinde, mevcut yapıda kullanılan betonun kalitesi hakkında bir şüphe olması halinde veya kullanım sırasında betonun kalitesini olumsuz yönde etkileyici hadiseler (yangın,deprem vb…) meydana gelmesiyle, başvurulan yöntemleri oluşturur. Bu deney metotlarını tahribatsız deney metotları ve tahribatlı deney metotları olarak adlandırmak ve sınıflandırmak mümkündür.

Schmidt Çekici-Beton Test Çekici Deneyi

Agrega deneylerini;

• Elek Analizi deneyi,
• Los Angeles aşınma deneyi,
• Sağlamlık deneyi,
• Yassılık indeksi deneyi,
• Soyulma deneyi,
• Cilalanma deneyi,
• Yapışma deneyi,
• Özgül Ağırlık ve Absorpsiyon deneyi,

olarak sıralayabiliriz.

Bu deneylerin açıklamalarına geçmeden Agrega hakkındaki detaylı yazıyı buradan okuyabilirsiniz.

ELEK ANALİZİ DENEYİ

Elek Analizi deneyi, bir malzemenin dane boyutu dağılımının bulunması amacıyla yapılır. Elde edilen sonuçlar ise, sınıflandırmada, dane boyutu dağılımının şartnameye uygunluğunun kontrolünde ve agrega karışım hesaplarında kullanılır.

Herhangi bir agrega malzemesi içindeki değişik boyuttaki danelerin miktarı, o agreganın mühendislik özelliklerini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Özellikle maksimum dane boyutu küçük olan ve aşağıda verilen Fuller bağıntısına uyacak şekilde gradasyona sahip malzemeler, belirli sıkıştırma enerjisinde en yüksek birim ağırlığa erişirler.

P=√(d/Dmax) x 100

d=Elek açıklığı

Dmax=Maksimum dane boyutu

P=d elek açıklığından elek analizinde geçmesi gereken malzeme yüzdesi

LOS ANGELES AŞINMA DENEYİ

Los Angeles aşınma deneyi, darbeleme ve aşındırma etkilerinin agrega gradasyonu üzerinde oluşturduğu bozulmanın bulunmasını sağlar. (Agrega Aşınması Deneyi)

Agregalar, asfalt kaplama karışımlarının üretilmesi, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması sırasında kırılma ve aşınmaya maruz kalırlar. Aynca trafik yükü de yoldaki agreganın aşınmasına sebep olur. Bu yüzden, karışımda kullanılan agregalar, darbeleme ve aşınmaya karşı belli bir dereceye kadar sağlam olmalıdır.

SAĞLAMLIK DENEYİ

Hava tesirlerine karşı dayanıklılık veya don deneyi olarak adlandırılan sağlamlık deneyi, sodyum sülfat (Na2SO4) veya magnezyum sülfat (Mg S04) kullanılarak agregaların donma ve çözülmeye karşı mukavemetlerinin bulunmasını sağlar.

Uzun zaman hava tesirleri altında kalan agregalar, donma ve çözülme olayları sonucunda gradasyon bozulmasına uğrarlar. Gradasyon bozulması yolun bozulmasına sebep olacağından agregalar, donma ve çözülme olaylarına karşı dayanıklı olmalıdır.

YASSILIK İNDEKSİ DENEYİ

Yassılık indeksi deneyine göre bir malzemenin yassı kabul edilebilmesi için, deneye alınan herhangi bir agrega danesinin kalınlığının, nominal boyutunun 0.6’sından küçük olması gerekir.

Yassı danelerden oluşturulan bir yapı, trafik yükü altında stabil değildir. Yassı daneler yük altında kolaylıkla kırılır ve karışımın mukavemeti azalır.

Kırılmışlık Deneyi Yüzdesi

Yollar Fenni Şartnamesine göre, bir danenin kırılmış olması için, en az iki yüzünün kırılmış olması gerekir. Kırılmış daneler arasındaki içsel sürtünme yüksek ve böylece danelerin birbirine kenetlenmesi de fazladır. Bu yüzden, bu tür agregalarla oluşturulan yük taşıma kapasitesi oldukça yüksektir.

SOYULMA DENEYİ

Soyulma deneyi, su ve trafik etkilerine karşı bir dayanıklılık deneyidir. Bazı asfalt karışımlarda, suyun etkisiyle agrega ile asfalt arasındaki bağ kaybolur ve böylece kaplama bozulur. Bunun önüne geçebilmek için bu ağın kaybolmasını yani soyulmayı önleyecek bir takım katkı maddeleri ile asfaltın agregaya daha iyi yapışması sağlanır.

Sathi kaplamalarda, agrega bitüm ile kısmen temasta olduğu için soyulma olayı daha çok görülür. Bu olay, asfalt betonu ya da rodmiks tipi karışım kaplamalarda daha azdır. Ayrıca kullanılan bitümün viskozitesi de soyulmayı etkiler. Yüksek viskoziteli asfaltlar, düşük viskoziteli asfaltlara göre soyulmaya karşı daha dayanıklıdırlar.

CİLALANMA DENEYİ

Kaplamada cilalanmaya karşı mukavemeti düşük bir taşın kullanılması, yolun kaymaya karşı direncini düşürür. Yolda kaymaya karşı direnç, trafik koşullarına, kaplamanın tipine ve bazı faktörlere bağh olmasına rağmen, kullanılan taşın cilalanma değeri bunu etkileyen en önemli faktörlerden birisidir.
Yapışma deneyi de, soyulma deneyinde olduğu gibi su etkisine karşı mukavemet ölçümü deneyidir. Yalnızca sathi kaplama mıcırlarına uygulanan bu deneyde, agrega ile bitüm arasındaki yapışmanın su etkisi altmda azalması ölçülür.

YAPIŞMA DENEYİ

Yapışma deneyi de, soyulma deneyinde olduğu gibi su etkisine karşı mukavemet ölçümü deneyidir. Yalnızca sathi kaplama mıcırlarına uygulanan bu deneyde, agrega ile bitüm arasındaki yapışmanın su etkisi altında azalması ölçülür.

ÖZGÜL AĞIRLIK VE ABSORPSİYON DENEYİ

Bir agreganın özgül ağırlığı, o agreganın birim hacmindeki ağırlığının, aynı hacimde ve 20-25°C’deki suyun ağırlığına oranıdır. Danenin hacim tanımlanmasına bağlı olarak, üç tane özgül ağırlık türü vardır. (Absorpsiyon Nedir?)

1- Zahiri özgül ağırlık

Zahiri özgül ağırlık, geçirimsiz boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar.

Zahiri Özgül Ağırlık = Gsa=Ws /((Vs+Vip)γw)

2- Hacim özgül ağırlığı

Hacim özgül ağırlık, geçirimsiz ve geçirimli tüm boşluklarla beraber katı dane hacmini kapsar.

Hacim Özgül Ağırlık= Gsb=Ws /((Vs+Vip+Vpp)γw)

3- Efektif özgül ağırlık

Efektif özgül ağırlık ise, asfalt absorbe eden boşluklar dışındaki tüm hacmi kapsar.

Efektif Özgül Ağırlık=Gse=Ws /((Vs+Vip+Vpp-Vap)γw)

Sıkıştırılmış asfalt kaplama tabakasındaki hava boşlukları, bitümle kaplanmış agrega daneleri arasında küçük hava cepleri şeklindedir. Asfalt karışım hesaplarında kullanılan agrega için seçilecek özgül ağırlık, sıkıştırılmış kaplamada hesaplanan hava boşlukları miktarını en doğru olarak veren özgül ağırlık olmalıdır. Zahiri özgül ağırlık kullanıldığı zaman, asfaltın, su geçirimli tüm boşluklar tarafından absorbe edildiği kabul edilir Eğer hacim ağırlık kullanılırsa, asfaltın, su geçirimli boşluklar tarafından absorbe edilmediği kabul edilmiş olur. Efektif özgül ağırlık kavramı, agrega tarafından absorbe edilen asfalt miktarını dikkate aldığından, sıkıştırılmış asfalt kaplama karışımındaki boşluk hesabı için en doğru sonucu verir.

Asfalt absorbsiyonu çok küçük agregalarda, efektif özgül ağırlık yerine zahiri özgül ağırlığın kullanılması büyük bir hata getirmez.

(Granülometri Nedir? Elek Analizi ve Granülometri Eğrisi)

Normal betonun döküm ve sıkıştırma işlerinin çeşitli nedenlerle zor ya da imkansız olduğu durumlarda prepakt beton tercih edilebilir.

Önceden yerleştirilmiş agrega ile beton üretmek için önce kaba agrega kalıp içerisine yerleştirilir. Daha sonra önceden yerleştirilmiş olan kaba agrega içerisindeki boşluklar, su çimento ve kumdan oluşan akışkan kıvamdaki harç ile doldurulur. Bazı durumlarda ilave bir karışım kalıp tabanından kalıp içerisine doğru pompalanır. Bu süreç için gerekti malzeme gereksinimleri yapım prosedürü ve diğer özellikleri ACI 304.1R’de açıklanmaktadır. (ACI 304.1R Yönetmeliğine buradan ulaşabilirsiniz.)

Geometrisi karmaşık olan yapı elemanlarında ve ağır betonun iyi bir şekilde yerleştirilmesinde sorun çıktığında prepakt beton tekniği uygulanabilir. Ayrıca, prepakt beton tamir işlerinde, su tutma yapılarında ve büyük hacimli yapı elemanlarının inşaatlarında başarıyla uygulanabilmektedir.

Prepakt beton tekniğinde kalıp tamamen agrega ile doldurulduktan sonra harç kalıp içerisine pompalanır. Buna alternatif bir yaklaşım olarak, kalıp ve donatı yükselirken agrega da buna paralel olarak yerleştirilebilir.

Prepakt Beton-Önceden Yerleştirilmiş Agrega Metodunun Avantajları

• Kaba agreganın yerleştirilmesinde, beton dökümünde olduğu gibi (betonun katılaşmaya başlaması gibi) bir zaman limiti yoktur.
• Dar bölgelerde köprü oluşmasından dolayı meydana gelebilecek kaba agrega boşlukları pompalanan harç tarafından tamamen doldurulur.
• Önceden yerleştirilmiş olan kaba agrega aralarına sürekli pompalanan akıcı kıvamdaki harç soğuk derz teşekkülünü önler. Harcın pompalanmasına bir süre ara verilirse bile oluşması beklenen soğuk derzin etkileri göz ardı edilebilir. Çünkü kaba agrega, iki yerleştirme yüzeyi arasında köprü oluşturarak soğuk derzden kaynaklanabilecek olumsuz etkiyi minimize eder veya ortadan kaldırabilir.

Prepakt Beton-Önceden Yerleştirilmiş Agrega Metodunun Dezavantajları

• Yalıtım işlemlerinin yapılmasında bazı güçlükler yaratır.
• Bazı durumlarda daha fazla zaman harcanmasına neden olarak işçilik giderlerinin artmasına neden olur.

Beton içinde belirli yerlere gömülü elemanlar yerleştirilmesi gerektiği durumlarda prepakt beton uygulaması kolaylık sağlamaktadır. Nükleer radyasyona karşı kalkan görevi yapacak betonlarda da ayrışmayı önleyebilmek için ağır iri agrega ile ince agreganın ayrı ayrı yerleştirildiği prepakt beton uygulaması avantajlı olabilmektedir. Ayrışma riskinin çok az olması nedeniyle prepakt beton su altında beton dökümü uygulamalarında da başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Kütle beton üretiminde prepakt beton uygulamasıyla yerleştirilen borularda döküm öncesi soğuk su dolaştırılmasıyla hidratasyon nedeniyle sıcaklık artması önlenebildiği gibi, soğuk havada beton dökümünde benzer uygulamayla borularda önceden sıcak buhar dolaştırılmasıyla donma riski azaltılabilmektedir.

Beton test çekici yöntemi uzun yıllardan günümüze kadar kullanılan, tahribatsız bir ölçüm metodudur. Beton test çekici metotlarını araştırdığımız zaman iki çeşit sistemin, test çekicinin yöntemlerini belirlediğini görüyoruz. Bu yöntemleri yüzey sertliği metodu ve Rebound (geri sıçrama) sertliği olarak belirtebiliriz.

Schmidt Çekici

Schmidt Çekici Deneyi betonun tahribatsız muayenesi maksadıyla kullanılan en yaygın metottur. Bu metotta kullanılan Schmidt Rebound çekici 1948 yılında geliştirilmiş olup kullanılması ve uygulanmasının kolay olması nedeniyle tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu metot sertleştirilmiş çelikten yapılmış çekicin beton yüzeyinde yaptığı darbe sonucunda geri sıçrama (R) miktarını ölçer. Teorik bir bağıntı olmamakla birlikte beton dayanımı ile geri sıçratma miktarı arasında amprik bağıntılar elde edilebilir. Yüzey sertliği metodu ile aynı sıralamalara haizdir. Schmidt Çekici +10 °C ile +30 °C sıcaklığa sahip olmalıdır. Gereğinde bu sıcaklığın sağlanması için bu sıcaklıktaki ortamda 2 saat bekletilir. Ölçüm noktaları saptanır.

Schmidt Çekici Deneyinin Yapılması ve Deney Sırasında Dikkat Edilecekler

• Schmidt Çekici Deneyinde ölçüm noktalarının alanı en az 200 cm2 olmalıdır.
• Ölçüm noktaları bu alan üzerine eşit şekilde yayılmalıdır.
• Kolonlarda ölçüm alanının kolon başında mı yoksa ayakta mı olduğu belirtilir.
• Schmidt Çekici Deneyi yapılacak ölçüm alanları nemli olmamalıdır.
• Dondan, ateşten ve kimyasal maddelerden hasara uğramış beton yüzeylerinde ölçüm noktası alınması uygun değildir.
• Görünür iri agrega tanelerinden ve hatalı noktalardan, örneğin çakıl boşlukları, demirli yerlerden kaçınılmalıdır.
• İnce yapı elemanlarında (<120 mm) esneme alabileceğinden Schmidt çekiç deney noktaları dayak (mesnet) yakınlarında ve ankajlanmış kısım yakınlarında seçilir.
• Ölçüm alanlarındaki çözülmüş parçalar, kalıp parçaları, kiri, sıva vs. temizlenir.
• Ölçüm alanı yüzeyi çok eğri (örneğin pürüzlü, kaygan olmayan kalıp kullanılma sonucunda vs.) ise, yüzey düzleme taşı veya elektrikli tıraşlama aleti ile düzlenir.
• Seçilen ölçüm alanları işaretlenir ve yer, durum, işaretler, deney kağıt formuna yazılır.
• Schmidt Çekiç uç tamamen dışarı çıkmış şekilde mümkün olduğunca ölçüm noktasına dik olarak temas ettirilir. Deney sırasında yapı elemanının en kenarına olan uzaklık 4 cm den az olmamalıdır.
• Çekiş yavaş fakat devamlı olarak betona, alet vuruş hareketi yapıncaya kadar bastırılır.
• Gösterge skalasından vurma değeri ya basılmış halde tutularak ya da uç sabitleştirme düğmesine basıldıktan sonra okunur.(Ro)
• 9 ile 25 arasında değişen ayrı ayrı Schmidt Çekiç okumalar alınır. Vuruş noktaları birbirinden 2 ile 5 cm arasında uzaklıkta (3 cm idealdir) olmalıdır. Vurma değerlen R kayıt fomıuna yazılır. Genelde 10 adet okuma yeterli olmaktadır, fakat fazla yapılan okumalar hata payını azaltır.
• Bulunan değerlerin en üst ve en alt değerleri işleme alınmaz. Değer sonuçların aritmetik ortalaması alınarak geri tepme bulunur.

Taze Betonun Yerleştirilmesinde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

• Taze beton uzak mesafelere, segregasyon olmaması için, kürekle atılmamalı, kovalar ve özel konveyörler kullanılmalıdır.
• Taze beton çok yüksek mesafelerden serbestçe düşecek tarzda yerleştirilmemelidir.
• Dar kalıplara beton dökümü esnasında bir huni ya da oluktan yararlanılmalıdır.
• Dar ve derin kalıplara beton bir hortum ya da boru aracılığıyla dökülmelidir. Bu durumda, hortum kalıbın alt ucuna kadar indirilmeli, beton döküldükçe hortum yavaş yavaş yukarı çekilmelidir.
• Eğimli yüzeylerde, yerleştirme işlemine en alçak seviyesinden başlanmalı ve yukarı doğru dökülerek devam ettirilmelidir.
• Taze beton kalıplarına, kalınlığı 60 cm’ yi geçmeyecek şekilde, tabakalar halinde dökülmelidir.
• Su altına beton yerleştirilmesi işleminde, suya daldırılan boru ya da tremi yöntemi kullanılır.
• Kalıplarına dökülen taze beton tokmaklayarak sıkıştırılabileceği gibi, vibratör gibi, mekanik araçlarla da yapılmaktadır.
• Vibratörün ucu, taze betonun içine dik durdurulmalıdır (en fazla 10 derece eğik durumda).
• Vibratör ucunun daldırıldığı noktalar arasındaki uzaklık 40-50 cm civarında olmalıdır.

Kalıplarına dökülen ve uygun bir şekilde sıkılanan taze beton dayanım kazanana kadar, bakımının yapılması da gerekmektedir. Betonda aranan basınç dayanımı, dayanıklılık ve ekonominin sağlanabilmesi, daha önce de belirtildiği gibi, betonu oluşturan agrega, çimento, su ve kimyasal ya da mineral katkı maddelerinin, standartlarına uygun hesaplanarak birleştirilmesi ve standardına uygun olarak kalıplarına yerleştirilip sıkılanması ile kürünün uygun bir yöntemle yapılmasıyla mümkündür.
Kalıplarına yerleştirilip sıkılanan taze betonda su içeriği, çimentonun hidratasyonunu tamalayabilmesi için gerekli olan sudan (çimento ağırlığının yaklaşık %25-%30’u) işlenebilirliği iyileştirmek amacıyla daha fazladır. (Betonun İçeriği ve Karışımı) Çimentonun hidratasyonu sonucu açığa çıkan ısı ve ortam koşulları nedeniyle fazla su buharlaşabilmekte, hatta gerekli su kaybolarak hidratasyon durmaktadır. Bu nedenle betonun kürü su kaybını zararsız düzeyde tutarak hidratasyonun hatasız bir şekilde tamamlanabilmesini sağlamaktadır.

Betonda uygulanacak kür yönteminin seçimi ve süresi, taze betonun özeliklerine bağlı olduğu gibi, betonun dökülüğü ortam koşullarına da bağlıdır. İlgili standardlar normal ve anormal hava koşullarında dökülen betonların kürü ile ilgili alınması gereken bazı önlemleri açıklamaktadır. Buna göre, normal hava koşullarında (+5℃ +30℃) dökülen betonlar için;

• Beton yüzeyini ıslak çuvallarla kapatmak,
• Polietilen örtü uygulamak,
• Beton kür malzemesi veya püskürme yoluyla koruyucu tabaka oluşturmak,
• Sulamak,

gibi yönetmlerden biri veya birkaçı birlikte uygulanabilmektedir. (Beton Kürü Nedir? Kürleme Nasıl Yapılır?) Betonun ıslak çuvallarla veya polietilen örtüyle kapatarak kürünün yapılması, betonun yüzeylerinin güneş veya rüzgar etkisiyle ani kurumasını engellediğinden etkili ve güvenli bir kür yöntemidir. Bu yöntemin uygulanmasında yüzeyler çuval veya benzeri su emici/su tutucu bir malzeme ile örtülmektedir. Beton yüzeyine serilen çuvallar sürekli ıslak tutulmalıdır. Taze betonlarda kür uygulamasına 18℃ sıcaklıkta ve %100 bağıl nemde, beton dayanımının 7 günlük yaşa eşdeğer bir dayanıma sahip oluncaya kadar devam edilir. Kür süresi, beton üretiminde kullanılan çimento türüne de bağlıdır.
Kalıplarına yerleştirilmiş taze betonun kürü, anormal hava koşulları olarak tanımlanan, sağanak halinde yağış, şiddetli rüzgar, aşırı soğuk (+5℃’ nin altı), aşırı sıcaklık (+30℃’ nin üstü) durumların da uygun yöntemler kullanılarak yapılmalıdır. Aşırı soğuk durumu +5℃’ nin altı, olark kabul edilse de, sıcaklığın +10℃’ nin altına düşmesi durumunda, genellikle hidratasyon için tehlikeli olabilecek bir kuruma sözkonusudur. Hava sıcaklığının +5℃ ‘nin çok altına düşmesi durumunda, taze betonda bulunan suyun donması ve böylece hidratasyonun durması söz konusu olur. Taze betonun yaklaşık 4 MPa’ lık bir basınç dayanımına ulaşması durumunda, donma nedeni ile betonun zarar görmesi önlenir. Diğer bir deyişle, betonda bulunan su içeriği, donma nedeni ile betona zarar verecek seviyenin altına inmiş olmaktadır.

Kaynak: M. Hüsem, Betonarme,

“Lifli beton”, Geleneksel metodlarla, agrega, çimento ve su ile hazırlanan betonun özelliklerini geliştirmek amacıyla taze betona çeşitli yöntemler ve miktarlarda, çeşitli tiplerdeki liflerin eklenmesiyle elde edilen beton türüdür. Lifli betonda lifler, beton içerisinde, rastgele şekilde bulunmaktadır.

Liflerin beton malzemesi içerisindeki davranışının ve özelliklerinin avantajları nedeni ile kullanılan lifli beton, yüksek ağırlıklara maruz kalan yapılarda, narin kesitler ile yüksek dayanımlar beklenen yapılarda ya da beton içerisinde donatı ve hasır kullanmamak amacıyla ekonomik sebeplerle tercihedilmektedir.

Lif olarak kullanılan malzemenin beton içerisindeki dağılımının homojenliği, her noktada çatlak oluşumunun önüne geçebilmek ve tam performanslı bir beton elde edebilmek için en önemli koşullardandır. Aynı şekilde beton karıĢ-ştırıldıktan sonra ve yerleştirilirken de bu homojenliğin korunması gerekmektedir. Çok düşük çekme dayanımına sahip ve gevrek bir malzeme olan beton içerisinde homojen olarak yayılan lifler çatlaklar üzerinde bir çeşit köprü vazifesi görerek; çatlak oluşumunu geciktirir, oluşmuş çatlakların yayılma ve ilerlemelerinin önüne geçer ve betonun enerji yutma kapasitesini önemli ölçüde artırarak betona sünek bir davranış kazandırır, bu sayede ani göçmelerin önüne geçilir. Öte yandan bazı lif türleri uzun dönemde betonun atmosfer etkilerine ve dış aşındırıcı kuvvetlere karşı da direncini artırmaktadır.

Lifli Beton İçerisinde Kullanılan Lif Çeşitleri ve Özellikleri

Lifli Betonun Üstünlükleri-Avantajları

Geleneksel betonun, lifli betona göre zayıf olduğu birçok nokta bulunmaktadır. Geleneksel betondan ileri düzeyde performans beklendiğinde, beton içerisine lifler katılarak lifli beton üretilmektedir. Lifli betonun, normal betona üstünlüklerini aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz ;

Lifli beton;

• Betonun dayanımını artırır,
• Betonun çarpma mukavemetini geliştirir,
• İç gerilmeleri karşılayarak, dökülme, dağılma ve parçalanmayı önler,
• Düktiliteyi yükseltir,
• Normal betonarme demiri ile birlikte yapısal davranışı olumlu yönde etkiler,
• Yorulmayı geciktirir,
• Kavitasyon ve aşınmayı önler,
• Tokluğu yükseltir,
• Çatlama sonrası performansı normal betona göre yüksektir,
• Yüksek enerji tutma kapasitesine ve darbe dayanımına sahiptir,
• Elastik mukavemet ve çatlamaya karşı yüksek dayanım sağlar

Beton içerisinde homojen olarak lif karıştırılmış lifli beton, görünüş olarak normal betondan farklı olmasa da farklı yüklemeler altında davranış ve performans açısından oldukça avantajlıdır.

Beton içerisinde oluşan mikro çatlaklar, kesitlerdeki gerilmelerin homojen dağılmasına engel olmaktadır. Beton içerisindeki lifler bu gerilmelerin dağılımında köprü görevi görerek kesit ve elemanlardaki gerilme dağılımlarının homojenleşmesini sağlar.

Elastik ötesi dayanımı artırıp, sistemin enerji tüketme kapasitesini artıran lifli beton, betonarme tasarımlarda kilit rol oynayan sünekliği artırmaktadır.

Çelik Lifli Beton

Çelik lifli beton içerisinde kullanılan çelik liflerin çekme gerilmeleri ortalama 1200 MPa’dır. Elastik limitleri ise %0,2’den düşüktür. Liflerin çapları 0,13  ile 1,0 mm arasında boyları ise 13 mm’den 70 mm’ye kadar değişmektedir. Beton içerisindeki çelik lif hacmi %0,5 ile %3 arasında değişmektedir.Beton içerisindeki liflerin geometrik yapısı, uzunluk ve çap oranları, betonun performansını etkilemektedir.

Çelik liflerin beton yüzeyinde kalması, liflerin zamanla paslanarak yüzeyde leke bırakmasına ve betonarme demirine korozyonun yürümesinbe neden olabilmektedir. Bu durumu önlemek için galvanizli lifler ya da vibrasyonlu mastarlar kullanmak gerekmektedir. Galvanizli ve ısıya dayanıklı liflerin performansları diğer liflerle aynı özelliktedir.

TS 10513’te, beton içerisinde kullanılan lif özellikleri hakkında iki önemli husus bulunmaktadır;

1. Her bir lifin çekme dayanımı 310 MPa’dan az olamayacaktır.
2. 16°C’nin üzerindeki ortamda 3,18 mm’lik iç çap çevresinde yapılan lif eğilme deneyinde teste tabi tutulan liflerin %90’ının kırlmaksızın 90° eğilme kabiliyeti gösterebilmelidir.

TS 10513’te belirtilen bu iki husus, liflerin sünek ve çekme dayanımı açısından daha yüksek performans göstermesini amaçlamaktadır. Beton karışımında yüksek oranda lif kullanımı betonun topaklaşmasına neden olurken, homojen bir beton karışımı elde edilmesini engeller. Lif seçiminde dikkat edilemsi gereken en önemli noktalardan bir tanesi lif boyunun, agrega maksimum tane çapının en az 1,5 veya 2 katı olması durumudur.

Yapılan araştırmalar beton üzerindeki; eğilme dayanımında, basınç gerilmeleri altında ve enerji yutma kapasitelerinde en büyük iyileştirmeyi düz ve ucu hafif kıvrımlı liflerin sağladığını göstermiştir. (Topçu, İ. B., 2006, “Beton Teknolojisi”, Uğur Ofset A.Ş., Eskişehir.)

 Lifli Betonun Kullanım Alanları

Lifli beton ağır çalışma koşullarına maruz kalan yapılarda, ince kesitlerin ve yüksek dayanım özelliklerinin gerektirdiği yerlerde kullanılmaktadır. Bazı yerlerde ise beton içerisinde donatı ve hasır kullanmamak için ekonomik gerekçelerle kullanılmaktadır. Lifli betonların kullanım alanlarını şu şekilde sıralayabiliriz;

1-Endüstriyel Döşemeler

Endüstriyel zeminler, endüstriyel üretimlerin gerçekleştiği ana mekanlardır. Dolayısıyla zeminlerin karşılaşacağı kuvvet ve etkilere karşı dayanıklı olması beklenir. Tadilat ve yenileme işlemleri üretime engel olacağından endüstriyel döşemelerim servis ömürlerinin uzun olması gerekmektedir.

Endüstriyel döşemelerin yüksek hareketli yük ve dış etkilere dayanım göstermesinin yanında, statik yükler altında istenen performansı göstermesi gereklidir. Lifli betonlar tüm bu mukavemet isteklerini karşılamaya uygun homejen bir malzemedir.

Endüstriyel döşemelerde kullanılacak lifli betonlar için uzunluk/çap oranı ve çelik lif dozajı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Geniş döşemelerde genleşme ve büzülme gibi etkiler nedeniyle döşemelerin çatlamasının engellenmesi amacıyla, betonlar, beton derinliğinin üçte biri oranında ve 6 x 6 m veya 10 x 10 m ebatlarında kesilerek yalancı derz uygulanması gerekmektedir.

Lif takviyeli beton, yapısında rastgele dağılmış şekilde lif içeren kompozit bir malzeme olarak tanımlanmaktadır.

Endüstriyel Döşemelerde Lifli Beton Kullanım Amaçları

• Hasır donatının kullanılmaması ya da hasırlı betonun mukavemetinin artırılması,
• Döşeme yüksekliklerinin düşürülmesi,
• Bakım ve onarım giderlerinin düşürülmesi ve üretimin durdurulmaması,
• Çatlak kontrolü,
• Dinamik yük belirsizliklerine karşı önlem alınması

2-Havaalanı Kaplamaları

Havaalanı beton kaplamalarının tasarımları yapılırken göz önüne alınması gereken önemli hususlar bulunmaktadır;

• Sıkıştırılmış zemin ve sıkıştırılmış zemin + grobeton bileşimi için alt yapı reaksiyon modülü (K), (kg/cm3),
• Taşıyıcı beton sınıfı,
• Uçak tipi, tahmini yükler ve bu yüklerle karşılaşılma sıklığı.

Havaalanı uygulamalarında istenen yüksek dayanım ve belirsiz yüklere mukavemet kaplama kalınlıklarının yüksek olmasına neden olmaktadır. Bu kalınlıkların düşürülmesi amacıyla lifli betonlar tercih edilmektedir. Lifsiz betonlarda, tekrarlanan yükler altında malzemenin yorulma mukavemeti, statik mukavemetin yaklaşık olarak %50’si olup bu oran lifli betonlar için %80’dir.

Lifli betonların yüksek çekme mukavemeti nedeni ile derzler arasındaki mesafeyi büyütmek ve derz sayısını azaltmak mümkündür. Bu derzler, beton kesme makinesi ile beton kalınlığının %4’ü kesilerek elde edilir.

3-Liman Kaplamaları

Limanlarda uygulanan döşemekaplamaları, diğer kaplamalardan farklı olarak ağır araç trafiğine dayanacak şekilde projelendirilip inşa edilir. Liman döşemelerinde yük aktarımları, çarpma etkileri, kesme momentleri, su yüzeyinin sürekli değişmesi, noktasal yükler ve aşırı yükleme olasılığı gibi durumlar göz önüne alınır. Liman kaplamalarında çelik lifli betonun kullanılması durumunda, kaplama kalınlığının azalülması ve derz açıklıklarının büyütülmesi mümkündür.

4-Ateşe Dayanıklı Beton Yapılar

Yüksek sıcaklık ve mekanik etkilerle karşı karşıya olan betonarme elemanlarda, lifli betonun kullanıldığı alanlarındadır. Çimento üretim tesisleri, çelik üretim yerleri, fırın kaplama ve duvarları, jet motoru test alanları gibi alanlarda lifli betonun avantajlarından yararlanılıt.

5-Ön Üretimli-Prefabrik Beton Elemanlar

Çatlak kontrolü, elastik ve elastik ötesi performans davranış kapasitesi, yüksek mukavemet gibi avantajları prefabrik elemanlarda lifli beton üretimi tercih edilebilmektedir.

5-Su Yapıları

Çelik lifli beton, içeriğindeki çelik lifler sayesinde yüksek yükler altında normal betondan farklı özellikler gösterir. Su yapılarında, önemli yapılardan; dolu savak, dolu savak boşaltım kanalı, dolu savak saptırıcıları, sıçrama eşiği, dip savak, enerji kırıcı havuz gibi yapılarda lifli betonun avantajlarından yararlanılır.

Günümüzde düşü yüksekliği fazla olan barajların inşa edilmesi sonucu, barajlarda kavitasyon hasarının meydana gelme olasılığı daha da artmıştır. Bilindiği üzere 10 m/s’nin üzerindeki hızlarda daima kavitasyonun meydana gelme olasılığı vardır. 20 m/s’den büyük hızlarda ise kavitasyon hasarlarına karşı beton mutlaka korunmalıdır.

Kaynak: Beton ve Beton Teknolojisi-Yrd. Doç. Dr. Osman Şimşek

Püskürtme Beton Nedir? Uygulama Çeşitleri Nelerdir?

Püskürtme beton (shotcrete beton), basınçlı hava yoluyla işlenmeye uygun olarak hazırlanmış yüzeyler üzerine püskürtülen ve püskürtme basıncıyla istenilen yüzeyler üzerine yapışan beton veya harçtır.

1920’de dinozor iskeletlerini korumak için kullanılan püskürtme beton daha sonra tünel kazılarında ve şev yüzeylerinde kaplama olarak uygulanmaya başlanmıştır. Püskürtme beton karışımların çimento miktarı normal betona göre daha fazladır. Beton püskürtülerek yerleştirilirken aynı zamanda püskürtme etkisiyle sıkıştırılmış olur. Karışımlar genellikle daha yüksek ilk ve son mukavemet için dizayn edilmiştir. Ayrıca sürtünme direnci faktörü emniyetli olduğu için karışımların düzgün oranlanması özel özen gerektirir. Püskürtme betonda kum içeriği toplam agreganm ağırlıkça %55- %65 arasındadır.

Beton yüzeye yüksek bir hızla püskürtüldüğü için yapışma ve sıkışma tam olur. Püskürtme betonu yüzeye ileten hortum çapı 30-65 mm arasında değişir. Genel olarak ifade edilirse, hortum çapı, kullanılan agreganm tane çapının 3 katı olmalıdır. Hortum boyu ise 10 ile 100 m arasında olabilir, ancak 10-30 m ortalama boy tercih edilmelidir.

Püskürtme Beton Uygulaması

Püskürtme beton (shotcrete beton), kuru ve ıslak (yaş) sistem olarak iki değişik şekilde uygulanır. Kuru ve yaş sistemlerinden birinin seçiminde şu üç ana unsur göz önünde bulundurulmalıdır:

• İşe uygunluk ve pratik uygulanabilirlik
• Yatırım, işletme, personel ve malzeme finansmanı
• Bakım ve tamir koşulları

Kuru Sistem

Kuru püskürtme beton, karışım suyu hortum başlığında ilave edilen püskürtme betondur. Karışım, kuru (susuz) olarak hazırlanır. Karışımda kullanılan malzemeler, çimento, agrega ve gereğinde çok ince malzeme ile katkı maddesidir. Çok ince malzeme ile kimyasal katkı maddesini aynı anda vermek çok seyrek uygulanan bir yöntemdir. Kum karışım püskürtme makinesine (Aliva-Püskürtme Beton Makinası) doldurulur ve kontrollü olarak makine içindeki değirmenden geçtikten sonra 3-6 atmosfer basıncı (Atü) basınçla hortuma itilir. Hortum çıkışındaki püskürtme başlığında hız yaklaşık 50-70 m/s dir. Püskürtme başlığında kum karışıma, su ve gereğinde beton kimyasal sıvı katkı maddesi ilave edilir. Püskürtme başlığı ile tatbik yüzeyi arasında ve yüzey üzerinde, kum kanşım malzemesi ile sıvı madde birbirine kanşır.

Yaş Sistem

Yaş veya ıslak püskürtme betonu, karışım suyu ilave edildikten sonra uygulanan püskürtme betondur. Karışım yaş olarak hazırlanır. Çimento, agrega ve su ile kanştınldıktan sonra basınçlı hava ile istenilen yüzeye püskürtülür. Püskürtme beton yapımında kullanılan ekipman, belirlenen en büyük tane çaplı agregayı karıştırmaya ve püskürtmeye uygun olmalıdır. Bütün aletler; mikserler dahil, hortumlar, püskürtme ucu ve borusu hava ve su basınç göstergeleri ve contalar temiz olmalıdır.

Yaş sistemin iki uygulama yöntemi vardır. Bunlardan birinde yoğun olmayan malzeme, diğerinde yoğun malzeme iletimi yapılır. Bu tekniklerin uygulanmasında farklı özellikteki makineler, değişik basınçlarda kullanılır. Püskürtmeden önce yüzeye hasır çelik konur. Son zamanlarda ise beton içine ince çelik teller konarak “lifli beton” tekniğinden yararlanılmaktadır. Sonuçta betonun çekme dayanımı yükseltilmiş olur.

Yaş ve Kuru Sistemin Karşılaştırılması

• Yaş sistemde su/çimento oranı kısmen düşüktür. Ayarlama makine ile olduğu için gerçek değerden sapma azdır. Bu önemli nokta, betonda homojenlik ve yüksek basınç mukavemeti sağlar.
• Yaş sistemde geri sıçrama daha azdır. Bu nedenle ekonomik fayda yüksektir ve kayıp minimumdur. Tane büyüklüğü dağılımında püskürtme öncesi ve püskürtme sonrasında büyük fark yoktur.
• Yaş sistemde geri sıçrama azlığı nedeniyle yüzeydeki betonda fazla malzeme kalmasının büyük bir mahsuru yoktur. Fakat betonun homojenliği azalabilir.
• Kum sistemde püskürtme beton, yaş sisteme göre daha erken dayanım sağladığı için kazıdan hemen sonra acil destek gereken, kendini fazla tutamayan yumuşak zeminlerde ve kazı çevresinde su sızıntıları gelmesi durumunda daha kullanışlı olmaktadır.
• Yaş sistemde boru çapına bağlı olan randıman daha fazla olabilir. Yaş betonun makine ve boruda yaptığı tahribat en az kuru sistem kadardır.
• Kum sistemde çimento ve çok ince agregadan dolayı görüş mesafesi az olduğundan çalışma zorluğu vardır.
• Kum sistemde kullanılan alet kirlenmediğinden dolayı, temizlik için harcanacak zaman azalır, iş verimi artar.
• Kum sistem betonunda olduğu gibi, su/çimento oranının dar sımrlar içinde sabit tutulup ve buna uygun homojen beton basınç mukavemeti ile kıvam ölçüsü sağlanırsa geri sıçrama azaltılmış olur.

Yaş Sistemin Zorlukları ve Zararları

• En önemli konu olan makine, iletim ve püskürtme tekniği tam çözümlenmiş değildir.
• Püskürtme başlığında katılan priz hızlandırıcı katkı maddesi, su/çimento oranını azaltır.
• Yüzeye çarpma sırasında oluşan sıkışma azdır, özellikle yoğun malzeme iletimi yönteminde sıkışma az olur.
• Gerekli yapışma mukavemetine yalnız, iri tanesi az olan agrega ihtiva eden ve çimento miktarı 500 kg/m3 olan beton ile ulaşılır.
• Genel olarak malzemenin yüzeye yapışması az, ıslak yüzeylere yapışması zordur.
• Priz hızlandırıcı katkı maddesini homojen olarak katabilme işlemi çözümlenmemiştir.
• Yaş sistemde, püskürtme başlığı ile makine arasındaki mesafe yeterli olmadığı durumlarda çalışmada yer darlığı sorunu ortaya çıkmaktadır.
• Dayanıksız ya da uygun bir şekilde hazırlanmamış yüzeye uygulandığı zaman, en iyi püskürtme betonu da kullanılsa problemler ortaya çıkabilir.
• Püskürtme betonun özellikleri ve performansı, söz konusu malzemenin yerleştirildiği koşullara büyük ölçüde bağlı olmaktadır. Aynı zamanda seçilen özel ekipman ile büyük ölçüde uygulama ekibinin yetenek ve tecrübesine bağlı olabilmektedir.

Püskürtme Beton Karışım Elemanları

Püskürtme beton (shotcrete beton) karışım elemanları, normal beton karışım elemanlarından sadece tane büyüklüğü yönünden ayrıcalık gösterir. Burada da kullanılan karışım elemanları su, çimento ve agrega ile gerektiğinde beton kimyasal katkı maddesi ve puzolanik maddedir.

Çimento

Püskürtme beton içinde kullanılacak çimentoların katılaşma süreci, en geç 2-3 saat içinde başlamalıdır. Böyle bir çimentonun standart mukavemeti 350 kgf/cm2 (35 MPa) ise bir gün sonra en az 85 kgf/cm2 (8,5 MPa) mukavemet verebilmelidir.

Priz hızlandırıcı katkı maddesi yerine, ilk mukavemeti yüksek (R tipi) çimentoların kullanılması tercih edilmelidir. Katkı maddesi, çimentonun 7 günlük basınç mukavemeti 500 kgf/cm2 (50 MPa)’nin üstüne çıkarabilmektedir. Bu nedenle beton kısa zamanda yüksek bir mukavemet kazanmış olur.

Agrega

Püskürtme betonda geri sıçramadan dolayı, en büyük tane çapı 16 mm den daha büyük olmamalıdır. Genellikle dar kesitli ve sık teçhizatlı yapı elemanlan için bu boyut uygun olmaktadır. Agrega granülometrisi düzgün dağılımlı olmalıdır. Kesik granülometrili agregalar da bazen uygun sonuç vermektedir. Homojen nemli doğal kum ile daha düşük homojen nemdeki doğal iri agrega uygun bir kuru karışım sağlar. Bu nem, oranlan topaklanma olmayacak düzeyde tutmalıdır. Genellikle doğal nemin %2’nin altına düşmesi halinde karıştırma esnasında toz oluşur ve püskürtme beton için gerekli olan su homojen olarak verilmez. Doğal nemin %5’in üzerine çıkması da yine amaca uygun değildir.

Katkı Maddeleri

Püskürtme betonu (shotcrete beton) için yerine göre priz hızlandıncı ve hava sürükleyici katkı maddeleri kullanılır. Priz hızlandıncı katkı maddesi, prizi hızlandınp başlangıç mukavemetini arttınr, fakat son mukavemette %20 azalmaya sebep olur. Bazen bu azalma, katkısız betona nazaran %50 civarında olabilmektedir. Normalde çimento ağırlığının %2-%7’si oranında katılır. Donma çözülme etkisinde kalacak olan püskürtme betonlarda ıslak metot karışımlar da kullanılabilir. Bu katkı maddeleri, püskürtme betonu işlenebilirlik yönünden iyileştirir ve geri sıçrayıp dökülen beton miktarım azaltır.

Uçucu kül, püskürtme betonun yapışma ve basınç dayanımının artmasını, yoğunluğunu artırarak sağlar. Normal portland çimentosu kullanılıyorsa uçucu kül çimento ağırlığının %15’inden fazla olmamalıdır. Betona katılacak katkı maddesinin etkinliği, beton mukavemetinde meydana getirdiği düşme, laboratuar deneyleri ile belirlenmeli ve katkı maddesinin türü ve dozu hakkında karar verilmelidir.

Püskürtme betonda uygun lif kullanılabilir. Liflerin boyları, kuru sistemde 30 mm’yi yaş sistemde 20 mm’yi geçmemelidir. Lif kullanımında püskürtme hortum boyu 10 m olması verimliliği artırır.

Sentetik lifler, püskürtme betonun su geçirimliliğini ve kılcal çatlakları önler. Tek kat kalın bir püskürtme beton uygulaması sağlayarak zaman ve işçilikten %20’ye varan tasarruf yapılmasını sağlar. Sentetik lifler, kullanım yerine bağlı olarak bir metreküp (1 m3) için 6-10 kg arasında kullanılır.

Püskürtme Beton İçin Yüzey Hazırlama

Kuru yüzeyler (örneğin; ahşap kalıplar, vb), püskürtme betondan su emmeyecek duruma gelinceye kadar nemlendirilmelidir. Eski beton yüzeyler, püskürtme beton işlemi başlamadan çok önceki günlerden itibaren nemli tutulmalıdır. Bu işlem, eski ve yeni betonun birbirine bağlanmasını ve arada oluşacak büzülme farklarını azaltır. Püskürtme yüzeyinde akan su varsa, drenaj sistemi ile uzaklaştınlmalıdır. Yüzeyde durgun su olması durumunda basınçlı hava ile bertaraf edilmelidir. Nemlendirilmiş veya yüzey suyu alınmış beton yüzeyi, püskürtme beton işleminin başlamasına kadar homojen mat nemli yüzey görünümünde olmalıdır.

Püskürtme yüzeyi şekil değiştirmeyen rijitlikte olmalı, püskürtme betonu yapılırken bu durumunu muhafaza etmeli ve betonun sıkışmasını sağlayabilmelidir. Bunun için gereğinde zemin yüzeyleri iyice sıkıştırılmalıdır. Kalıplar sağlam yapılmalıdır. Belirli bir profil verilecekse ya da yapı elemanlarının aynı kalınlıkta olması istendiğinde, bunları sağlayacak düzenekler gerekli rijitlikte olmalıdır. Yüzey püskürtme beton yapılması sırasında düşük ısıdan dolayı, yüzey donmamış olmalıdır. Buz çözülmesi sırasında oluşacak şekil değiştirmeleri püskürtme betonu etkilememelidir.

Sulama kanallarında yapılacak püskürtme beton uygulamasında, yüzey mümkün olduğunca düzgün hale getirilmeli ve pürüzlülük azaltılmalıdır. Yüzeyde istenirse mala ile perdah yapılmasında bir sakınca yoktur. Beton sertleşmeye başladıktan sonra sulanarak küre tabi tutulmalı ve prizini tam alması sağlanmalıdır.

Püskürtme Beton-Shotcrete Yüzeyi

Genel olarak ifade edilirse, püskürtme beton yüzeyi mümkün olduğu kadar pürüzlü bırakılmalıdır. Çünkü sonradan yapılacak her türlü işlem nedeniyle yüzey tabakasının çözülmesi, ayrışması, düşük mukavemet ve yüksek rötre meydana gelmesine sebep olabilir. Basınçla püskürtüldüğünden alttaki beton tabakası ile yüksek bir aderans sağlar. Eğer püskürtmede beton yüzeyinin perdahlanması veya başka bir şekilde düzlenmesi gerekirse, en son tabakanın püskürtme işleminden sonra üzerine çimento şerbeti ya da 0,8 mm tane sınıflı agregadan yapılmış püskürtme betonu, 0,5 ile 1 cm kalınlığında püskürtülmeli, sonra da hafifçe perdahlanarak düzeltilmelidir. Yumuşak beton yüzeyine çimento ile pudralama yapılmamalıdır. Ayrıca katılaşmaya başladığında bu yüzeye başka işlemler de yapılmamalıdır.

Püskürtme Betonun Özelliği

Basınç özelliği

Basınç mukavemeti su/cimento oranı, tane büyüklük dağılımı, sıkıştırma ve sertleşmiş betonun birim hacim ağırlığına bağlıdır Basınç mukavemeti değerleri, aynı şartlarda hazırlanan deney örneklerinde ve gerçek uygulamadaki betonlarda, değişen püskürtme şartlarından dolayı farklılık gösterebilir. Püskürtme şartlarına uyularak yapılan betonda, basınç mukavemetleri arasında büyük farklılık yoktur.

Porozite ve birim hacim ağırlık

Her püskürtme beton elemanından kesit alındığında 5 mm’nin altından ve kullanılan en büyük tane büyüklüğünün 2/3 oranında büyüklükte birçok boşluklar görülür. Büyük boşluklar, genellikle iri agrega taneleri arasında oluşur. Boşlukların olduğu bölgede normal betona göre 0,05- 0,1 oranında birim hacim ağırlıkta azalma görülür. Bu boşluklar, fazla su verilmesinden dolayı da oluşabilmektedir.

Yüzeye yapışma

Yüzeye yapışmanın yeterli olup olmadığım tespit etmek için ya basınç deneyi yahut da direkt çekme deneyi yapılır. İyi bir yapışmada değerler 25 kgf/cm2 veya 15 kgf/cm2 ye ulaşır. Basitçe yapılabilecek yapışma kontrollerinde örneğin beton yüzeyine dikkatlice vurularak çıkan sesin tınısına göre yapışmanın iyi olup olmadığı ve boşlukların durumu hakkında bilgi alınabilir.

Priz alma ve sertleşme süreci

Bir çok püskürtme beton tatbikatlarında püskürtme betonun zamana bağlı olarak sertleşmesinden dolayı mukavemet artışı önem kazanmaktadır. Bu olay, deney plakları üzerinde yapılacak deneyler ile belirlenemez. Püskürtme betonu kıyaslamak için karşılaştırma betonu dökülerek deney yapılır. Bunun için 4 mm üzerinde tane büyüklüğündeki agrega alınmaz. Bu agrega ile 4x4x16 cm boyutunda prizma numuneleri hazırlanır. Püskürtme beton numunesi gibi kür edilir ve aynı beton yaşında eğilmede çekme ve basınç mukavemeti deneyi yapılır.

Püskürtme beton (shotcrete beton)yapı kısımlarının 0°C altında olan sıcaklıklarında uygulanmaz. Taze halde iken dinamik zorlamalardan ve titreşim, oynama veren her hareket korunmalıdır. Püskürtme beton uygulandıktan sonra korumak amacıyla, en az 7 gun sure ile kür edilmelidir. Bu süre çok sıcak ve rutubetsiz hava şartlarında 14 güne çıkarılmalıdır. Kür işlemi, beton prizini aldıktan sonra her dört saatte bir basınçlı su ile olabileceği gibi uygun kür bileşenlerinin uygulanması ile yapılabilir.

Soğuk hava şartlarının çok yakın olduğu günlerde taze beton sıcaklığı, +5°C den daha az olmamak koşulu ile en az 3 gün süre ile muhafaza altına alınmalıdır. Su ile kür edilen betonlar ise kür süresince dondan korunmalı ve kürün bitiminden itibaren 3 günlük ilave ile koruma sağlanmalıdır.

Su kürü haricinde parafin esaslı ve su emdirilmiş reçine esaslı beton kür maddeleri ile de püskürtme beton kür edilebilir. Yüzey tamamen bu maddelerle kaplanmalıdır. Yüzeyde kür maddesi bir film olarak durmalı, dökümü takiben 28 gün boyunca bu işleme devam edilmelidir.

Püskürtme Beton Uygulama Alanları- Püskürtme Beton Nerelerde Uygulanır?

Püskürtme beton, kendini tutamayan zeminlerde yapılan tünel, sulama kanalı şevi, karayolu yarma şevlerinde, sulama kanalı beton kaplama onarım ve tamirinde ayrıca hasara uğramış kolon ve kirişlerin mantolanmasında, ferro cement uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tünellerde Püskürtme Beton Uygulaması

Yeni kaya yüzeyinin açığa çıkarılmasından sonra kaya yüzeyinde dağılma ve dökülme, genellikle küçük yüzeysel çatlakların açılmasından sonra başlar. Bu hareket sınırlandırıldığı müddetçe kaya sabit kalır. Kaya yüzeyinde meydana gelecek çatlamalar ve bundan doğacak dökülmelerin önlenmesinde püskürtmenin rolü, tünel kesitinde kırılmalar boyunca, kesme direnci sağlayarak zemini kendi açıklığı içinde tutabilmektedir. Püskürtme, kısa sürede yüksek direnç ve çabuk priz alma özelliği, tünel ve işçilerin emniyeti ve gerektiğinde kalıcı kaplamanın tipini etkilediğinden, tünel yapılarında en çok tercih edilen bir metot olarak uygulanmaktadır. Karışımda kullanılacak agregalardan. 0,2 mm. den küçük taneleri oranı %2’yi geçmemelidir. Aksi takdirde agrega çevresindeki çimento bağlantısını etkileyeceğinden olumsuz etki yapar. Ekipman verileri, en büyük tane boyunun 16 mm. ile sınırlandırılması gerektiğini göstermiştir. Vibrasyon imkânı olmadığından iyi bir tane dağılımı olmayan karışım, düşük kaliteli neticeler verir.

Agrega karışımında dikkat edilecek diğer bir husus da, agreganın tabii nem oranının %5’i geçmemesidir. Aksi takdirde fazla nem prizlenmeyi çabuklaştıracağından püskürtme hortumunda tıkanmalara neden olur. Bu nedenle karışım, mümkün olduğu kadar çabuk, 1,5-2 saat içinde tatbik edilmelidir.

Agrega/çimento oranı, genellikle uygulamada 1/3 oranındadır. Çimento dozajları, 300-450 kg/m3 arasında değişmektedir. (Shotcrete) Püskürtme betonunda, genellikle kullanılan priz hızlandırıcı katkı oranına bağlı olarak ilk priz yaklaşık 30 dakika, son priz ise 120 dakika sonra başlar. Püskürtmede kullanılan su, temiz, kimyasal açıdan gerekli vasıflara uygun olmalıdır. Burada su, malzeme hortumunun ucunda karıştığından bu noktada su basıncı 3 Atmosfer, suyun kaynak noktasında ise, 5-6 Atmosfer basınçta olması gerekmektedir.(Aliva-Püskürtme Beton Makinası) Bu basınçlar, yine tatbik alanında kurulacak su tanklarındaki manometrelerden kontrol edilir. İri agregalı püskürtme için, su/çimento oranı genellikle 0,35-0,45 arasında tutulur. Isının 1°C’nin altına düştüğü zamanlarda püskürtme uygulamasının durdurulması teorik olarak düşünülerek, kuru malzeme elde edilmekte olup, birçok tünellerimizde bu tip uygulamalar yapılmaktadır. Tavan olan yüzeylerde yapılan uygulamada sıçrama miktarı artar. Kum karışım metodunda genellikle miktar %25 ila %35 arasındadır. Ancak kontrolsüz uygulamalarda bu oran %52’ye çıktığı gibi, iyi bir denetim altında %20’ ye hatta %15’e düştüğü görülmektedir.

Püskürtme teçhizatı olarak daha ziyade çelik hasır kullanılır. Kullanılan teçhizatta aralıklar, 10 cm den az olmamalıdır. Püskürtme kaplamasmda muhakkak zeminin hava ile temasını bir an önce kesmek için önce yüzeye ince bir tabaka püskürtülmesi tavsiye edilir. Tünellerde püskürtme işleminden önce bazı hazırlıklar yapılır;

Tünellerde genellikle çalışma koşulları açısından havalandırma sistemleri yeterli olarak uygulanmaktadır. Haberleşme, beton tesislerindeki hazırlayıcılar ile tatbik edici operatörler arasındaki uyumda büyük bir faktör teşkil eder.

Malzeme nem oranlarının, çimento ve katkının tahlilinin önceden bilinmesi ön hazırlıkların başlıca unsurlarıdır. Alman numuneler üzerinde yapılan deneyler göstermiştir ki; püskürtme tatbikatları gerekli koşullarda yapıldığında;

• Kırılma (basınç) mukavemetinin 8 saat sonunda 50 kgf/cm2(5 MPa); 28 gün sonunda ise 300 kgf/cm2(30 MPa);
• Eğilme ve çekme direncinin 50 kgf/cm2(5 MPa),
• Aderansın normal mukavemetleri yüksek,
• Priz sırasında esnekliğin çok yüksek, priz sonrası ise beton direncini verdiği tespit edilmiştir.

Kaplamalı Kanallara Püskürtme Beton Uygulanması

Yeni bir teknik olan püskürtme beton (Shotcrete) kaplama, halen uygulanmakta olan onarım tekniğinden tamamen farklıdır. Çatlayan, kırılan, tahrip olarak kullanılmayacak durumda bulunan beton anoya hiçbir işlem yapılamamakta, üzerine basınçlı beton püskürtülerek yeniden ince bir kaplama yapılmaktadır. Kaplama yapılması gereken kanal belirlenerek servis yolunda hareket eden bir tankerden alınan su ile mevcut olan betonlar iyice yıkanmalıdır. Yıkama suyu, temiz olmalı ve küçük kapasiteli bir pompa ile basınçlı olarak püskürtülmelidir. Yıkama suyunun basınçlı olarak püskürtülmesinin nedeni, eski anolar üzerindeki toz, çamur, yabancı ot gibi her türlü yabancı maddenin temizlenmesi ve ortamdan uzaklaştırılmasıdır.

Kanal kaplaması sonunda pürüzlülük artmış ve kanal kesiti daralmış olacağından kanal debisinde %3-5 düşme olabileceği ifade edilmiştir. Ancak sızma kayıplarının %40’a kadar çıktığı gözönüne alınırsa, kaplama sonrasında mansaba iletilen su miktarı genellikle % 10-20 artmaktadır.

Yikama işlemi; membadan mansaba doğru yapılmalı ve yapışmanın iyi olabilmesi için mevcut yan ve taban anolar üzerinde yabancı hiçbir madde kalmamalıdır. Yıkama sırasında çalı süpürgesi, süpürge, plastik fırça ile anolar süpürülerek temizlenmeli ve fazla su ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Yıkama sırasında genelde bir kişi hortum ile su püskürtmeli, 2-3 kişi kanal şevleri ile kanal tabanını uzun saplı çalı süpürgeleri ile süpürmelidir. Ülkemizde beton kaplamalı kanallarda meydana gelen tahribatın onarımı için 10-12 kişilik beton onanm ekibi oluşturulmaktadır. Bir veya birden fazla ano elle veya kompresör yardımıyla kırılarak beton parçalan dışarı alınmalıdır. Açılan boşluklar düzeltilerek kalıp çakılır ve tekrar beton dökülerek, üzeri mala ile perdahlanmalıdır.

Yapılan çalışmalarda görülmüştür ki; bir beton ekibi, en iyi şartlarda günde 5-6 adet anoyu yenileyebilmekte, günlük beton kaplama onarımı 20-30 m2 yi geçmemektedir. Beton ano onarımı çok pahalıya mal olmaktadır.

Kanallarda beton kaplama onarımı çok kısa sürelidir. Kışın sona ermesi ve havalann beton onaranına uygun olması ile başlamakta, kanallara sulama suyu alınmasıyla sona ermektedir. Beton onarım periyodu çok kısa olduğundan, ano yenilenmesi ve onarımı yeterince yapılamamaktadır. Her yıl arzu edilen miktarda beton onarımı yapılamaması, kanallann kısa sürede tamamen tahrip olmasına neden olmakta ve yenileme ihtiyaçları büyük boyutlara ulaşmaktadır.

Kolon ve Kiriş Mantolamada Püskürtme Beton Uygulaması

Yapıların onarılmasında kullanılan püskürtme betona Torkret (Shotcrete-şatkrit) adı verilmektedir. Bu betonun amacı, beton ve betonarme yapılarda arızaları gidermek çatlakları kapatmak, yapıyı her türlü zararlı etkilere karşı korumak ve mukavemetini arttırmaktır. Hasara uğramış yapı elemanı üzerindeki çatlak ve hareketli (boşluktaki veya ana kütleden aynlmış) parçalar eleman üzerinde uzaklaştınhr. Aynca püskürtme betonu uygulanacak yüzeydeki pullanma, kabarıp dökülmelerin oluştuğu yapılarda ve betonun sağlam tabakalarına kadar kazınarak basınçlı su ve hava ile temizlendikten sonra uygulamak avantajlıdır. Mantolama yapılacak yüzeyler hazırlandıktan sonra kalıp çakılarak kalıp içine uygun yerlerden püskürtme beton uygulanır.

Kaynak: Beton ve Beton Teknolojisi-Yrd. Doç. Dr. Osman Şimşek-Seçkin Yayıncılık

Betonun bu zengin kullanım alanlarından bir tanesi de “Brüt Beton” , “Görünen Beton” veya “Mimari Beton” uygulamasıdır.

Beton tarihte öncelikle taşıyıcı sistem malzemesi olarak kullanım bulduysa da Brüt Beton olarak ilk kullanımı 1913 yılında, M.Berg’in, Almanya-Bresslau’da inşaa edilen ‘Jahrhunderthalle’ binasında olmuştur. Bura binanın uygulamasında beton, herhangi bir malzeme ile kaplanmadan, kalıptan çıktığı helinde kullanılarak, ‘Mimari Beton, Çıplak Beton ya da Brüt Beton’ olarak adlandırılan uygulamanın ilk örneği verilmiştir.

“Brüt beton, beton yüzeyi imal edildiği şekilde görünecek haliyle doğal görünümü ile bırakılan veya çeşitli görsel, dekoratif dokusal etkilerin uygulandığı, yüksek kaliteli ve kalıp sistemi ve işçiliğinde aşırı özen gösterilen beton yüzeylerdir.”

Brüt Betonun Özellikleri nelerdir?

Genellikle yapılarda beton yüzeyler, klasik çimento-kireç esaslı sıvalarla veya diğer kaplama malzemeleriyle kullanılmakta ve beton yüzeylerin, karbonatlaşma ve korozyon etkisi gibi nedenlerle sıvasız Brüt beton olarak kullanımından kaçınılmaktadır. Dolayısıyla brüt beton imalatında bu tür etkiler göz önünde bulundurularak normal betondan farklı olarak bazı önlemler almak gerekmektedir. Yine brüt beton üretiminde normal bir betondan beklenen işlenirlik, dayanım ve durabilite özelliklerinin yanında estetik kaygılar da önemlidir.

• Brüt beton kıvam olarak normal betona oranla daha akıcı bir kıvamdadır.
• İçerisinde daha küçük tane çapına sahip agregalar kullanılmaktadır.
• Kullanılan agrega çeşidi dış etkilerden etkilenmeyen ve yağmur vb etkilerle reaksiyona girmeyen minerallerden oluşmaktadır.
• Çimento olarak, portland çimentosu ve beyaz çimento kullanılılırır. Çimento dozajı yüksek tutulur.
• Dayanıklı ve geçirimsiz olması için brüt betonun boşluksuz bir yapıda olması gerekmektedir.
• Renklendirici pigmentler kullanılarak, istenilen renklerde tasarımlar yapılabilmektedir.
• Brüt betonla, çeşitli kalıp veya uygulamalarla çok çeşitli dokular elde edilebilme imkanı vardır.
• İç mimari veya dış cephelerde kullanımıyla ekonomik ve yaratıcı çözümler üretilebilmesinin yanında sıva veya kaplama gibi iş kalemlerine gerek duyulmaması zaman tasarrufu konusunda da avantaj sağlamaktadır.

Brüt beton nerelerde kullanılır/uygulanır?

Brüt beton, binaların iç ve dış yüzeylerinde, bina çevresindeki sınırlayıcı duvar elemanlarında, istinat duvarlarında, veya pek çok farklı yerde ve çeşitte uygulanabilmektedir. Brüt betonun, betonun doğal rengi olan grinin yanında, çeşitli yöntemler ile renkendirilerek de kullanılabilmesi, mimari tasarımlarda uygun çözümler sunulmasına imkan sağlamaktadır.

Brüt betonun mimari estetik amaçlarla kullanımına en çok karşılaştığımız yerlerden bir tanesi de cafe ve restoranlardır. Aslında, iç mimari tasarımlarda her türlü mekan için brüt beton uygulamalarına rastlamaktayız. Buraların yanında alışveriş merkezlerinde, özellikle bodrum katlarda bulunan otopark alanlarında ekonomik olması yönüyle oldukça sık kullanılmaktadır.

Özellikle 3 boyutlu yazıcıların inşaat sektöründe kullanımının başlanmasıyla, brüt betonu etrafımızda daha çok görür olacağız. Her ne kadar 3D printerların kendine has farklı bir dokusu olsa da, çimentolu bileşiğin çoğu zaman herhangi bir kaplamaya gerek duyulmadan kullanıma sunulması uygulamaya brüt beton görünümü kazandırmaktadır.

Yine bir diğer yeni teknoloji ürünü olan beton kumaş teknolojisi ile, her ne kadar farklı bir yapıda olsa da brüt beton görüntüsü elde edilmektedir. Bu malzeme şu an için daha çok stabilite ve koruma amaçlı kullanılsa da, özellikle dış mekanlarda görsel amaçlarla da kullanılmaya başlanmıştır.

Taşıyıcı sistemlerin kapasitelerinin artırılması amacıyla yapılan güçlendirme çalışmalarında, zaten mantolama ile genişleyen taşıyıcı sistem elemanlarının bir de kaplama malzemesi ile şişirilmemesi için çoğunlukla yüzeyler brüt beton olarak bırakılmakta ve iç mimaride buna uygun tasarımlar yapılmaktadır.

Günümüzde iç mekanlarda kullanılmak üzere geliştirilmiş, brüt beton veya dokulu sıva şeklinde görünümlere sahip malzemeler de bulunmaktadır.

Brüt Betona Desen ve Renk Verilmesi

Pigmentler katılarak brüt betona renk vermek de mümkündür. Doğal rengi olan gri renkte, beyaz çimentoyla beyaza yakın renklerde ve içeriğine katılan pigmentlerle istenilen birçok renkte sonuç alınabilen brüt beton, mimari açıdan bir çok probleme çözüm olarak kullanılabilmektedir.

Renklendirilerek kullanımının yanında çeşitli şekil ve dokularda kullanımı da oldukça yaygındır. Eskiden daha çok betona yüzey dokusunu vermek amacıyla, ağaç dokusunu çıkaracak şekilde tahta parçalarında oluşturulan kalıplar kullanılmaktaydı. Günümüzde ise gelişen teknoloji sayesinde, metal, plastik, suni ahşap ve geçmeli doğal ahşap kalıp malzemeleri ile istenilen dokular elde edilebilmektedir. Yukarıda da bahsettiğimiz üzere 3D yazıcıların kullanımının yaygınlaşmasıyla gerek kalıp üretimi gerekse direkt malzeme üretimi ile bu dokuların ve tasarımların daha da çeşitlendirilmesi mümkün olacaktır.

Brüt betonda dikkat edilmesi gereken noktalar nelerdir?

• Brüt beton uygulamalarında, beton yüzeyinde bir kaplama veya sıva uygulaması bulunmaması, gerçekleşebilecek en ufak bir kalıp kayması, boşluk oluşumu veya herhangi bir hatanın giderilmesinin çok zor olması betonun ve kalıbın üretimi ve yerleştirilmesinde azami dikkat gerektirmektedir.
• Her betonda olduğu gibi brüt beton uygulamalarında da karışımda bulunan su miktarı beton dayanımında, betonun yerleştirilmesinde ve düzgün bir yüzey oluşturulmasında oldukça önemlidir. Kullanılan agregaların su ile olan ilişkisi, nem içeriği veya mineral yapısı yine bu konuda  dikkate alınması gereken noktalardandır.
• Renklendirme amacıyla betona katılan pigmentlerin, akışkanlaştırmak amacıyla verilen kimyasalların veya her türlü katkı maddesinin gerek dayanıma etkisi, gerekse dış ortam koşullarında göstereceği davranışlar ya da yüzeyde oluşturacağı görselliği bozucu etkiler göz önüne alınmalıdır.
• Dökümü tamamlanan ve brüt beton olarak kullanılacak elemanların en az bir hafta süreyle sarsılmaması, yüklenmemesi veya herhangi bir deformasyon yaratacak bir işlemlerin yapılmaması gerekmektedir. Diğer beton türlerinde olduğu gibi kürlenmesi dikkatlice yapılmalı, aşırı sıcak soğuk veya rüzgar gibi etkilerden korunması gereklidir.
• Santralden şantiye ortamına gelen betonun mikserde ayrışmasının önüne geçilmesi amacıyla döküm öncesine kadar karıştırmaya devam edilmelidir. Yine ayrışmanın önüne geçmek amacıyla betonun 1.5 metreden daha yüksekten dökülmemesi ve vibrasyon işleminin ne eksik ne de fazla bir şekilde uygulanmaması gerekmektedir.
• Derz oluşmaması ve homojen bir görünümün sağlanması amacıyla dökümün mümkün olduğu kadar tek parça halinde yapılması gerekmektedir.
• Mimari betonun görüntüsünün, beton yüzeyindeki organik bileşikler sebebiyle bozulması, renginin solması, kirlenmesi gibi problemlerin yaşanmaması için fotokatalitik özelliğe sahip titanyumdioksit brüt beton karışımına ilave edilebilmektedir. Bu şekilde betonun estetik ve dayanım özellkilerini koruyarak kullanım ömrü boyunca, üzerine gelen kirleticilerin ayrışarak, betonun aynı renk ve dokuda kalması sağlanabilmektedir.