logo
"İş Sağlığı ve Güvenliğinde Alternatif Çözümler"

BETONUN BİLEŞENLERİ

 

 

Betonu oluşturan hammaddeler çimento, su, ince agrega,

iri agrega ve gerektiğinde kimyasal ve/veya mineral katkılardır.

Bu hammaddelerden çimento+su (gerektiğinde kimyasal

ve/veya mineral katkılar) çimento hamuru; ince ve iri

agrega ise agrega bileşeni olmak üzere betonun iki bileşenini

oluştururlar.

 

Hammaddelerin karıştırılmasından sonra oluşan çimento hamuru, zamanla katılaşıp sertleşir ve agrega tanelerini birbirine yapıştırarak betonun dayanım kazanmasını sağlar.

 

Dolayısıyla bir betonun dayanımı;

 

  • Çimento hamurunun dayanımına,
  • Agrega tanelerinin dayanımına,
  • Çimento hamurunun agrega tanelerini birbirlerine yapıştırmasının gücüne, yani aderansa bağlıdır.

 

Betonu oluşturan malzemelerin yaklaşık olarak hacimsel dağılımı aşağıda gösterilmiştir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            Şekil 1. Beton Bileşenleri

 

 

 

 

 

1  AGREGALAR

 

Betonun mutlak hacminin yaklaşık % 75’ini oluşturan agregalar, mineral kökenli ve 100 mm’ye kadar çeşitli tane büyüklüklerinde kırılmamış veya kırılmış tanelerin yığınıdır.

 

Agregalar:

 

  • Kaynaklarına göre, doğal ve yapay olmak üzere iki,
  • Özgül ağırlık veya birim ağırlıklarına göre normal, hafif ve ağır agregalar olmak üzere üç,
  • Tane büyüklüklerine göre ise ince ve iri  agrega olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar.

 

Doğal agrega, taş ocaklarından, nehirlerden, denizlerden, teraslardan ve göllerden elde edilen kırılmış veya kırılmamış yoğun yapılı agregadır.

 

Yapay agrega ise yüksek fırın cürufu gibi sanayi ürünü olan kırılmış veya kırılmamış agregalardır.

 

Yoğunluğu 2000 ile 3000 kg/m3 arasında olan agregalar Normal  agrega, yoğunluğu 2000 kg/m3’den küçük olanlar hafif agrega, yoğunluğu 3000 kg/m3 den büyük olan agregalarda ağır agrega şeklinde tanımlanır.

 

Tane büyüklüğü 4 mm’den küçük olan agregalar “ince agrega”, tane büyüklüğü 4 mm’den büyük olan agregalar ise “iri agrega” olarak tanımlanır.

1.1.  Agregaların Özellikleri

 

İyi bir beton üretimi için agregalarda bulunması gereken şartlar şunlardır [1].

 

  1. Tane dağılımı (granülometrik bileşim) TS 706’nın gereklerini yerine getirmelidir. Boşluksuz bir beton karışımı elde edilmesine elverişli olmalıdır.
  2. Tane şekli kübik olmalıdır. Şekilce kusurlu (yassı ve uzun) taneler içermemelidir.
  3. Tane dayanımı, istenen özellikte bir betonun yapımı için yeterli olmalıdır. Sert, dayanıklı ve boşluksuz olmalıdır. Aşınmaya dayanımlı olmalıdır.
  4. Sık sık donma-çözülme etkisinde kalan betonlar için kullanılan agrega, dona dayanıklı olmalıdır.
  5. Kil, silt, mil ve toz gibi beton dayanımını ve aderansı olumsuz etkileyen zararlı maddeler içermemelidir.
  6. Organik kökenli ve hafif maddeler içermemelidir.
  7. Beton ve betonarmenin durabilitesini olumsuz yönde etkilememelidir. Agregalar sertleşmiş betonda zararlı hacim artışına ve bu nedenle tahribata neden olabilen sülfatlar, donatı korozyonuna neden olabilecek bazı tuzlar ve klorür içermemelidir.
  8. Betonda alkali silika reaksiyonuna neden olabilecek aktif silisleri içermemelidir

1.1. Agreganın Fiziksel Özellikleri

 

Agreganın Porozitesi : Agrega tanelerinde bir miktar boşluk bulunması doğaldır. Agrega tanelerindeki boşluk su emme deneyi yapılarak belirlenir. Buna göre kurutulmuş iri agrega tanelerinden W ağırlığında (2-5 kg arasında) malzeme alınarak 24 saat su içinde bırakılır. Bir havlu ile tanelerin yüzeyinden su alınır ve taneler böylelikle kuru yüzey doygun duruma getirilir. Bu tanelerden W1 ağırlığında malzeme alınarak etüvde kurutulur. Kurutulan malzemenin W0 ağırlığı bulunur.

 

O halde agreganın ağırlıkça su emme miktarı (W1-W0) / W0 ifadesiyle % cinsinden bulunur. Agreganın porozitesi (P) ise, agreganın gr/cm3 cinsinden özgül ağırlığı, W1 ve W0  gr. cinsinden ağırlıklar olduğuna göre; P=((W1-W0)/W0)*100 olarak ifade edilir.

 

İri agrega tanelerinin porozitesinin küçük olması ile bu tanelerin mukavemetinin yüksek bir değer alması sağlanır. Mukavemeti yüksek olan taneler kullanılarak üretilen betonların mekanik mukavemeti de artırılabilir

 

Agrega - Su Bağıntısı: Agreganın emdiği su miktarı tanelerin kökenine, yapısına ve granülometri bileşimine bağlıdır. Agrega taneleri arasındaki boşluklarda su dört şekilde bulunur

 

  1. Tamamen kuru taneler: Agrega tanelerinde herhangi bir şekilde hiç su bulunmamaktadır.
  2. Kuru yüzeyli taneler: Tanelerin içindeki boşluğun bir kısmı su ile doludur, fakat tanenin yüzeyi tamamen doludur.
  3. Kuru yüzeyli doygun taneler: Tanelerin boşluklarının su ile dolması ve yüzeyinin tamamen kuru olması halidir. (YKSD)
  4.  Islak taneler: Agregadaki boşluklar su ile dolu olduğu gibi yüzeyde de su vardır.

 

                                     Şekil 2. Agrega Su Bağıntısı

 

 

Agregadaki su miktarı agreganın birim ağırlığına, hatta özgül ağırlığına da etki eder. Birim ve özgül ağırlık doygun kuru yüzey hal için verilir. Agregada boşlukların fazla olması agreganın donma ve çevre etkilerine karşı dayanıklılığını azaltır. Agrega su emme yüzdesinin limiti kum ve çakıl için % 1’dir. Su emme yüzdesi yüksek olan agreganın betonda kullanılması beton dayanımını ve dayanıklılığını azaltır.

 

Agregaların birim ağırlığı, özgül ağırlığı ve kompasitesi ;

 

Birim Ağırlık: Belirli bir hacmi dolduran agreganın ağırlığına birim ağırlık denir. Agregayı kuru halde iken gevşek olarak bir kaba boşaltarak bulunan birim ağırlığa “gevşek birim ağırlık” ve yine kuru iken belli sayıda çubuk darbesi ile sıkıştırılarak bulunan birim ağırlığa ise “sıkışık birim ağırlık” denir.

 

Birim ağırlıktan agrega içindeki boşluk miktarı hesaplanabildiği gibi, özel amaçlar için agreganın uygun olup olmadığı da değerlendirilebilir. Ayrıca agreganın granülometri bileşimi ve kusurlu malzemenin varlığı hakkında fikir vermektedir.

 

Birim ağırlığa etki eden faktörler ;

 

  1. Agreganın granülometrisine bağlı olarak boşluk miktarı değişmektedir. Boşluk miktarının az olması birim ağırlığı arttırır.
  2. Kusurlu malzemenin fazla miktarda olması boşluğu arttırdığından birim ağırlığı düşürecektir.
  3. Agrega V hacmine sahip bir kalıba yerleştirilirken sarsıntıya maruz bırakılırsa ve çubukla şişlenirse kabı az boşluk bırakarak doldurur. Bu da birim ağırlığın büyük bir değer almasıdır.
  4. Agreganın özgül ağırlığının fazla olması agrega ağırlığının büyük olduğunu gösterir. Dolayısıyla birim ağırlık artar.

 

Birim ağırlığı yüksek bir betonun dayanımı, dayanıklılığı ve taşıma gücü fazladır. Beton agregalarının birim ağırlığı 1300 – 1850 kg/m3 arasında değişir.

 

Agreganın sıkışma oranı ne kadar yüksek olursa basınç dayanımı ve dış etkilere dayanımı da o kadar yüksek olur.

 

Özgül Ağırlık : Belli hacim ve sıcaklıktaki bir malzemenin, havadaki ağırlığının aynı hacim ve sıcaklıktaki damıtık suyun havadaki ağırlığına oranıdır. Bu özellik agrega kökeni hakkında bilgi verir ve beton bileşenlerinin hesabında kullanılır. Betonda kullanılacak agreganın özgül ağırlığının 2,2 – 2,7 kg/dm3 arasında olması istenir.

 

Özgül ağırlık, agreganın  uygunluğunu belirtir. Düşük özgül ağırlık sağlam olmayan malzemeyi, yüksek özgül ağırlık ise kaliteli betona uygun agregayı tanımlar. Özgül ağırlık beton karışım hesabında, bu hesapların düzeltilmesinde ve beton homojenliğinin zorunluluğu durumlarında gereklidir. Düşük özgül ağırlık agreganın boşluklu ve zayıf olmasına bir işarettir.

 

Agreganın Kompasitesi : Agreganın kompositesi ile birim hacimdeki agregada tanelerin işgal ettiği hacmin toplamı anlaşılmaktadır. Agreganın özgül ve birim ağırlıkları bilinmek suretiyle kompasitesi hesaplanabilir.  Agreganın birim ağırlığı her zaman için özgül ağırlıktan küçüktür. Dolayısıyla kompasite birden küçüktür. V toplam hacim, Vd  dolu hacim olmak üzere, birim ağırlık, Δ = W/V ve özgül ağırlık  δ=W/Vd  olduğuna göre komposite k=Δ/δ den Vd/V özgül ve birim ağırlık cinsinden hesaplanabilir. (Δ) birim ağırlık ve (δ) özgül ağırlıktır. Agreganın sıkıştırma işlemine tabi tutulmadan yerleştirilmesi sonucunda kompasite 0,40 – 0,70 arasında değer alır

 

Agreganın kompasitesinin küçük olması şu zararları meydana getirir ;

 

  1. Üretilen betonun kompasitesi ve mukavemeti düşük olur.
  2. Kullanılan çimento miktarı artar.
  3. Betonun maliyeti yükselir.
  4. Kusurlu malzeme miktarı artar. Bu da işlenebilme özelliğine etki yaparak mukavemetin düşmesine neden olur.
  5. Dış etkilere karşı dayanıklılık azalır.

1.1.2. Agreganın Mekanik Özellikleri

 

Agregalarda aranılan en önemli özelliklerinden biri mekanik mukavemetleri içerisinde özellikle basınç mukavemetinin yüksek olmasıdır.

 

Agreganın basınç mukavemeti : Basınç mukavemetinin malzemenin porozitesi ile yakın ilişkisi vardır. Porozitenin küçük olması agrega mukavemetini arttırır. Agreganın jeolojik bakımdan durumu bize mekanik mukavemeti ile ilgili kuvvetli fikirler verir.

Betonda kullanılacak agreganın basınç dayanımlarının en az 600 kgf/cm2 olması istenir.

 

Agreganın aşınmaya  mukavemeti : Yol ve hava meydanlarındaki beton çarpma ve aşınma etkisi altındadır. Betonun bu etkilere dayanabilmesi için yapımında kullanılan iri agreganın aşınmaya ve çarpmaya karşı büyük mukavemete sahip olması gerekir.

 

Basınç dayanımının 1000 kgf/cm2 den az olması halinde, kuşkulu durumlarda veya yapay agregalarda aşınmaya dayanıklılık deneyleri sonuçlarına bakılır. Bilyalı Tanburla (Los angles aşınma cihazı) yapılan aşınmaya dayanıklılık tayini deneyinde 100 devir sonunda %50’den az, darbe ile aşınmaya dayanıklılık tayini deneyinde aşınmaya maruz beton yapımında kullanılacak agregalar için %30’dan, diğer agregalar için ağırlıkça %45’en az kayıp bulunmuş ise, agrega yeterli olarak kabul edilebilir.

 

Deneyler sonunda saptanan kayıpların bu değerlerden büyük olması halinde söz konusu agrega ile beton yeterlik deneyi yapılmalıdır.

 

Camsı agregalar, şistler, marnlı kireçtaşları, iri kristalli taşlar aşınmaya mukavemet gösteremezler. Özgül ağırlığı fazla ve sert olan taşların (bazalt) ise aşınmaya mukavemetleri yüksektir. Aşınmaya karşı mukavemetleri yüksek olan agregaların basınç mukavemetleri de yüksek olur.

 

Agreganın çarpmaya dayanıklılığı: Betonun çarpmaya dayanıklı olmasında, kullanılan agreganın önemli etkisi vardır. Bu nedenle kullanılmadan önce kontrol edilmelidir. Basınç deneyinden pek farklı olmayan çarpma deneyinde agrega çelik bir silindir içine yerleştirilir ve belirli bir mesafeden belirli bir ağırlık belirli sayıda düşürülmek suretiyle malzeme çarpma etkisi altında tutulur. Elekten elenmek suretiyle çarpma etkisi altında agreganın dayanıklılığı hakkında fikir edinilebilir

 

1.2.  Agregaların Sınıflandırılması

 

Betonun ana iskeletini oluşturan agrega beton hacmi içinde yaklaşık olarak % 60 – 80 yer işgal eder. Betonda kullanılacak agregaların bazı önemli özelliklere sahip olması zorunludur.

 

Agrega suyun etkisi altında yumuşamamalı, dağılmamalı, çimentonun bileşenleri ile zararlı bileşikler meydana getirmemeli ve donatının korozyona karşı korunmasına tehlikeye düşürülmemelidir. Agrega kullanma şekli ve amacına göre, granülometrisi, tane şekli, tane dayanımı, aşınma direnci, donmaya dayanıklılığı ve zararlı maddeler bakımından standartlarda öngörülen limitler içerisinde olmalıdır.

 

O halde bu özellikleri sağlaması açısından agrega çeşitlerini tanımada  fayda vardır. Agregalar genel olarak, elde ediliş şekillerine, birim ağırlıklarına, boyutlarına, tane şekline, yüzey dokusuna, kaynaklarına, jeolojik ve mineralojik yapılarına göre sınıflandırılabilmektedir

1.2.1.  Elde Ediliş Şekillerine Göre Agregalar

 

Doğal Agregalar; Akarsu yatağı, deniz, buzul ve teras agregaları olarak gruplandırılırlar. Bu agrega grupları içinde en yaygın kullanılan akarsu yatağından elde edilen agregalardır.

 

a) Dere agregaları  : Akarsu yataklarındaki agrega ocakları en çok rastlanan ve en fazla arzu edilen kaynaklardır. Çünkü;

 

  • Taneler genellikle yuvarlaktır.
  • Aşınma sırasında malzeme içindeki yumuşak ve zayıf taneler elemine edilir.
  • Sürükleme ile meydana gelen aşınma neticesinde ufalanan tanelerden sadece geriye sert, sağlam ve dayanıklı taneler kalır.

 

Doğal agregalardan en iyi malzemeler derelerden elde edilir. Bunlar temiz, düzgün tanelerden oluşur. Kompasitesi yüksek olduğundan beton dayanımına etkileri fazladır.

 

Bazı akarsu yataklarından çıkarılan malzeme beton agregası olarak o kadar iyi kaliteye sahiptir ki, uygun granülometrik dağılım olarak şartnamelerde istenen derecelenmeyi tam olarak sağlar. Örneğin; Türkiye’nin Karadeniz yöresindeki akarsuların çoğunun yatakları, mansaba doğru yaklaştıkça bu derecelenmeyi verir.

 

 

b) Deniz Agregası : Deniz ve göllerden elde edilen agregaların içinde tuz bulunduğu gibi su canlılarının kabukları da bulunmaktadır. Bunlar tekdüze taneli genellikle ince malzemelerdir. Tuzların agrega veya harç içerisinde aşırı miktarda bulunması çatlamaya ve parçalanmaya neden olur.

Deniz kenarlarındaki midye, istiridye kabukları bazı durumlarda sorunlar çıkarırlar. Bunlar agreganın yerleşmesini güçleştirir, dona dayanıklılığını düşürür, bazen de düşük dayanımlı taneler oluştururlar.

 

Deniz ve göllerden elde edilen agregalar istenmeyen maddelerden arındırıldıktan sonra beton üretiminde kullanılabilirler. Arındırma işlemi ayrı bir harcama getireceği için ekonomik değildir.

 

c)Teras Agregası : Yamaç birikintileri dik ve yüksek yamaçlardan kayan ve kopan kaya parçalarının dipte birikmesiyle meydana gelir. Bu tip agregada, derecelenme pek iyi olmaz, agrega şeklen köşeli tane yapısı gösterir. Kırma ve eleme işlemlerinden sonra beton agregası olarak kullanılabilir.

 

Rüzgarların sürüklemesi sonucunda meydana gelmiş birikinti malzemesi çok ince kum tanelerinden oluşmuştur. Normalde rüzgarın şiddetli aşındırma etkisiyle az dayanıklı parçalar ayrılmış olduğundan genellikle kuvartz taneciklerinden oluşmaktadır.

 

Betonda tek başına veya tane çapı dağılımında ince malzeme eksikliği gösteren agregaya karıştırılarak kullanılır. Betonda yalnız başına ince agrega olarak kullanıldığında karışımdaki yüzdesine çok dikkat edilmelidir. Miktarın gerekenden az veya çok oluşu, çok kötü neticeler verebilir.

 

Yapay Agregalar : Yapay agregaların bir diğer adı da sanayi ürünü agregalarıdır. İkinci bir işlem sonucu beton yapımında kullanılır hale getirilebilir. Bunlar yüksek fırın curufu, uçucu kül veya yüksek fırın curuf kumu sanayi ürünü olan kırılmış veya kırılmamış yoğun yapılı agregalardır. Yapısal, fiziksel ve şekilsel değişiklikler gösterir. Özel amaçlar için ihtiyaç duyulduklarından, kullanılma yerleri sınırlıdır.

 

Genel olarak yapay agregalar gözenekli bir yapıya sahip olduklarından ses ve ısı yalıtımı ile hacimleri bölme amacıyla üretilen betonlarda kullanılır. Bu agregalar arasında kırılmış kiremit veya tuğla, rende talaşı, hızar talaşı vb. sayılabilir. İyi kalite tuğlaların kırıklarıyla yapılan beton yangına karşı dayanıklı olur

1.2.2.  Birim Ağırlıklarına Göre Agregalar

 

Hafif Agregalar : Betonun birim ağırlığını azaltmak, betona ses ve ısı yalıtım özelliği kazandırmak için veya atık maddeleri değerlendirmek amacıyla kullanılan agregalardır. Genellikle gözenekli bir yapıya sahiptirler, su emmeleri ve boşluk oranları yüksektir. Basınç, çarpma ve aşıma dayanımı oldukça düşüktür. Birim ağırlıkları 2000 kg/m3’den küçük olan agregalardır. Doğadan doğrudan elde edilebildiği gibi dolaylı olarak da elde edilmeleri mümkündür. Bu agregalar sünger taşı (ponza, bims), volkan tüfleri, diyatomit, yüksek fırın curufu, hızar talaşı, rende talaşı ve genleştirilmiş kil, perlit, şist vb. isimler altında sıralanmaktadır.

Hafif agrega betonu normal agrega betonundan daha pahalıya mal olmaktadır. Çünkü karışımın hazırlanmasında daha fazla çimentoya ihtiyaç duyulmaktadır. Betonun dökülmesinde de özel itina gerekmektedir.

 

Ağır Agregalar :Bunlar ağır beton elde etmek için kullanılır. Birim ağırlıkları 3200 kg/m3’ den büyüktür. Genel olarak nükleer santral ve (Stratejik Askeri) özellik taşıyan inşaatların betonlarında kullanılır. Doğal ağır agregalardan bazıları basit, manyetit, hematit, limonit vb. Yapay ağır agregalara ise çelik ve demir hurdası gösterilebilir. Ağır agregalarla üretilen betonların karıştırılması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması ayrı bir işçilik ister

 

1.2.3.  Tane Boyutlarına Göre Agregalar

 

Boyutlarına göre, ince agrega (kum), iri agrega (çakıl) ve Tüvenan (karışık) agrega olmak üzere üç sınıfa ayırmak mümkündür

 

İnce agrega (kum) : İnce agrega doğal kum, kırma kum (ince mıcır) veya bunların karışımından elde edilen ve 4 mm göz açıklıklı kare gözlü elekten geçen agregadır. İnce agrega taneleri sert ve sağlam olmalıdır.

 

İri agrega (çakıl) : Doğal çakıl, kırma taş (iri mıcır) veya bunların karışımından elde edilen ve 4 mm göz açıklıklı kare delikli elek üzerinde kalan agregadır.

 

Tüvenan (karışık) agrega : Doğal agrega ocağından doğrudan doğruya elde edilen elenmemiş ince ve iri agrega kullanılması istenmemektedir.

 

1.2.4.Tane Şekline Göre Agregalar

 

Doğal agrega ocağından çıkan malzemeler genel olarak, yuvarlak, yassı, uzun ve keskin köşelidirler ve bu şekillerine göre sınıflandırılır. Aynı zamanda kırma agregada keskin köşeli agrega grubuna girer.

1.2.5. Yüzey Dokusuna  Göre Agregalar

 

Agregaları yüzey dokusuna göre düzgün, granüler, prüzlü, kritalli ve petekli olmak üzere beş grubta sınıflandırabilir.

 

 1.2.6. Jeolojik Orijinlerine Göre Agregalar

 

Agregalar jeolojik orjinlerine göre, volkanik, tortul ve metamorfik şekilde sınıflandırılır.

 

1.2.7. Mineralojik Yapısına Göre Agregalar

 

Agregalar minerolojik yapılarına göre silis mineralli, karbonat mineralli ve mika mineralli olarak genelleştirilebilir.

 

1.3. Agrega Granülometrisi

 

Agrega yığınındaki taneler çeşitli boyutlardadır. Granülometrik bileşim, agrega numunesinde boyutları belirli sınırlar arasında bulunan tanelerin ne miktarda agrega içinde bulunduğunu ortaya koyar. Bu da agrega üzerinde granülometri deneyi yapılarak bulunur. Agrega granülometrisinin üretilen beton üzerinde büyük etkisi vardır. Granülometri betonun kompasitesini, yoğurma suyu miktarını, dayanım ve dayanıklılığını büyük ölçüde etkiler. Bu nedenle betonda kullanılacak agregaların, özelliği olmayan işlerde kullanılmalarında dahi granülometrik bileşimleri mutlaka belirlenmelidir.

 

Agrega tane boyutunun ayarlanmasında; çimento kumun boşluklarını, kumda çakılın boşluklarını dolduracak şekilde olmalıdır. Beton mukavemetini dolaylı şekilde etkilerken, işlenebilmeyi doğrudan etkilemektedir. Agrega granülometrisi ile beton karışım elemanları ve betonun fiziksel özellikleri arasında şu bağıntılar mevcuttur

 

Granülometri bileşimi ile su miktarı arasındaki bağıntı :Beton üretiminde kullanılan yoğurma suyu miktarı mukavemet üzerine çok büyük etki yapmaktadır. Belli bir değerden sonra su miktarı arttıkça beton mukavemetinde önemli azalmalar görülür. Betona konulan su öncelikle çimentonun hidratasyonunu sağlar, sonra kum ve çakıl tanelerini ıslatır ve taze betonun kalıba yerleştirilmesini kolaylaştırır. Agrega tanelerini ıslatmak için kullanılan su agreganın granülometrik bileşimine bağlı bulunmaktadır.

 

Agrega tanelerini ıslatmak için kullanılan su miktarını tanelerin boyutu ne olursa olsun aynı kalınlıkta su filmiyle kaplı bulunduğunu kabul edilerek hesaplamak doğru değildir. Taneler irileştikçe daha büyük kuvvetlerin etkisi altında bulunmalarından dolayı daha kalın bir su filmiyle çevrelenmesi gerekir. Tanelerin boyutuna bağlı olarak gerekli su miktarı BOLOMEY tarafından şu eşitlik yardımıyla hesaplanabileceği belirtilmektedir.

 

Burada;

 

W→ Su miktarı (kg)                

q  → İki elek arasındaki (d1 ve d2) agrega miktarı (kg)

d1 ve d2 → Alt ve üst elek boyutları (mm)

N → Kıvama bağlı katsayı

 

Tablo 1. N katsayısı değerleri

İşlenebilme

Kıvam

Çökme (sn)

Ve Be (sn)

Yuvarlak T. (N)

Köşeli T. (N)

Çok zayıf

Çok sıkı

0-2,5

9-18

0,075

0,08-0,09

Zayıf

Sıkı

2,5-5

4-10

0,075-0,085

0,09-0,10

Orta

Plastik

5-10

0-4

0,085-0,095

0,10-0,11

Yüksek

Çok plastik

10-17,5

-

0,095-0,105

0,11-0,12

 

Not: N için yukarıdaki aralıkta kalmak şartıyla agrega irileştikçe büyük değere yakın, agrega inceldikçe küçük değere yakın değerler seçilmelidir.

 

Bu denklem 0,25 mm’den küçük taneler için uygulanmaz. Bu agregalarda 0,23 kadar su kullanılmalıdır. Bu eşitlikle elde edilen su miktarı sadece agrega yüzeyini ıslatacak su miktarıdır. Boşlukları dolduracak su bu miktarın içinde değildir.

Agrega için gerekli olan su miktarı incelik modülüne bağlı olarak da hesaplanabilir. İncelik modülü (Im) hesaplanmasında   eşitliği kullanılır. Burada ∑Mi→Elek üstünde yığışımlı  % kalan agregadır.

Agrega için su miktarı ise ;  şeklinde hesaplanabilir. Burada;

 

E → Su miktarı

a    → Bir katsayı

n    → Agregada kullanılan elek sayısı

 

Eşitlik sonucunda su miktarının artığı ortaya çıkacaktır. O halde incelik modülü küçüldükçe karışıma girecek su miktarı artacaktır. Bu da gösterir ki gerek BOLEMEY gerek İNCELİK modülüne göre su miktarı agrega boyutuyla ters orantılıdır

 

Granülometri bileşimi ile karışımın kompasitesi arasındaki bağıntı;

 

FERET’in yapmış olduğu araştırmaya göre şu sonuçları çıkarmak mümkündür.

 

  • Agreganın kompasitesi granülometrik bileşimi değiştirmektedir. Agreganın kompasitesini karışımın bir fonksiyonu olarak almak gerekir. Granülometri bileşimin üniform bir hal alması, diğer bir ifade ile karışımda aynı çapa sahip tanelerin miktarının fazlalaşması kompasitenin azalmasına neden olmaktadır.

 

  • Orta kum miktarının artması genel olarak kompasiteyi önemli ölçüde azaltmaktadır. Yapılan deneylerde maksimum kompasite karışımda orta kum bulunmaması durumunda elde edilmiştir. Agregayı meydana getiren tanelerin boyutu ne kadar büyük ise kompasite o kadar büyük değer almaktadır. Agrega kompasitesi üzerine etki yapan önemli bir faktör tanelerin şeklidir. Yuvarlak taneli karışımların kompasitesi, köşeli taneli karışımların kompasitelerinden büyüktür

 

Granülometri bileşimi ile işlenebilme özelliği arasındaki bağıntı;

 

Betonda aranılan önemli özelliklerden biride işlenebilme özelliğidir. Bu özelliğe sahip olmasında, o betonun yapımında kullanılan agreganın granülometri bileşiminin rolü büyüktür.

 

Düşük dozajlı betonlarda işlenebilmenin sağlanabilmesi için 0,25 mm’den küçük tanelerin bulunmasında büyük yararlar vardır. Yüksek dozajlı betonlarda ise bu ince agregaya gerek yoktur. Amaç betonun işlenebilirliğinin sağlanmasıdır. Düşük dozajlı betonlarda ekonomik bir beton elde edebilmek için çimento hamurunun boşluk doldurmada yetersiz kaldığı yerlerde 0,25 mm’den küçük kum, taş unu, mermer tozu ve uçucu kül kullanılması yoluna gitmekte büyük yarar vardır.

 

Granülometrik bileşim bakımından işlenebilme özelliğine etki yapan önemli bir faktör agreganın en büyük tane boyutu D’nin değeridir. D değerinin artması işlenebilirlik özelliğinin azalmasına sebep olabilir. İşlenebilirlik özelliği yapı şartlarına bağlıdır. Bu sebepten dolayı D’nin değerleri yapı şartları ve yapı türleri göz önüne alınarak seçilmelidir .

 

1.3.1. Granülometrinin Belirlenmesi

 

Bir agrega içindeki tanelerin büyüklüklerine göre kısımlara nasıl dağıldığı, her kısımda ne oranda malzeme bulunduğu deneysel olarak belirli miktardaki agrega çeşitli eleklerden elenerek belirlenir. Deneylerin yapılabilmesi için ayırım yapmaya uygun göz açıklığına sahip elek takımları gerekir. En büyük göz açıklığına sahip elek en üste gelecek şekilde üst üste yerleştirilir. Agrega örneği en üstteki eleğe dökülerek elendiğinde taneler büyüklüklerine göre çeşitli eleklere takılır kalır. Elek üstünde kalan agrega miktarı tartılarak toplam agrega miktarına oranı hesaplanabilir.

 

Tane boyutlarına göre yapılan bu sınıflandırma ve adlandırma şu şekilde gösterilebilir.

 

Tablo 2. Agrega Tane boyutlarına göre sınıflandırma.

Elek Üst ve Alt Boyutları

Malzeme Adı

63 mm – 31,5mm

Balast

31,5 mm – 4 mm

İri agrega

4 mm – 60 mikron

İnce agrega

60 mikron – 2 mikron

Silt

2 mikron ve altı

Kil

 

Normal beton agregaları 60 mikrondan 31,5 mm’ye kadar olan taneleri içerir. Özel kütle betonlarında (baraj, yol vb.) daha büyük çaplı tanelerde kullanılmaktadır.

 

Beton agrega granülometrisinin düzenlenerek sınırlandırılması şu amaçlara yöneliktir.

 

a) Maksimum kompasite sağlamak

Agrega düzenlenmesi sonucunda taneler arasındaki boşluklar minimuma indirilerek en yüksek doluluk oranı sağlanmış olur. Böylece çok küçük çaptaki boşlukları daha az çimento hamuru ile doldurmak mümkün olur.

 

b) En az su miktarı ile kalıba iyi yerleştirilebilecek kıvamı sağlamak

Agreganın özgül yüzey alanı küçüldükçe bu yüzeyleri ıslatmak için daha az suya ve bağlamak içinde daha az çimento hamuruna ihtiyaç duyulacaktır.

 

c) Taze betonda ayrışmayı önlemek ve yapışkanlığı sağlamak

Ayrışmayı önlemek için granülometri ayarlarken, agrega içerisinde yeteri kadar orta ve ince büyüklükte malzeme kalacak şekilde düzenleme yapılır. Agrega içinde en küçük tane boyutu çok büyük olursa taneler arası boşlukların boyutu da oldukça büyük olur. Çimento harcı bu boşluklardan geçerek kütleden ayrılır.

 

d) Taze betonun iyi ve kolay yerleşmesini sağlamak

 

e) Taze betonda terlemenin azalmasını sağlamak

Taze beton kalıba yerleştirilince ağır olan agrega taneleri yavaş yavaş dibe oturur. Oturma sırasında karma suyunun bir kısmı dengeyi sağlamak üzere yüzeye doğru hareket ederek betonun yüzeyinde ince bir su tabakası meydana getirir.

 

Terlemeyi önlemek için granülometri düzenlemesi yapılırken agrega içerisinde yeteri miktarda ince tane kalacak şekilde düzenleme yapılırsa ince taneler yukarı doğru hareket eden bu suyu yüzeylerinde tutarak terlemeyi önlerler. Bu hususlara uyulmadığı takdirde;

 

  • İşlenebilmeyi sağlamak için gerekli olan su miktarı artar. Dolayısıyla su/çimento oranı artarak dayanım ve dayanıklılık yönünden zayıf bir beton ortaya çıkar.
  • Maksimum kompasiteyi sağlamak güçleşir ve boşluklu bir beton meydana gelir. Bunun sonucunda ekonomik olarak pahalı bir üretim ortaya çıkar.
  • Ayrışma kolaylaşır ve kohezyonu zayıf bir beton ortaya çıkar.
  • Terleme dediğimiz olay ortaya çıkar ve sonuç olarak zayıf geçirgenliği ve porozitesi yüksek dayanıksız bir beton ortaya çıkar.

 

1.3.2. Granülometri Eğrileri

 

Karışık agregaların granülometri eğrileri sürekli ve kesik olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır.

 

a) Sürekli Granülometri Eğrileri: Agreganın (0)’dan belirli bir büyüklüğe kadar bütün taneleri içeren agreganın kümülatif (yığışımlı) % geçeniyle elde edilen sürekli eğridir. TS 706’da belirtildiği gibi şekil 3, şekil 4, şekil 5 ve şekil 6’de gösterilen 3 numaralı bölgeye düşecek tane dağılımları uygun bölge olduğu için kabul edilmelidir. Agrega eğrisi x eksenine yakınsa kum oranı fazla, y eksenine yakınsa çakıl oranı fazladır. Eğer eğri köşegenden köşegene doğru bir eğri oluşturuyorsa ince ve iri agrega oranı birbirine yakın ve uygun olduğu söylenebilir. Genel olarak iri agreganın % 50’nin üstünde, ince agreganın ise % 50’nin altında olması arzu edilir. Şekilde görülen A, B, C eğrileri sürekli granülometri sınır eğrileridir [2, 4].

 

Agrega granülometrisinin A ile C eğrisi arasında olması istenir. A ile B eğrisi arasındaki 3. bölge, B ile C eğrisi arası 4. bölge kullanılabilir bölge adını alır. A ile C eğrisi dışındaki 1 ve 5 nolu bölgelere düşen granülometri eğrilerine sahip alanda ki agregalar kesinlikle beton yapımında kullanılmamalıdır. BS 12 beton dayanım sınıfına kadar, beton yapımında doğal karışık agrega kullanılabilir.

 

b) Kesik Granülometri Eğrisi : Orta büyüklüklerdeki taneleri içermeyen kesikli granülometri eğrileri, alt sınırı oluşturan U eğrisi ile A eğrisi arasında bulunmalıdır. Kesikli granülometri elde etmek için en az iki tane sınıfı karıştırılmalıdır. Maksimum tane boyutu 32 mm’ye kadar olan kesikli granülometrili hazır karışık agrega BS 25’den küçük olan betonlar için kullanılabilir

 

Agreganın en büyük tane boyutu TS 802’ye göre; en dar kesitin kalıp genişliğinin 1/5’inden, döşeme derinliğinin 1/3’ünden, donatılı betonda en küçük donatı aralığının 3/4’ünden küçük seçilmelidir [5].

 

 

Şekil 3. Maksimum tane büyüklüğü 8,0 mm olan karışık agrega granülometri eğrileri.

 

Şekil 4. Maksimum tane büyüklüğü 16 mm olan karışık agrega granülometri eğrileri.

Şekil 5. Maksimum tane büyüklüğü 32 mm   olan karışık agrega granülometri eğrileri.

 

Şekil 6. Maksimum tane büyüklüğü 63 mm olan karışık agrega granülometri eğrileri.

1.4. Agrega Yüzey Şekli ve Biçimi

 

Agrega tanelerinin şekli olabildiğince yuvarlak (küresel, kübik) olmalıdır. Doğal agregalar oluşumları gereği dış tesirlerin etkisi ile yuvarlaklaşmışlardır. Tanenin en büyük boyutunun en küçük boyutuna oranı 3’ten büyük olan tanelere şekilce kusurlu taneler denir. Şekilce kusurlu taneler (yassı veya uzun) oranı, 8mm tane büyüklüğündeki agrega içinde ağırlıkça % 50 den fazla olmamalıdır. Kusurlu tanelerin önemli etkisi agrega yığınının boşluklu olması ve bu boşluğun çimento hamuru ile doldurulamamasıdır. Sonuçta taşıyıcı iskeleti sağlam olmayan bir yapı meydana gelir.

 

Yuvarlak doğal agreganın yığın olarak yerleşmesi geometrik yapısı gereği daha kolay olup, özgül yüzeyi de (kırma agregaya göre) daha küçük olduğundan dolayı  işlenebilirlik için az su gerektirir. Kırma agregalar köşeli, kenarlı ve yüzeyleri pürüzlüdür. Kırma agregalar konkasörlerin ayarsızlığına bağlı olarak yassı ve çivi türü biçimsiz taneler içerirler. Bunun mahsuru ise betonun yerleşmesi sırasında işlenebilirliğin güçleşmesidir. İşlenebilirliği sağlamak için daha çok su gerekecektir. Kaliteli beton yapımında kusurlu tanelerin hiç bulunmaması arzu edilir.

 

Dokunun camsı, parlak oluşu agreganın çimento ile aderansını büyük ölçüde etkiler. Agrega yüzeyinde kapiler su emmenin meydana gelmesi aderansı kuvvetlendirir

 

1.5. Agregada Bulunabilecek Zararlı Madde ve Taneler

 

Agrega içinde bulunabilen zararlı maddelerin bir kısmı bağlayıcı maddenin ayrışmasına veya genişlemesine neden olur. Betonun parçalanmasına yol açar. Bir kısmı da agrega ile çimento hamuru arasında kuvvetli bir aderansın oluşmasına engel olur ve beton dayanımı düşer. Şeker vb. maddeler betonun prizini geciktirici etki yapar. Nitrat gibi tuzlar donatının korozyonuna yol açan olumsuz etkiler meydana getirebilir.

 

Agregalarda Organik Maddelerin Bulunması

 

Organik maddeler zayıf asit karakterindedirler. Agrega içerisindeki bitki artıkları ve humus gibi bazı organik maddeler çimentonun hidratasyon reaksiyonuna etki eden organik asitleri içerirler. Bunun yanında agrega içerisinde sülfat, klorit, karbonat ve fosfat tuzları gibi maddelerde değişik formlarda bulunabilirler.

 

Agregalarda organik madde içeriği basit bir asit-baz reaksiyonu ile denetlenir. Düşük konsantrasyonlu %3’lük NaOH eriyiği ile karıştırılan agrega, eriyik rengini 24 saat içinde değiştirir. Bir süre sonra eriyiğin aldığı renge göre şu sonuçlar çıkartılır.

 

Tablo 3. NaOH Eriyiği İle Karıştırılan Agrega Kullanım Durumu

Eriyik Rengi

Organik Madde

Agreganın Kullanımı

Renksiz veya çok açık sarı

Hiç yok veya çok az var

Kaliteli beton üretiminde kullanılabilir.

Safran sarısı

Az miktarda var

Normal işler için uygun

Belirgin kırmızı

Var

Önemsiz işlerde kullanılabilir

Belirgin kahverengi

Çok var

Kullanılmaz

Organik maddelerin zararlı etkisi; organik maddelerin hidrofob (suyu iten) olması ve çimentoda hidrote kristallerin oluşmasına engel olması ile meydana gelir. Bu etkiler;

 

  • Beton dayanımının çok fazla düşmesine neden olur.
  • Sertleşmesine zarar verir ve mukavemetinde azalmalar olur.
  • Agregalarda organik maddelerin fazla miktarda olması betonun prizini geçiktirir.
  • Çiçeklenmeye ve korozyona neden olabilir.

 

Organik kökenli maddelerin yoğunluğu, mineral kökenli agrega tanelerinin yoğunluğundan genellikle daha düşük olur. Yoğunluğu 2.00 kg/dm3 olan sıvılarda yüzdürülerek bulunan taneli organik madde miktarı ağırlıkça % 0,5 den fazla olmamalıdır. Sonuçlar TS 3528/1980 de öngörülen limitlerle karşılaştırılmalıdır [2].

 

Agregalarda Kil ve Siltin Bulunması

 

 

 

 

Yıkanabilir maddeler agrega içinde ince halde dağılmış veya topaklar halinde veya agrega tanelerine yapışık olarak bulunabilirler. Bu maddeler genellikle kil, silt ve çok ince taş unudur. TS 3527’ye göre 63  mikron (200 nolu) elek üstünde yıkama metoduyla yapılan test sonucuna göre maksimum aşağıdaki limitler içinde bulunmalıdır.

 

Tablo 4. Agregalarda Kil ve Siltin Bulunma limitleri

Agrega tane sınıfı (mm)

Ağırlıkça % maksimum

0/1, 0/2, 0/4

4,00

1/2, 1/4, 2/4

3,00

2/8, 4/8

2,00

4/16, 4/32, 8/16

0,50

 

 

 

 

 

 

 

Bu limitlerin üzerindeki kil ve silt bulunan agregalar kesinlikle kullanılmamalıdır. TS 3527’ye göre 0,05-0,005 mm irilikteki malzeme silt, 0,005 mm’den küçük malzeme de kil olarak adlandırılırlar. Koloidal yapılı kil, silt ve taşunu tanelerinin fazla miktarda bulunması betona şu yönlerden zararlıdır.

 

  • İri agrega ve çimento hamuru arasındaki aderansı zayıflatırlar.
  • Agreganın özgül yüzey miktarını artırırlar. Bunun sonucunda beton için gerekli karma suyu miktarı artar. (su/çimento oranı büyür.) Dolayısıyla dayanıklılık ve dayanım yönünden zayıf bir beton elde edilir.
  • Kil ve siltin önemli özelliklerinden biride su tutma (emme) kabiliyetlerinin olmasıdır. Su emme sonucunda hacim genişlemesine neden olur ve büzülmelerin meydana getireceği gerilmeler oluşur.
  • Çimento ile reaksiyona girerek aderansı önler, hidratasyonu ve prizi geciktirir. Bunun yanında kil, mil ve silt oranının az miktarları betonun işlenebilirliğini ve su geçirmezliğini arttırırlar. Olumsuz etkileri nedeniyle mümkün olduğu kadar az bulunmaları tercih edilir.

 

Beton agregası içerisinde limitler üzerinde ince agrega varsa, agreganın yıkanarak kullanılması zorunluluğu vardır.

 

Agregalarda Sağlam Olmayan Maddelerin Bulunması; 

 

Kömür, fosil, linyit taneleri ve hayvan kabukları normal agregaya oranla hafif olurlar. Mekanik dayanım yönünden yetersizdirler ve beton içinde bulunmaları istenmez. Kömür varlığı kükürtün varlığına gösterge sayılabilir. Kükürt ise beton için zararlı sülfat etkisine yol açar.

 

Tablo 5. Sağlam olmayan agrega elemanları ve oranları

Yumuşak eleman cinsi

İzin verilen yumuşak eleman yüzdeleri

Kumlarda

İri Agregalarda

Kil toprakları

1,0

0,25

Kömür ve linyit

1,0

1,00

Yumuşak taneler

-

5,00

Çakmak taşı

-

2,00

 

Hafif maddelerin miktarı agrega numunesi yoğunluğu 2.0 kg/dm3  olan  bir sıvıda yüzdürülerek saptanır. Ancak sıvıyı hazırlamak için kullanılan malzeme çok pahalıdır, bu yüzden gözlemlerle saptanır.

 

Agregada aşırı miktarda bulunursa betonun sağlamlığı etkiler. Betonun yüzeyinde veya yüzeye yakın kısımlarda bulunursa betonun yüzeyinde küçük patlamalara ve lekelerin oluşmasına neden olurlar. Mukavemetleri çok düşüktür, su miktarının azalıp çoğalması ile hacimlerinde büyük değişiklikler olur. Donma çözülme olaylarında kolay parçalanırlar ve çimento için zararlı maddeleri içerirler

 

Sülfatların Varlığı

 

Sülfatların agregalar içinde bulunması bu maddenin çimento ile sülfo-alümünat denilen genişleyen bir tuzun oluşmasına neden olması bakımından zararlıdır. Zamanla büyüyen kristaller şeklinde gelişen bu olay sonucu beton parçalanabilir. Bu bakımdan sülfat (SO3) miktarının ağırlıkça %1 den fazla olmamasına dikkat edilmelidir. 1 dm3 betonda 1,4 gr’dan az olacak şekilde sülfat bulunmasına izin verilebilir. Barit (BaSO4) rutubetli ortamda yapısını değiştirmediğinden, beton agregası olarak kullanılabilir.

 

Agrega- Alkali Reaksiyonu Oluşturan Maddeler   

 

Betonlarda içsel korozyon denilen bir hasar türüdür. Bu olay yavaş bir şekilde gelişerek zararlı etkileri beton yapımında bir iki sene sonra ortaya çıkmaktadır.

 

Alkali-agrega reaksiyonun zararlı bir etki yapması bazı koşullara bağlı bulunmaktadır.

 

a)Çimento içindeki alkali oksit miktarı:

 

Çimentodaki alkali oksit  (Na2O + 0,658 K2O) % 0,6‘dan büyük ve agregadaki alkalilik reaktivitesine duyarlı opal, riyolit,tridimit ve riyolit tüfleri, dazit ve dazit tüfleri, andozit tüfleri ve fillatlar gibi  mineraller bulunuyorsa alkali agrega reaksiyonu ortaya çıkar.

 

b) Çevre şartları:

 

Alkali agrega reaksiyonu, sıcaklığın yaklaşık olarak + 10 ile + 600C arasında bulunduğu durumlarda ve rutubetli ortamda meydana gelmektedir.Çevre şartlarının en önemlisi rutubettir.

 

c) Alkaliye duyarlı agrega tanelerinin bulunması:

 

Agregalar, reaksiyon yapabilen silisli bileşikler içerebilirler. Bu bileşikler, beton boşluk suyunda çözünen alkalihidroksitler ile şiddetli kimyasal reaksiyona girerler. Berrak, yüksek konsantrasyonlu ve yüksek vizkositeli alkali silikat çözeltisi meydana getirirler. Duyarlı agrega bileşenleri bu sırada yumuşar ve çözünür.

 

Agregada böyle bir özellikten kuşku duyulursa TS 3322’de ön görülen “Harç çubuğu” adı verilen deneyler yapılır. Standartlara uygun olarak hazırlanan harç çubuklar 6 ay ve 1 yıl süreyle sabit bağıl nemde ve sıcaklıkta tutulur. Çubukların boy uzaması 6 ayda %0,5 ve 1 yılda %1 den fazla olmamalıdır.

 

Zorunlu olarak kullanılmak zorunda kalınırsa, bağlayıcıya bir miktar puzolanik madde ilave edilmelidir. Puzolan alkali-agrega reaksiyonunu azaltır. Reaksiyon sonunda oluşan jel şişme ve genişleme eğilimindedir. Betonun hacim sabitliğini bozar ve ağ şeklinde sık çatlaklar meydana getirerek hasara neden olur.

 

d)Çeliğe zarar veren maddeler:

 

Donatılı betonda kullanılacak agregalarda, donatının korozyona karşı korunmasını tehlikeye sokan, örneğin Nitrotlar, Molojenürler (Plorürler hariç) gibi tuzlar zararlı miktarda bulunmamalıdır. Ön gerilmeleri beton için kullanılacak agregalarda, suda çözünen klorürler, klor olarak hesaplandığında ağırlıkça % 0,2’den fazla bulunmamalıdır.

2. ÇİMENTOLAR

 

Çimentolar, CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 ve az miktardaki MgO içeren uygun hammaddelerin, sinterleşme temperatürüne (~ 1400 °C ) kadar yakıldıktan ve uygun bir soğutma işleminden sonra elde edilen klinkerlerin alçı ve gereğinde yapay (uçucu kül, Curuf) yada doğal (Trans) puzolan maddelerle beraber belirli inceliğe kadar öğütülmesiyle meydana gelen hidrolik bağlayıcı dır.

 

Çimento aslında alçı katılmamış hali ile klinker, çeşitli minerallerin oluşturduğu kompleks bir bileşiktir. Hammadde gibi  CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 ve MgO ‘in homojen bir karışımı değildir. Sinterleşme temperatüründe (~1400°C ) bu oksitler arasında kimyasal birleşmeler olur ve çimentonun esasını teşkil eden bileşik maddeler meydana gelir. Soğutma işlemi sırasında ise bu bileşik maddeler soğutma işleminin şekil ve süresine bağlı olarak değişik biçimde kristallenirler.

 

Çimento hammaddesinin seçimi, karışım oranlarının belirlenmesi, farin denen ayarlı ham karışımın inceliği ne kadar önemli ise pişme olayı ve soğutma süreci de o kadar önemlidir. Aynı farin farklı sıcaklıkta ve fırın alevinde pişirilir, farklı soğutmaya tabi tutulursa birbirinden  değişik iki klinker elde edilebilir.

 

Betonun  en önemli maddesi çimentodur. Bozuk bir betonda ilk akla gelen çimentonun hatalı olduğudur. Ancak çimentonun görüldüğü gibi pek kaçamağı yoktur. Bir kontrolden geçse diğerinde tutulur. Bu nedenle bozuk beton oluşumunda sabit fikir halinde çimento üzerinde ısrar etmemelidir. Agrega, kum, su, oranlar ve katkı maddesi miktarları üzerine de aynı özenle eğilmelidir. Bununla birlikte bozuk çimento olamaz gibi bir iddiada da bulunulmamalıdır

 

Çimentoyu oluşturan karma oksit bileşenleri genel olarak dört grupta toplanabilir.

 

  1. Fırına verilen farinde önce nispeten düşük ısılarda bileşimindeki tüm  Fe203 bir miktar  A1203 alarak,  C4AF [(CaO)4 Al203 Fe203 ]   Tetra kalsiyum alumino ferriti,
  2. Kalan A1203  ve C3A  [(CaO)3 A1203 ] ile birleşerek Tri kalsiyum aluminatı ,
  3. Isı arttıkça : C2S [(CaO)2 SiO2Dikalsiyum silikatı,
  4. Yeterli CaO  ve ısıda (~1400 C)  C3S  [(CaO)3 SiO2 ] Trikalsiyum Slikatı  oluşur.

 

Karma oksitlerin çimentoya kazandırdıkları  önemli özellikleri şunlardır.

 

  1. Çimentonun en önemli bileşiği C3S ‘dir. Çimentoyu ilk dayanımını veren ve basınç dayanımı yüksek bir çimento sağlayan C3S dir.
  2. C2S nin dayanıma katkısı ileriki zamanda kendini göstersede ilk günlerde pek yoktur, ancak ötektik oluşturucu bir özelliği vardır.
  3. C3A ve C4AF’in de çimentoya olumlu ve olumsuz katkıları vardır. Bu bileşik

maddelerin oranlarına, kristal şekillerine ve bu kristaller içerisinde kalan minör

elemanlara bağlı olarak çimentonun özellikleri değişir.

 

Çimentoda adı geçen maddelerin dışında billuri alçı taşı (CaSO4 2H2O) ve serbest halde CaO ile MgO ve alkali oksitler (Na2O, K2O, Cl) bulunur. Çimentoyu oluşturan bütün bu maddelerin beton yapısı üzerine olumlu ve olumsuz etkileri vardır.

 

  1. C3S ve C2S su ile birleştiğinde hızla sertleşir, dayanım kazanır. C3S nin hidralasyonu daha çabuktur, oran artıkça özellikle ilk günlerde dayanım kazandırır. C3S ve C2S hidratasyonu sırasında Ca(OH)2 oluşur. Bu çelik, demir iskeletlerin paslanmasını geciktirir. Bu bakımdan yararlı ise de zamanla yıkanarak akar, beton geçirimli hale gelir.

 

  1. C3A ilk dayanımlarda olumlu rol oynarsa da ancak C3S ile kıyaslanamaz. C3A’nın hidratasyonu sırasında büyük ısı çıkar ve sülfat iyonları ile büyük hacimli  ETRENJİT (Candlot tuzu) oluşturur. Bu iki olay betonu olumsuz etkiler. Kütle betonu (baraj vs.) ve agresif sularla temastaki betonlarda (kuyu, rıhtım, iskele, köprü ayağı gibi) genleşme ve çatlaklara neden olur. Bu tür yerlerde kullanılacak betonların çimentolarında C3A oranının düşük olması istenir. (C3A 3-5 gibi). Veya puzolonik çimentolar tercih edilmelidir.

 

  1. C4AF çimento içerisinde en az etkinliği olan bileşendir. Bu az etki de C3A’nın etkisine benzer. Yararı; klinkerin pişme süresince yumuşamasını, pişme yetkinliği kazanmasını sağlar.

 

Serbest CaO ve MgO fazla oranlarda olduğu zaman betona olumsuz etkiler yapar. Su ile Ca(OH)2 ve Mg(OH)2 olur. Zamanla havadan CO2 alır, CaCO3, MgCO3 oluşur. Böylece ince yüzey çatlaklarının genişlemesine, derinleşmesine neden olurlar.

 

Klinkerin soğuması sırasında hızlı soğutma ile cam faz oranı artırılır. MgO cam fazda kalırsa etkinliği az olur. Kristal fazda kalan MgO’ın reaksiyonlar zinciri hızla devam eder. Alkalilerin (Na2O, K2O) alkali agrega reaktivitesi nedeniyle betona olumsuz etkileri vardır. Opal, riyolit gibi aktif silis içeren agregalarla reaksiyona girerler, hacim artışlarına, betonda genleşmelere neden olurlar. Alkali agrega reaktivitesi uzun yıllar sonra dahi ortaya çıkabilir ve önemli hasarlara neden olur.

 

Katkılı çimentolarda durum farklıdır. Kendileri bağlayıcı özellik taşımayan yapay ve doğal puzolonik maddeler çimento ile birleştiğinde, su ortamında hidrolik bağlayıcı özelliği kazanırlar. Pişme olayına girmediğinden bu tür maddelerin klinkere katılmasıyla büyük ekonomi sağlanır.

 

Çelik sanayi atık maddesi curufun ani soğutulması ile elde edilen yüksek fırın curufu ile ülkemizde bol bulunan puzolonik maddeler (çeşitli traslar) çimento üreticileri tarafından çok kullanılmaktadır.

 

Puzolonik maddeler kendi aktif silislerinin, hidratasyon ürünü Ca(OH)2 ile birleşmesi sonucu sertleşir ve dayanım kazanırlar. Bu özellikleri betonun geçirimliliğini olumlu yönde etkilerse de kirecin demir aksamı koruyuculuğunu azaltır. Puzolonik maddeler ülkemizde bol miktarda bulunurlar ve çok çeşitlidirler. Bazaltik, riyolit vs. gibi türleri, aynı türün ince, kaba kristal yapıları ve farklı aktif silis oranları vardır. Farklı özelliklerin çimentoların dayanım ve değişik ortamlarda değişik davranışlarına olumlu yada olumsuz katkıları olur.

 

2.1. Çimentonun Önemli Bazı Fiziksel Özellikleri ve Kontrol Sistemleri

 

Priz Olayı

 

Çimentonun sıvı kıvamdan katı duruma geçmesidir. Normal prizin dışında Ani priz ve yalancı priz vardır. Ani priz C3A bileşeninin alçı ile denetlenememesi sonucu ortaya çıkar. C3A ortamdaki tüm suyu aniden çeker, böylece silikatların hidratasyonunu önler, çimento sertleşir ama normal prizin kimyasal reaksiyonlarını tamamlayamaz ve düşük dayanımlı sert bir kütle oluşur. İşlenebilirlik çok azalır. Çimento öğütme sırasında alçı katkısının ayarlanması olayı önler.Yalancı priz ise değirmende öğütme sırasında yükselen ısı nedeniyle kristalize alçı taşı ½ billur suyunu kaybeder hemihidrat olur. Su ile karşılaşınca alçı kaybettiği suyu alır ve sertleşir. Çimento reaksiyona giremez. Betonyerde karıştırma işlemi uzatılırsa önlenebilir.

 

Priz olayı priz başlama ve sonu ile belirlenir. Vikat deneyinde önce çimentonun karışımdaki su miktarı belirlenir. Bu su oranı da betoncular için önemlidir. Normal Portland çimentolarında %26-28 olan bu oran katkılı çimentolarda % 36’ya kadar yükselir ve beton  dizaynına etkili olur. Sonra  priz başlangıcı ve sonu süresini tayin eder. Standartlarda genellikle  priz başlangıcı 1 saatten az, priz sonu 10 saatten fazla olmayacak şekilde priz olayı sınırlanmıştır.

 

Çimentonun  yoğunluğu  (litre ağırlığı); Doğal akışı sağlanan çimentonun bir litresinin (kaba) ağırlığıdır. Katkılı çimentolarda bu değer 850gr/lt ye kadar düşer, Portland çimentolarında 1200gr/lt ye kadar yükselebilir. Beton dizaynı için önem taşır.

 

İncelik;

 

Çimento inceliği önemli bir husustur. İncelik arttırılarak, yani ince taneciklerin oranı artırılarak çimentoya aktivite kazandırılır. Yüzey ne kadar büyürse reaksiyona giriş hızı o oranda artar. Ancak kalitesi düşük normal Portland çimentosuna inceliğini artırarak büyük ölçüde dayanım kazandırılamaz. Aynı çimentonun inceliği daha düşük olanına  göre bir ölçüde dayanımı artar. Bu konu Portland çimentolarda da geçerlidir. Puzolonik aktivitesi yüksek katkı maddeleri  katılmış çimentolarda durum farklıdır. Katkısız çimentolarda ince fraksiyonları klinker oluşturur. Bu ince klinker hidratı olurken hidratasyon  ısısı yükselir. (Klinkerin C3S, C3A oranına bağlı özellikler).

 

Katkılı çimentolarda , özellikle Tras katkılılarda ince fraksiyonu tras oluşturur. Bu da hidratasyon ısısının düşmesine neden olur.( Kütle betonu dökümlerindeki yarar.)

 

İncelik önceleri 90 ve 200m  elek kalıntıları ile ifade ediliyordu. Genellikle 200m üstü %1’i geçmemesi isteniyordu.

 

Özgül yüzey (Blaine) elek inceliğinin yerini aldı . Blaine, özgül yüzey tayini belirli bir porozitede (0.5 gibi) sıkıştırılmış çimento pastilinin hava geçirgenliği ölçülerek yapılır. 1gr ağırlığındaki çimento tanelerinin yüzey toplamıdır, cm2/gr. olarak ifade edilir. Şimdilerde ise GRANÜLOMETRİ  deneyi önem kazanmıştır. Çimento taneciklerinin incelik dağılımı ölçülerek daha hassas bir yaklaşım elde edilmektedir.

 

Hidratasyon Isısı;

 

Çimentonun sertleşmesi görünüşte fiziksel bir olay gibi nitelenirse de, aslı kimyasal bir reaksiyona dayanır. Bu hidratasyon olayıdır. Hidratasyon ekzotermiktir. Isı çıkışı olur. Çimentoyu oluşturan bileşik maddelerin her birinin su ile kimyasal olarak reaksiyona girmesine hidratasyon olay, bu olay sonucu açığa çıkan ısı toplamına da “Hidratasyon ısısı”adı verilir. Karma oksit bileşenlerinin çıkardığı hidratasyon ısıları şöyledir.

 

 

C3S                             7 günde             53 cal/gr.

C2S                             7 günde             10 cal/gr.

C3A                            7 günde            372 cal/gr.

C4AF                          7 günde            118 cal/gr.

MgO                           7 günde            204 cal/gr.

Serbest CaO               7 günde            279 cal/gr.

 

Görüldüğü gibi, hidratasyon ısısı çimentonun kimyasal bileşimine bağlıdır. C3A en yüksek ısıyı vermektedir. Çimentonun kullanılacağı yere göre seçilmesinde hidratasyon ısısının rolü büyüktür.

 

Beton dökümlerinde ısı yükseldikçe iç sıcaklık artar. Baraj vs. gibi kütle betonu dökümlerinde, dökümden sonra ilerleyen zaman içinde soğuma ile birlikte betonda hacim küçülmesi olur. Beton katılaşır ama yeterince dayanım kazanmaz (Yeşil beton). Ayrıca yüksek ısı ile hava kabarcıkları çıkar. Termik rötre ismi verilen bu olaylar çatlamalara neden olur. Hidratasyon ısısı çimentonun kimyasal yapısı kadar inceliğine su/çimento oranına da bağlıdır. C3A, C3S oranı yüksek  portland çimentolarında Hidratasyon ısısı da yüksektir.

 

Puzolonik madde katkısı önleyici etki yapar. Hidratasyon ısısı 3 yolla tayin edilir:

 

  1. Çözünme ısısı metodu
  2. Kapalı şişe
  3. Adyabatik kalorimetre

 

Deneyin esası, kuru çimentonun çözünme ısısı ile 7 ve 28 günde kısmen hidrate olmuş çimentonun çözünme ısıları arasındaki farktan, çimentonun istenen periyotta hidratasyon ısısını bulmaktadır.

 

Dayanım Deneyleri;

 

Çimentolar, su ve standart kumla karıştırılarak harç yapılır. Kalıplara dökülür, 2-7-28 gün su havuzlarında bekletilir. Eğilme ve basınç aparatlarında numuneler kırılarak dayanımları saptanır.

 

Her ülkenin değişik standardı vardır. Su /çimento oranı, standart kumu, harcın hazırlanma ve kalıplanma işlemleri, kalıp şekilleri farklı standartlara göre değişir.

 

Ülkemizde yıllardan beri plastik harç metodu kullanılmaktadır. ½ Su/Çimento oranı ve 1350gr. TS 819 standart kumla harç hazırlanmakta, 40*40*160 mm ebadında prizma kalıplara dökülerek şoklama ile sıkıştırılmaktadır. Önce eğilme dayanımı saptanır, sonra kırılan parçalar üzerinde basınç dayanımı ölçülür. N/mm2 olarak ifade edilir. Yeni standartlarda eğilme dayanımına yer verilmemiştir. Dayanımlarda çimentonun kompleks bileşenlerinin oranı kadar, kristal şekilleri ve yapıları da önem taşır. Örneğin üst üste plakalar halinde kristallenmiş C3S içeren çimentoların basınç dayanımları yüksek olur. Prizmatik iğneler halindeki C3S kristallerini içeren çimentoların ise çekme dayanımları daha yüksektir.

 

Hammaddeden gelen Cr2O3, P2O5 gibi eser maddelerin C3S yada C2S kristallerinin bünyesine girmeleri dayanımları değişik şekillerde etkiler. Hammadde dizaynı kadar pişirim ve soğutma işlemleri de dayanım üzerinde rol oynamaktadır. Soğutma hızlı olmalıdır.

 

Sonuç olarak, çimento bileşenlerinin oranları, kristal yapıları ve şekilleri, sonradan katılan katkı maddeleri ve incelikleri ile çeşitli çimento tipleri ortaya çıkmaktadır. Kullanılma yerlerine ve amaçlarına göre değişik çimentoların tercihi gerekmektedir

 

2.2. Çeşitli Çimentoları Kapsayan Değişik Türk Standartları

 

Portland Çimentoları ( TS 19)   :  PÇ 32.5 , PÇ 42.5, PÇ 52.5

 

Katkılı Portland Çimentosu (TS 10156)  : KPÇ 32.5

 

Traslı Çimento (TS 26)  : TÇ 32.5

 

Beyaz Portland Çimentosu ( TS 21)  : BPÇ 32.5, BPÇ 42.5

 

Uçucu Küllü Çimento (TS 640)  : UÇK 32.5

 

Yüksek Fırın Curuf Çimentoları (TS 20) : CÇ 32.5, CÇ 42.5

 

Süper Sülfat Çimentosu (TS 809)  : SCÇ 32.5

 

Sülfatlara dayanıklı Çimento (TS 10157)  : SDÇ 32.5

 

3646 Erken Dayanımı Yüksek Çimento : EYÇ 52.5

 

Rakamlar 28 gün sonraki dayanım değerlerinin asgari miktarını N/mm2 (MPa) cinsinden ifade etmektedir. Diğer kimyasal ve fiziksel özelliklerin sınırları standartlarda ayrıca belirtilmiştir.

 

Bunlara ilişkin analiz metotları ve denemeler ile işlemlerde kullanılan cihazlar da ayrıca detaylı olarak ayrı standartlarda belirtilmiştir. (TS 687 Kimyasal Analiz Metotları, TS 24 Fizik beton denemeleri gibi)

 

1- Partland Çimentoları PÇ: Klinkerin  %3-5 alçı taşı ile birlikte örgütlenmesiyle elde edilen katkısız çimentolardır. Klinker kompozisyonu ve çimento inceliği üzerinde durarak PÇ 42.5 ve PÇ 52.5 üretilir.

 

2- Katkılı Portland Çimentosu KÇ 32.5: Klinkere alçı taşı ve en fazla %19 oranında puzolonik madde katılarak üretilen çimentodur.

 

3- Traslı çimento TÇ 32.5 : Klinkere  alçı  taşı ve %20-40 arasında TS 25 ‘e uygun tras katılarak öğütülen çimentodur.

 

4- Beyaz  Portland Çimentosu BPÇ: Kil yerine  Fe2O3 oranı çok düşük kaolin (arıkil) kullanılarak üretilmiş olan özel klinkerin alçı taşı ile birlikte öğütülmesiyle elde edilen beyaz renkli bir portland çimentosudur.

 

5- Uçucu küllü Çimento UÇK: Ağırlıkça karşılıklı olarak %10-30  uçucu kül (TS 639 uygun) %90-70 oranda klinker ve alçı taşı ile öğütülerek elde edilir.

 

6- Yüksek Fırın Curuf  Çimentoları CÇ: Bu çimentolarda ani soğutularak granüle hale getirilmiş bazik yüksek fırın curufu kullanılır. CÇ: %85-31 kısım curuf karşılıklı %15-69 kısım klinker ve alçı taşı ile öğütülerek elde edilen curuflu çimentolardır.

 

7- Süper Sülfat Çimentosu SCÇ :Ani soğutulmuş bazik granüle yüksek fırın curufu ile içinde en az %5 SO3  bulunacak şekilde kalsiyum sülfatın katalizör olarak da az miktarda Portland klinkeri ya da Portland çimentosu ile öğütülmesi ile elde edilen çimentodur.

 

8-  Sülfatlara Dayanıklı Çimento SDÇ: C3A miktarı en çok %5 olan klinkerin alçı taşı ile öğütülmesi ile elde edilen çimentodur.

 

9- Erken Dayanımı Yüksek Çimento EYÇ: Özel olarak üretilmiş klinkerin alçı taşı ile birlikte ince öğütülmesi ile elde edilen çimentolardır.

 

            2   günde 30     N/mm2

            7   günde 40     N/mm2

            28 günde 52.5  N/mm2    dayanım kazanırlar.

 

10- Yüksek Performanslı Çimento: Ani soğutulmuş bazik granüle yüksek fırın curufu, mikrosilis alçı ve klinkerin beraber öğütülmesi ile elde edilen çimentolardır.

 

Yüksek beton performansı beklenen yerlerde özellikle bu tür çimentonun kullanılması tavsiye edilir.

 

Alınan numuneler belirli bir süre saklanmalıdır. Böylelikle betonda problemlerin çimentodan kaynaklanıp kaynaklanmadığı saptanabilir.

3. BETON KARIŞIM VE TEMAS SUYU

 

Beton karma suyu, betonda işlenebilirliği ve çimento hidratasyonunu sağlamak için kullanılan çok hassas ve önemli bir hammaddedir. Hassas ve önemli olmasının nedeni, su miktarının, taze ve sertleşmiş betonun tüm önemli olmasının nedeni, su miktarının, taze ve sertleşmiş betonun tüm özelliklerini etkileyebilmesidir.

 

Beton karma suyu, mümkün olabildiği kadar temiz, içinde zararlı etki gösterebilecek kadar klorür, sülfat, asit, şeker, organik madde, endüstriyel atık, yağ, kil ve silt gibi maddeler olmamalıdır.

 

Çimento, hidratasyon için ağırlığının % 25’i kadar su miktarına ihtiyaç duyar. Bu miktarın üzerinde kullanılan su miktarı sadece işlenebilirliği arttırma amacına yöneliktir. Bu zamanla betonun bünyesini terk ederek yerini boşluklara bırakmaktadır. Karma suyu miktarı ne kadar fazla olursa boşluklar da o kadar fazla olur ve bu durum sadece dayanımı olumsuz yönde etkilemekle kalmaz, betonun durabilitesini de olumsuz yönde etkiler.

                                      %10 eksik su, basınç dayanımını %10

                                      %20 fazla olması ise %30 azalmaya neden olur.

 

 Beton karışım dizaynı hesabında, hedeflenen ve üretimde gerçekleştirilen kıvamı daha da arttırmak için, betona fazladan su ilave etmek ise hem dayanımı hem de dayanıklılığı (durabiliteyi) yok eder

 

Beton, büyük bir mekanik kuvvete sahip olup, dış zorlamalardan çok bazı zararlı maddelerin kimyasal etkisi ile kısmen bozulabilir. İnşaata başlamadan önce, beton ile temas edecek olan suyun kimyasal analizi yapılıp gerekli koruyucu tedbirler alınmalıdır. Temas suyunun kimyasal etkisi ;

 

  • Suda bulunan zararlı madde konsantrasyonu,
  • Betonun bünyesi ve bileşimindeki maddelerin oranı,
  • Kullanılan çimento ve agrega tipi,
  • Suyun betonla temas müddeti, alanı ve durumuna bağlıdır.

 

Temas suyu olarak betona etkili sular, betonu kimyasal yönden etkileyerek onun başta mukavemet olmak üzere diğer özelliklerini olumsuz yönde etkileyerek kalitesini düşürür ve hizmet süresini azaltır

 

Betonda kullanılacak sularda aranacak özellikler konusunu maddeler halinde özetleyecek olursak, şu sonuçlara ulaşabiliriz;

 

  • Magnezyum sülfat miktarı fazla olan sular karışımda kullanıldığı zaman çimentonun serbest kireciyle reaksiyona girerek alçı taşı oluşturduğu için zararlıdır.
  • % 1’den fazla sülfat ihtiva eden ( SO3) sular kullanılmamalıdır.
  • Kalsiyum karbonat ( CaCO3) ve MgO3 magnezyum oksit suda çözülmedikleri zaman beton mukavemetini etkilemez.
  • Magnezyum bi karbonat MgCO3 miktarı 4/10000 değerinden fazla olduğu zaman beton mukavemetini etkiler.
  • Kalsiyum klorür (CaCl2) çimento ağırlığına oranla %2’ye kadar prizi hızlandırmak ve mukavemet kazandırmak amacıyla kullanılabilir.
  • %3’den  fazla sodyum klorür (NaCI) ihtiva eden sular beton mukavemetine önemli tesir ettiği için zararlıdır.
  • Endüstriyel artık suları beton karışım suyu olarak kullanılamaz, bunların dışında; deniz suyunun da gerektiği zaman karışım suyu olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Deniz suyu zorunlu durumlarda beton karışım suyu olarak kullanılabilir. Deniz suyuyla üretilen harcın ilerde nem tutması olasılığı vardır. Yapı sürekli rutubetli kalabilir ve çiçeklenmelere rastlanabilir.
  • Karışım suyunda çözülmüş halde en çok 15 gr/lt tuz ve 3 gr/lt SO3 bulunabilir. pH değeri ise 7’den küçük olmalıdır.

 

4. BETON KATKI MADDELERİ

 

Beton katkı maddeleri; su, agrega ve çimento dışında betonlara çok düşük miktarda katılan organik ve inorganik kimyasal maddelerdir. Çimentonun sahip olduğu özelikleri, iyi yönde ve belirli bir ölçüde değiştirmek amacı ile beton üretilirken veya üretildikten sonra katılarak taze ve sertleşmiş betonun özeliklerini geliştirirler [9].

 

Mineral ve kimyasal olarak iki guruba ayrılırlar. Kimyasal katkılar betonun akışkanlığının artırılması, erken ve yüksek dayanıma ulaşılması, geçirimsizliği ve dona dayanımın sağlanması yanında priz sürelerini değiştirmek gibi amaçlarla kullanılmaktadırlar. Akışkanlaştırıcılar, uygulamada su/çimento oranını azaltarak daha yüksek dayanım kazanabilmek, kütle betonlarında hidratasyon ısısını düşürmek için çimento miktarının azaltılması veya aynı işlenebilmeyi sağlayabilmek ve kolay yerleşmeyi sağlamak amacıyla kullanılmaktadırlar. Akışkanlaştırıcılar su içerisinde eriyen boşluklu kimyasal dizilişleri ile suyun yüzey gerilimini düşüren organik maddelerdir ve beton içine hava sürükleyerek çimento topaklaşmasını önleyerek etkili olmaktadırlar. Su indirgeyiciler negatif elektriksel yüke sahip olup, su yüzeyinde hareket etme eğilimindedirler. Su ve çimento reaksiyona girdiğinde çimento taneleri su moleküllerini çevreleyerek floküller bir yapı oluştururlar. Suyun bu şekilde kapanması istenen akışkanlığa ulaşabilmek için daha fazla su ilavesini gerektirir. Akışkanlaştırıcı madde ilave edildiğinde çimento tanecikleri tarafından adsorbe edilerek negatif yüklü katkı partikülleriyle birleşirler ve aynı yüklü olduklarından birbirlerini iterler. Sonuçta kapanmış olan su açığa çıkar. Katkının defloküller etkisi sonunda çimento flokülleşmesi önlenmekte ve açığa su çıkmaktadır. Bu maddelerin topaklaşmayı önlemeleri ve aynı zamanda tanelerin birbiri üzerinde kaymalarını kolaylaştırarak yağlayıcı etki göstermeleri betonun iç sürtünmesini azaltmakta ve işlenebilirliği artırmaktadır.

 

Çok düşük sıcaklıklarda yüksek kalitede beton dökümünü sağlayan özelikle hafif don halinin gün boyu devam ettiği durumlarda, gece boyunca don olması ve ani sıcaklık düşüşü beklenen hallerde, dondan koruyan katkı kullanılmaktadır. Beton antifrizi olarak kullanılan bu katkıların özeliği betonun donma noktasını düşürmeleridir. Antifriz sıvısı olarak çoğunlukla alkol, alkol esaslı sıvılar ve etilen glikol kullanılmaktadır. Etilen glikol cinsi bir antifriz suyun içine edildiğinde oluşan çözeltinin birim yüzeyindeki su molekülü sayısı dolayısıyla da buhar faza geçen su molekülü miktarı azaltmaktadır. Kolligatif özelik olarak bilinen bu durumda suyun buhar basıncı buna paralel olarak da suyun donma noktası düşmekte, suyun buharlaşma ısısı yükselmektedir.

Katkının cinsi ve miktarı donma noktasındaki değişimi etkilemektedir. Kullanılan katkının su miktarını artırmadan işlenebilirliği artırdığı, işlenebilirliği azaltmadan su miktarını azalttığı ve dona karşı dayanımı ve basınç dayanımını artırdığı belirtilmektedir. Kışın –10°C ısıya kadar beton dökümünde kalıp ve donatı suya, kara ve buza karşı korunarak gerektiğinde ısıları önceden 0°C’ye getirilerek ve beton ısısı en az 5°C’de tutularak kullanılması öngörülmektedir

 

Bu gün beton sektöründe bir çok değişik katkı maddesi kullanılmaktadır. Bunlar sektörün hizmetini büyük ölçüde kolaylaştırmaktadır. Bundan dolayı beton katkıları, beton bileşenleri içerisinde önemli bir yer tutmaktadır.

 

4.1. Beton Üretiminde Sık Kullanılan Katkılar

 

4.1.1. Akışkanlaştırıcı Katkılar

 

Beton üretiminde kullanılması gereken çimento miktarında bir azaltışa gitmeden veya mukavemetten ödün vermeden imal edilen betonun, akıcı ve kolay yerleşebilir olmasını sağlamak ve su/çimento oranını düşürerek yüksek dayanımlı beton elde etmek istediğimizde, işlenebilirliği sağlamak için, su/çimento oranı sabit kalmak kaydıyla hem su hem de çimento miktarında azaltışa giderek tasarruf yapılması durumunda işlenebilirliği ilk seviyesinde tutabilmek amacı ile kullanılır.

 

Çimento partikülleri birbiriyle birleşmek suretiyle küçük topaklar oluşturmaya meyillidirler. Akışkanlaştırıcılar su ile birleşerek beton içerisindeki suyun yüzey gerilimlerini ve çekim gücünü azaltırlar. Akışkanlaştırıcılar negatif elektriksel yüke sahip olup su yüzeyinde hareket etme eğilimindedirler. Bu etkileri dolayısı ile topaklaşmayı önlemeleri ve aynı zamanda tanelerin birbiri üzerinden kaymalarını kolaylaştırmak ve yağlayıcı etki göstermeleri betonun iç sürtünmesini azaltmakta ve işlenebilirliğini artırmaktadır.

 

Akışkanlaştırıcı katkının etkileri öncelikle işlenebilirlik açısından incelenmiştir. Katkısız beton üretiminde, beton çökmesi 10 cm olarak alınmıştır. Ancak yapılan yayılma ve Ve-Be deneylerinde akışkanlaştırıcı katkının ilavesiyle yayılma değerleri artış göstererek 32 cm’ den 42 cm’ ye kadar artmıştır. Ve-Be değerlerinde ise yaklaşık 4 sn’den 2sn’ye doğru bir azalma görülmektedir. Akışkanlaştırıcı katkıların yayılma ve Ve-Be’ye etkileri aşağıdaki Tablo 6’da verilmiştir.

                     

Tablo 6. Yayılma ve Ve-Be’ lerin akışkanlaştırıcı katkı ilaveleri  ile değişimi .                

Akışkanlaştırıcı Katkı

%

BS 16

BS 20

Yay. (cm)

VeBe (sn)

Yay. (cm)

VeBe (sn)

0.00

32.0

4.32

41.0

2.56

0.20

36.0

3.08

43.5

2.80

0.40

38.0

2.57

45.0

3.06

0.60

42.0

2.18

41.0

2.63

 

Akışkanlaştırıcı katkı ilavesi hava miktarında azalmaya neden olmaktadır. Taze betonlardaki birim ağırlıklar 7. ve 28. gündeki sertleşmiş betonlarda azalma göstermektedir. Bu betonlarda yapılan hasarsız deneylerden ultrases  hızlarına ait sonuçlar incelendiğinde katkı ilaveleri ile ultrases hızlarında önemli değişmeler olmadığı belirlenmiştir .

 

Akışkanlaştırıcılar, genellikle taşıma betonlarında, kütle betonlarında, pompa betonlarında, hazır betonda, düzgün yüzey istenen her yerde, çelik donatının yoğun olduğu yerlerde, vb. kullanılır.

 

Akışkanlar, çimento ağırlığının % 0.2- %0.5’ i oranında kullanılır (100 kg çimento için 200- 600 gr katkı). Rengi, kahverengi ve sıvı haldedir. Yoğunluğu 20 0C’ de yaklaşık 1.07 kg/lt’ dir.

 

  • Taze Betona Etkileri: Aynı işlenebilmeyi sağlamak koşulu ile karışım suyu miktarında %5- %12 arası azalma sağlar. Karışım suyunu azaltmadan kullanılırsa işlenebilirliği önemli ölçüde artırır; ayrıca ayrışmayı azaltarak pompalanabilirliği artırır.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkileri: Mukavemet, su/çimento oranının fonksiyonu olduğuna göre katkı kullanıldığında karışım suyunun azalması su/çimento oranını düşüreceğinden daha yüksek, erken ve nihai mukavemetler elde edilecek ve daha az boşluklu, daha iyi yüzey görünümlü ve daha az geçirimli beton elde edilir.

 

2.4.1.2. Su Geçirimsizlik Sağlayıcı Katkılar

 

Su geçirimsizlik sağlayan katkıların amacı, su geçirimsiz beton, yani su geçirmeyen beton elde edebilmektir. Sınırlı hava sürükleme özeliği ile kapiler boşlukları tıkayarak betonu su geçirimsiz hale getirir .

 

Su geçirimsizlik sağlayıcılar, su yapılarında (baraj, tünel, arıtma, havuz, su deposu, sarnıç, kanal), bina temeli, çatı betonları, istinat duvarı vb. yerlerde, yani su ile temasta buluna tüm yapı betonlarında kullanılır .

 

Su geçirimsizlik sağlayıcılar, çimento ağılığının % 0.5 oranında kullanılır (100 kg çimento için 500 gr katkı). Rengi, kahverengi ve sıvı haldedir. Yoğunluğu 20 0C’ de yaklaşık 1.07 kg/lt’ dir.

 

  • Taze Betona Etkileri: betonu JÖLE kıvamına getirir. Su azaltma ve akışkanlaştırıcılık özeliklerini iyileştirir.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkileri: Betonu geçirimsiz kılması nedeniyle, betonun dayanıklılığı artar. 7 ve 28 günlük basınç dayanımlarında da yükselme olur .

 

4.1.3. Su Azaltıcı Katkılar

 

Beton karışım suyunu azaltıcı kimyasal katkı maddeleri, beton kıvamı aynı kalmak üzere, daha az beton karışım suyu kullanmasını sağlayan kimyasal maddelerdir .

 

 

Su azaltıcı bir katkı maddesi kullanılması şunları sağlar ;

 

  • Betonun aynı derecede bir işlenebilme özeliğine sahip olması daha az su kullanmak suretiyle elde edilir. Zira bilindiği gibi su miktarının artırılması betonun işlenebilme özeliğini çok daha iyi bir duruma sokar. Bu itibarla bu katkı maddesi yardımıyla daha az su kullanılarak istenilen işlenebilme özeliğinin elde edilmesi betonun mukavemetini artırır.

 

  • Su miktarı azaltılmadan bu katkı maddesi kullanılırsa betonun işlenebilme özeliğini önemli ölçüde artırmış oluruz.

 

Bu katkı maddelerinin esasının sıvıların yüzey gerilimini düşüren “tensio-aktif” elemanlar oluşturur. Bu tür maddeler çimento taneleri tarafından adsorbe edilerek, bunların (-) ve (+) elektrikle yüklenmesini sağlar. Aynı elektrikle yüklü çimento tanelerinin birbirini itmesi ve böylelikle birbirinden uzaklaşması ile çimentonun su ile teması kolaylaşır. Betonun sonunda hidratasyon sinetiği hızlanır ve betonun akışkanlığı artar. Böylelikle bu katkı maddesinin kullanılması, su miktarı % 5 - %15 arasında bir azalma sağlar .

 

Su azaltıcı katkılar, özelikle kış aylarında (+5 0C – 20 0C) betona 8-24 saatlik süreçte erken mukavemet kazandırır. Çimentonun beton içinde daha iyi dağılmasını ve su çimento oranın azalmasını sağlar. Betonun nihai mukavemetini yükseltir. Mukavemet hızlandırma etkisiyle 8 saatte yüksek dayanım kazanmaya başlar. Nihai mukavemetlerde minimum % 40 artış sağlanır. İşlenebilirliği artırır. Kopmakt ve düzgün yüzeyli beton üretimini sağlar. Karışım suyunu kullanılan çimentoya ve katkı dozuna bağlı olarak % 25- % 30 civarında azaltır. Dona karşı dayanıklılığı artırır ve su geçirimsizlik sağlar.

 

Rengi, kahverengi ve sıvı haldedir. Yoğunluğu 20 0C’ de yaklaşık 1.21 kg/lt’ dir .

 

  • Taze Betona Etkileri: Bu gruba giren katkı maddelerinin kullanılmasıyla taze betonun geçirimsizliği artar; aynı zamanda bir miktar hava da ufak kabarcıklar halinde betonun içine sürüklenmiş olur. Böylelikle taze betondaki suyun dışarıya çıkması önlemekle rötre azalır ve ayrıca donmaya daha dayanıklı bir beton elde edilir. Su miktarı azaltılmadan bu katkı maddesi kullanılırsa işlenebilme özeliği veya betonun akıcılığı iki katına varan bir artış gösterebilir. Burada ilginç olan husus, taze betonun, akıcılığı büyük ölçüde artmış olmasına rağmen kohezyonunda bir azalma meydana gelmemesidir.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkisi: Kimyasal bakımdan esası (melamin formaldahit sülfonat kondansat ) veya (naftalin formaldahit sülfonat kondansat) olan bu maddeler aynı işlenebilme özeliği değeri için su miktarını büyük ölçüde azaltarak beton mukavemetinin çok yüksek değerler almasını sağlar. Su miktarını % 25- %35 arasında azaltarak su / çimento oranının değerini 0.28’e kadar düşürerek 28 günlük mukavemeti 1000 kgf/cm2 olan betonları bu katkı maddesi kullanarak elde etmek mümkündür .

 

 

4.1.4. Püskürtme Beton Katkıları

 

Püskürtme beton, yüksek hava basıncı sayesinde uygun ekipman ile bir yüzeye püskürtülen ve kendi momentumu ile sıkışan betondur. Püskürtme betonun uygulandığı yüzeye yapışması daha kalın katmanlar halinde dikeyde ve tavanda uygulanabilmesi ve ilk kaya desteğini sağlayabilmesi için erken priz alması ve mukavemet kazanması gerekmektedir. Bu amaçla püskürtme beton karışımında priz hızlandırıcı kullanılır. Püskürtme betonu, kuru sistem ve yaş sistem olmak üzere iki şekilde uygulanır. Kuru sistemde kullanılan toz hem yaş hem de kuru sisteme uygulanabilen sıvı priz hızlandırıcılar vardır.

 

Yukarıda, iki tür püskürtme beton karışımı olduğunu söylemiştik. Kuru karışım ve yaş karışım. Tünellerde, madenlerde, hidrogüç projelerinde, şev stabilizasyonlarında  kaya ve zemin desteği için kuru karışım ve yaş karışım püskürtme betonu kullanılır. Kuru karışım sisteminde çimento, agrega ve toz priz hızlandırıcıların kuru karışımı bir makineye doldurulur. Basınçlı hava yardımı ile hortumlardan nozula iletilir. Hidratasyon için gerekli su nozulda katılır. Diğer bir sistemde ise çimento, agrega makineye doldurulur. Su ve sıvı priz hızlandırıcı nozulda ilave edilir. Yaş sistemde ise normal beton uygulamalarında olduğu gibi su / çimento oranı kontrol altına alınmış kimyasal katkılı beton karışımı hazırlanır ve uygun makineler ile hortumdan nozula pompalanır. Püskürtmek için gerekli basınçlı hava ve sıvı priz hızlandırıcı katkılar nozulda betona ilave edilir .

 

Priz hızlandırıcılar genellikle yaş ve kuru usulle üretilen püskürtme betonunda prizi ve mukavemet kazanımını hızlandırmak için kullanılırlar. Püskürtme beton hızlandırıcıları suda eriyebilir, inorganik alüminatlar, karbonatlar, silikatlar ve bunların kombinasyonundan veya organik maddelerden oluşmaktadır. Bu dört farklı hızlandırıcı grubu çimento- su reaksiyonu üzerine farklı şekilde etkir. Karbonat ve alüminatların her ikisi de portland çimentosuyla üretilen püskürtme betonun nihai mukavemetini düşürürler. Eriyebilir silikatlarda, çimento taneleri arasındaki ara yer suyunda çözünürler ve burada kalsiyum silikat hidrateler halinde çökelerek yine süratli prize neden olurlar. Ancak eriyebilir silikatlarda yine ileri yaşlardaki mukavemeti düşürürler.

 

Organik hızlandırıcılar genellikle temel çimento-su reaksiyonlarını değiştirmediklerinden dolayı ileri yaşlardaki mukavemet kayıplarına neden olmazlar. Bunlar yalnızca reaksiyonların engellenmeden ilerlemesini sağlar. Hammaddeleri farklı kaynaklardan gelen çimentoların priz süreleri farklılık gösterir. Doğal olarak bu durum hızlandırıcı katkının etkinliğinde de kendini gösterecektir .

 

Püskürtme betonun priz hızlandırıcılarını üç ana tipte toplayabiliriz. Bunlar; sodyum silikatlar, alüminatlar ve alkali içermeyen priz hızlandırıcılardır. Alüminat ve alkali içermeyen priz hızlandırıcılar çimento ile reaksiyona girerek etrenjit oluşumunu etkiler ve C3A hidratasyonunu aktive eder.

 

Püskürtme beton katkıları, çimento tipine, istenilen priz ve mukavemet değerlerine göre çimento ağırlığının % 3- %10 mertebesinde kullanılırlar. Priz hızlandırıcıların getirdiği avantajların yanısıra nihai mukavemetlerde belirli düşüşlerde (özelikle sodyum silikatlar ve alüminatlar) sebebiyet verirler. Bu sebepten dolayı priz hızlandırıcının dozajı çok önemlidir ve mümkün olduğunca minimum tutulmalıdır .

 

Püskürtme betonun katkıları genellikle beyaz ve krem renkli olup toz ve sıvı haldedir. Yoğunluğu 20 oC’ de 1.1 kg/lt dir.

 

  • Taze Betona Etkileri: Hızlı priz alma, daha kalın katmanlar halinde ve tavanda püskürtmeye imkan sağlaması, bazı tiplerde geri sekme oranlarının düşürülmesini sağlar. Püskürtme beton katkıları taze betonun kohezyonunu artırır. Priz 3-4 dakikada başlayıp, 10- 15 dakika içinde sona erer. Sertleşme aşamasında basınç dayanımı hızla artar.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkisi: Püskürtme beton katkısı, sertleşmiş betonun nihai dayanımını % 20- % 25 oranında düşürür. Çimento dozajı çok yüksek olursa, bu düşüş %50’lere varabilir. Beton boşlukludur, bu bakımdan durabilite yetersizdir. Özelikle donma çözülme direnci azalır. Hidrolik rötre de yüksek olur .

 

4.1.5. Priz Geciktirici Katkılar

 

Priz geciktirici katkılar, betonu sıcak, rutubetli ve rüzgarın fazla olduğu iklim koşullarında rahat dökebilmek için kullanılır. Su ile çimento arasında oluşan hidratasyona müdahale ederek, reaksiyonu frenleyerek etki yapar. Böylelikle priz ötelenmiş olur.

 

Priz geciktirici belli başlı maddeler aşağıda gösterilmiştir:

 

  • Lignosülfonat (kalsiyum, sodyum, amonyum). Bu madde aynı zamanda betonun içine bir miktar hava da sürükler.
  • Asitler ve hidroksikarbosilik asit tuzları. Bu maddeler içinde COOH asit fonksiyonları vardır.
  • Genel formülü Cn(H2O)m olan karbonhidratlar. Şeker, glikoz, amidon ve selüloz bu gruba girer.
  • Oksitler, çinko ve kurşun oksit.
  • Fosforik, fluorhidrik ve hümik asit.
  • Gliserin
  • Boraks

 

Bu maddeler genellikle çok az miktarda, çimento ağırlığının binde 0.5-2’si arasında kullanılmakla kendilerinden beklenilen etkiyi gösterirler. Örneğin şekerin binde 0.5 oranında kullanılması priz başlama süresini iki buçuk saat priz sona erme süresini altı saat geciktirebilir. Priz geciktirici maddelerin kullanılması  halinde beton 1 ve 2 günlük mukavemetlerinde büyük azalmalar meydana gelir. Böyle olmakla beraber, priz geciktirici kullanılarak üretilen betonların 28 ve 90 günlük mukavemetleri katkısız betonların mukavemetlerinden daha büyük değerler alabilir. Priz geciktirici maddelerin kullanılması prizden evvelki rötreyi belirgin ölçüde artırır.

 

Burada üzerinde önemle durulması gereken bir durum vardır ki oda şudur: Aynı bir madde kullanıldığı miktara göre hızlandırıcı veya geciktirici etkisi yapabilir. Genellikle prizi hızlandırmak için daha yüksek dozda katkı maddesi kullanılmalıdır. Buna karşılık, geciktirmek isteniyorsa, katkı maddesinin miktarı çok düşük tutulmalıdır. Örneğin CaCl2’ün oranın binde 0.5’den az olması halinde bu madde bir priz geciktirici rolünü oynar. Böyle bir durum bu tür katkı maddelerinin kullanılması halinde mümkün kadar homojen karışımların elde edilmesi gerektiğini ortaya koyar

 

Priz geciktirici katkı maddeler, genellikle hava sıcaklığının yüksek olduğu, rutubetin az olduğu, rüzgarın fazla olduğu durumlarda; betonun uzun mesafeye taşınması durumunda; geniş hacimli (kütle betonu) betonun dökülmesi durumunda ve soğuk derzlerin önlenmesi durumunda kullanılır.

 

Priz geciktirici katkılar, betona katılan çimento ağırlığının % 0.2 - % 2’ si arasında olup, sıcaklık, nem ve rüzgara göre değişir. Örneğin 100 kg çimento için 200- 2000 gr katkı gerekir. Renkleri, genellikle sarı, yeşilimsi veya renksizdir. Yoğunluğu 20 0C’ de 1.20 kg/lt’dir.

 

  • Taze Betona Etkileri: Priz süresini uzatarak betonun taşıma mesafesini artırır veya betonun yerleştirilme sırasındaki çabuk priz almasını önler. Kış aylarında kullanılmaması gereken katkıdır.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkileri: İlk günlerdeki basınç dayanımlarında düşüklükler beklenmelidir. 7 ve 28 günlük dayanımlarında ise her hangi bir sorun teşkil etmez .

 

4.1.6. Priz Hızlandırıcı Katkılar

 

Priz hızlandırıcı katkılar, priz sürelerini kısaltmak, erken basınç ve çekme mukavemetlerini arttırmak için kullanılır. Priz hızlandırıcı katkılar, çimento ve su arasındaki reaksiyonu hızlandırarak agregayı birbirine bağlayan jel oluşum hızını arttırır. Jel oluşumu sırasında hidratasyon ısısının açığa çıkması nedeni ile soğuk havalarda beton don etkisinden korunmuş olur.

 

Priz hızlandırıcı katkı sınıfında yer alan ani priz yapıcı katkılar ile betonda erken yüksek mukavemetlere etkili olan katkıların yapıların ve çimento üzerindeki etkileri farklıdır. Ani priz yapıcı katkılar daha çok şatkrit (püskürtme) betonlarda kullanılır. Bu tür katkılar, çimentonun C3A grubu ile reaksiyona girerek ani hidratasyon oluşumu sağlar ve sertleşme üzerinde etkili olur. Betonda erken mukavemetlere ve don etkilerine dayanım sağlayan katkılar ise çimentonun C3S grubu ile reaksiyona girerek erken sertleşme ve dayanım artışına etkili olurlar . Prizi hızlandıran belli başlı maddeler şunlardır:

 

  • Bütün klorürler, özelikle CaCl2, NaCl, NH4Cl
  • Alkali bazlar, NaOH, KOH, NH3
  • Alkali tuzlar, Na2CO3 gibi
  • Sodyum fluosilikat Na2SiF6
  • Kalsiyum nitrat CaNO3 ve kalsiyum nitrit.

 

Prizi hızlandıran maddeler arasında en çok kullanılanı kalsiyum klorürdür. Bu maddenin genellikle çimento ağırlığının en fazla %2’si oranında karma suyuna katılarak kullanılması önerilir. Kalsiyum klorür, prizi hızlandırmakla veya başka bir deyimle priz süresini kısaltmakla beraber betonların başlangıçtaki mukavemetlerini artırır. Mukavemetteki artış ilk günlerde büyük iken zaman ilerledikçe azalır. En sonda katkılı ve katkısız betonların mukavemetinde bir fark kalmaz. CaCl2’ ün kullanılması halinde, hidratasyon olayı hızlandığından, hidratasyon ısısı belirgin bir artış gösterir. Bu özelikten dolayı soğuk havalarda beton dökümü bir miktar CaCl2 kullanılmasıyla gerçekleşebilir. Bu maddenin % 2 oranından daha fazla kullanmasının şu sakıncaları vardır:

 

  • Betonun rötresini artırır.
  • Betonun içinde bulunan donatıların korozyonuna neden olur. Bu zararlı etkisinden dolayı betonarme yapılarda CaCl2 % 1 oranından daha fazla kullanılmamalıdır. Aynı nedenden bu katkı maddesinin ön gerilmeli beton yapılarda kullanılması yasaklanmıştır.
  • CaCl2 rutubet çekici bir maddedir. Bu bakımdan yapıların rutubetli olmasına neden olur.

 

Kalsiyum klorür, betonun sülfatlı suların etkisi altında bulunması ve bir alkali- agrega reaksiyonunun meydana gelmesi olasılığının varolması hallerinde kullanılmamalıdır.

 

Kalsiyum klorürler için belirttiğimiz yukarıdaki hususlar daha az ölçüde olmak üzere diğer klorürler ve prizi hızlandıran diğer maddeler için geçerlidir .

 

Priz hızlandırıcı katkılar, genellikle; erken ve yüksek mukavemet istenen yapı betonları, prefabrik beton üretiminde, soğuk havalarda betonu don etkisinden korumak için, tünellerin şatkrit (püskürtme) ve gunit kaplamalarında, boşluklar, şevler, yüzme havuzları, beton tamirleri, dolgu ve kazılarda, galeriler ve benzeri yerlerde ani destekleme yapar. Islak ve nemli yüzeylere kaplama yapımında, su geçirmezlik istenen yerlerde ve başüstü çalışmalarında kullanılır.

 

Priz hızlandırıcı katkılar istenen etki, ortam şartları ve çimento tipine bağlı olarak 100 kg çimento için; 500-3000gr katkı maddesi kullanılır. Rengi genellikle beyazdır. Yoğunluğu 20 0C’ de yaklaşık 0.8 kg/lt’dir .

 

  • Taze Betona Etkisi: Priz hızlandırıcı katkılar, çimentonun C3S grubu üzerinde etkili olarak hidratasyon sırasında reaksiyon hızını artırır. Bu şekilde betonun sertleşme süresini kısaltır. Kullanılan priz hızlandırıcının kimyasal bileşimine bağlı olarak      % 5- %7 su kesme özeliği de vardır.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkisi: Betonda erken mukavemetler üzerinde etkili olur. Nihai mukavemetlere herhangi bir etkisi olmaz .

 

 

Türk Standartlarına Göre Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Prize Başlama ve Bitiş Süreleri ve Karışım Suyu Oranları

 

  • Beton priz süresini hızlandırıcı kimyasal katkı maddeleri, (H)
  • Beton priz süresini geciktirici kimyasal katkı maddeleri, (G)
  • Beton karışım suyunu azaltıcı kimyasal katkı maddeleri, (A)
  • Beton karışım suyunu azaltıcı ve beton prizini hızlandırıcı kimyasal katkı maddeleri, (AH)
  • Beton karışım suyunu azaltıcı ve beton prizini geciktirici kimyasal katkı maddeleri, (AG)

 

Tablo 7. Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Prize Başlama ve Bitiş Süreleri .

Kimyasal

Katkı mad.

Sınıfı

Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Priz Süreleri

Prizin Başlama Süresi

Prizin Bitiş Süresi

(H)

Beton prizi, kıyaslama betonunun prize başlama süresine göre en az 1 saat, en çok 3 saat 30 dakika erken başlanmalıdır.

Beton prizi, kıyaslama betonunun priz bitiş süresine göre, en az 1 saat erken tamamlanmış olmalıdır.

(G)

Beton prizi, kıyaslama betonunun prize başlama süresine göre en az 1 saat, en çok 3 saat 30 dakika geç başlamalıdır.

Beton prizi, kıyaslama betonunun priz bitiş süresine göre, en çok 3 saat 30 dakika gecikerek tamamlanmış olmalıdır.

(A)

Beton prizi, kıyaslama betonunun prize başlama süresine göre en çok   1 saat erken, en çok 1saat 30 dakika geç olarak başlamalıdır.

Beton prizi, kıyaslama betonunun priz bitiş süresine göre en çok 1 saat erken veya en çok 1 saat 30 dakika gecikerek tamamlanmış olmalıdır.

 

(AH)

Beton prizi, kıyaslama betonunun prize başlama süresine göre en az 1 saat, en çok 3 saat 30 dakika erken başlamalıdır.

 

Beton prizi, kıyaslama betonunun priz bitiş süresine göre, en az 1 saat erken tamamlanmış olmalıdır.

 

(AG)

Beton prizi, kıyaslama betonunun prize başlama süresine göre en az 1 saat, en çok 3 saat 30 dakika geç başlamalıdır.

Beton prizi, kıyaslama betonunun priz bitiş süresine göre, en çok 3 saat 30 dakika gecikerek tamamlanmış olmalıdır.

 

 

  • Priz Süresi: İçerisine kimyasal katkı maddesi katılmış olan betonların prize başlama ve bitiş sürelerinin, katkı maddesi katılmadan hazırlanmış olan kıyaslama betonunun priz sürelerine göre değişimi tablo 7’ de verilen değerlere uygun olmalıdır.

 

Tablo 8. Kimyasal Katkı Maddeleri Katılmış Betonların Karışım Suyu .

Karışım Suyu

Beton Kimyasal Katkı Maddeleri

(H)

(G)

(A)

(AH)

(AG)

Kıyaslama Betonu Karışım suyunun % si olarak en çok

-

-

88

95

95

 

  • Karışım Suyu: Katkı maddesi katılmış olan betonların karışım suyunun, kimyasal katkı maddesi katılmadan hazırlanmış olan kıyaslama betonunun karışım suyuna oranı tablo 8’ de verilen değerlere uygun olmalıdır.

 

Tablo 9.  Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Basınç Dayanımları.

Beton Yaşı

 

Basınç Dayanımının, Kıyaslama Betonu Basınç

Dayanımına oranı, % En Az

(H)

(G)

(A)

(AH)

(AG)

1 gün

-

-

140

-

-

3 gün

125

90

125

125

110

7 gün

100

90

115

110

110

28 gün

100

90

110

110

110

 

  • Basınç Dayanımları: Kimyasal katkı maddesi katılmış olan betonun 1 gün, 3 gün, 7 gün ve 28 gün sonundaki basınç dayanım değerlerinin, katkı maddesi katılmamış fakat aynı koşullarda hazırlanmış olan kıyaslama betonunun aynı yaşlardaki dayanım değerlerine oranı tablo 9’ da verilen değerlere uygun olmalıdır.

 

Tablo 10.  Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Eğilmede Çekme Dayanımları

Beton Yaşı

Beton Kimyasal Katkı Maddeleri

(H)

 

(G)

 

(A)

 

(AH)

 

(AG)

 

3 gün

110

90

110

110

100

7 gün

100

90

100

100

100

28 gün

90

90

100

100

100

 

  • Eğilmede Çekme Dayanımları: Kimyasal katkı maddesi katılmış olan betonun 3 gün, 7 gün ve 28 gün sonundaki eğilmede çekme dayanımı değerlerinin, katkı maddesi katılmamış fakat aynı koşullarda hazırlanmış olan kıyaslama betonunun aynı yaşlardaki eğilmede çekme dayanımı değerlerine oranı tablo 10’da verilenlere uygun olmalıdır.

 

Tablo 11. Beton Katkı Maddesi Katılmış Betonların Boy Değişimi

Boy Değişimi

Beton Kimyasal Katkı Maddeleri

(H)

(G)

(A)

(AH)

(AG)

Beton boyu değişiminin kıyaslama betonu boy değişimine oranı, %, en çok

135

135

135

135

135

Beton boyu değişimi %’si ile kıyaslama betonu boy değişi  mi % arasındaki fark en çok

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

 

  • Boy Değişimi: Beton kimyasal katkı maddesi katılmış olan betonların 14 gün sonundaki boy değişimi, aynı koşullarda hazırlanmış fakat beton katkı maddesi katılmamış olan kıyaslama betonunun aynı süre içindeki boy değişimine oranı ve boy değişimleri arasındaki fark tablo 11’de verilen değerlere uygun olmalıdır

4.1.7. Hava Sürükleyici Katkı Maddeleri

 

Hava sürükleyici katkı maddeleri, taze betonun hava miktarını artırarak ve hava boşluklarını birbirinden ayrı olarak yaklaşık 0.20 mm çapında boşluklar halinde üniform bir şekilde dağılmasını sağlayan ve bu boşlukların kararlılığını beton prizi tamamlanıncaya kadar sürdüren katkı maddeleridir.

 

Bu katkı maddesinin amacı, betonun işlenebilirliği ve dayanıklılığını artırmaktır. Çimento taneciği iriliğinde (10- 100 mikron) milyonlarca hava kabarcığını beton içinde homojen bir şekilde dağıtarak betonu, donma - çözünme olaylarından korumak için kullanılır.

 

Hava sürükleyici katkılar, yoğunluklu olarak beton yollar, pist betonları, havaalanları ve su yapıları gibi yerlerin betonunda kullanılır. Hava sürükleyici katkı maddeleri, çimento ağırlığının % 0.03 - % 0.15’ i arasında kullanılır. Örneğin; 100 kg çimentoya 30 – 150 gr hava sürükleyici katkı maddesi kullanılır.

 

  • Taze Betona Etkisi: Hava sürükleyici katkı maddesi, taze betonun işlenebilirliği üzerinde olumlu etkisi vardır. Betonun içinde hapis olan hava miktarı % 1.5 - % 2.0’ den % 3.0 - % 6.0’ ya çıkar.

 

  • Sertleşmiş Betona Etkisi: Hava sürükleyici katkı maddesi, betonu donma– çözünme etkilerinden korumada etkin rol oynar. Böylelikle betonun dayanıklılığı (dürabilite) artırılmış olur. Basınç dayanımına önemli derecede etki yaptığı için betonun havası sık sık kontrol edilmeli, hava % 6’ yı geçmemelidir [9].

 

4.2. Sertleşmiş Betona Ek Nitelik Kazandıran Katkılar

 

4.2.1. Silis Dumanı Katkı Maddesinin Beton Mukavemetine Etkisi

 

Silis dumanı, silisyum ve ferrosilisyum alaşımlarının üretimi sırasında elektrik ark fırınlarında yaklaşık 200 0C’ de yan ürün olarak elde edilen bir puzolonik  maddedir. Çimentoya oranla çok ince taneli olup yaklaşık %90 oranında amorf  silis içermektedir. Betonun performansını iyileştirmek için mineral katkı maddesi olarak kullanımı yaygınlaşmıştır.

 

Silis dumanı; ferro-silis, siliko-ferrokrom, ferrokrom ve zirkonyum elementlerinin üretimi sırasında elde edilen çok üstün nitelikli bir puzolonik maddedir. Çok ince olması, bileşiminde %63 ile %98 aralığında Silisyum-di-Oksit (SiO2) bulunması ve bunun büyük bir kısmının amorf yapıda olması, silis dumanının diğer puzolonlara göre çok daha üstün nitelikte olmasını sağlamaktadır.

 

Silis dumanı genellikle gri-siyah renkli bir tozdur. SiO2 gazı fırının düşük sıcaklıktaki üst bölümlerinde hava ile temas ederek hızla okside olur ve amorf  silis olarak yoğunlaşarak silis dumanı bileşiminin çoğunu oluşturur. Standartta silis dumanında en az %80 SiO2 ve kızdırma kaybının en çok %5 olması öngörülmektedir. Silis dumanının su ile karışımı sonrası rengi koyulaşır, hatta siyaha dönüşür. Çoğunlukla küresel olan silis dumanı taneleri, çimento inceliğinin 1/100 ‘ü kadar yaklaşık 0,1 m civarında bir çapa sahiptirler.

 

Silis dumanı betonda ilave olarak veya kısmen çimento yerine ya da çimentonun katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Silis dumanı çimentodan daha ince olması nedeniyle çimentonun hidratasyonu sırasında açığa çıkan Ca(OH)2ile hızla reaksiyona girerek kalsiyum silikat hidrateler oluşturur. Bunun sonucunda suda çözülebilen Ca(OH)2stabilize edilmektedir. Reaksiyona girmeyen taneler ise çimento taneleri arasındaki boşlukları doldurarak betonun daha geçirimsiz bir yapıya sahip olmasına neden olmaktadır.

 

Beton basınç dayanımına olumlu katkısı açısından çimento ağırlığının %20-25’i arasında bir miktarın silis dumanı ile değiştirilmesi optimum bir değer olarak verilmektedir. Ancak silis dumanı oranının yükselmesi beton işlenebilirliğinin yeterli düzeyde sağlanması için süper akışkanlaştırıcı katkı maddelerinin  beraber kullanılmasını gerektirmektedir. Ayrıca taze betonda terleme azaldığı için plastik rötre eğilimi artmaktadır. Bu nedenlerle % 10- % 15 arasındaki oranlarda kullanımı betonda istenilen iyileşmenin sağlanmasında yeterli olduğu belirtilmektedir.

 

Silis dumanının kısmen çimento yerine kullanılması ile beton dayanımında artış sağlanmaktadır. Bu artış, çimento hamurunun özeliklerinin ve hamur fazı ile agrega fazı arasındaki bağın iyileşmesi sonucudur. Silis dumanı, çimento tanelerinin, kum taneleri hamur fazı ile agrega tanelerinin arasındaki boşlukları doldurmaktadır. Bu olay filler etkisi olarak da adlandırılmaktadır.

 

Silis dumanının çok ince taneli olması ve yüksek oranda SiO2 içermesi nedeniyle puzolonik reaksiyonların çok erken yaşlarda başlamasına neden olmaktadır. Puzolonik reaksiyonların çimentonun hidratasyonunun başlangıcından 1 gün sonra başladığını, 3. günden sonra belirgin hale geldiğini ve 28 günde büyük ölçüde tamamlandığını çeşitli araştırmalar göstermiştir .

 

4.2.2. Silis Dumanı Katkı Maddesinin Beton Çarpma Dayanımına Etkisi

 

Beton, kullanım yerlerine bağlı olarak önemli ölçüde çarpma etkisi altında kalabilir. Örnek olarak, hava meydanları, yollar, genel amaçlı döşeme kaplamaları, kazık ve palplanş başlıkları verilebilir. Betonun yeterli çarpma dayanımına sahip olmaması halinde bu gibi yapılar ve elemanlar işlevini görmez hale gelirler veya faydalı ömürleri kısalır. Bir malzeme üzerinde çarpma etkisi, yüzeyine bir cismin belirli yükseklikten düşmesi yolu ile olacağı gibi dinamik, aniden uygulanan kuvvetler şeklinde de olabilir. Çarpma sonucunda bir cisimde gerilmeler çok kısa sürede büyük değerlere ulaşabilmekte, gerilme ve deformasyonlar karmaşık, teorik irdelemesi zor hale gelebilmektedir.

 

Bir cismin çarpma dayanımı, gerilme-birim deformasyon eğrisinin altındaki alan, yani tokluluğu ile yakından ilişkilidir. Bu alanın büyük olması cismin yüksek dayanıma sahip olması kadar, sünek olmasına da bağlıdır. Genelde kırılgan bir malzeme olan betonda dayanım normal agrega kullanılması halinde harç matriksinin ve harç-iri agraga ara yüzeyinin kalitesine bağlıdır. Silis dumanı gibi bazı aktif puzolonlar betona katıldıklarında beton bileşenlerini olumlu olarak etkilerken betonda kırılganlığı da artırabilirler.

 

Malzemelerin çarpma dayanımlarını belirlemek için çeşitli deney metotları uygulanmaktadır. Metaller için çentikli numunelerin yer aldığı charpy pandülü kullanılırken, yapı taşları için belirli bir ağırlığın belirli bir yükseklikten serbestçe numune üzerine düşürülmesi yöntemi uygulanır. Betonlar için ise tek bir standart metot bulunmamaktadır.

 

Silis dumanı silisyum ve ferrosilisyum üretiminde elektrik ark fırınlarında kömür ile yüksek saflıktaki kuvarsitin indirgenmesi sonucu baca tozu olarak meydana gelir. Ortaya çıkan SiO2 gazı fırının üst bölümlerinde okside olup hızla soğuyarak amorf silis haline gelir ve silis dumanı bileşiminin büyük bölümünü oluşturur. Baca tozu olarak özel filtrelerde tutulup toplanan silis dumanın çoğunlukla küresel olan tanelerinin ortalama çapları 0.1 mikron olarak belirlenmiştir. Yüksek oranda amorf silis içermesi ve çimento ile uçucu küllerden çok daha ince oluşu nedeniyle silis dumanı çok aktif puzolonik bir maddedir. Betonda granülometriyi bir miktar iyileştirmesine rağmen katkı miktarına bağlı olarak artan toplam tane yüzey alanı belirli bir kıvam için gerekli su miktarını da artırır. Bu nedenle, silis dumanın beton teknolojisinde kullanımı ancak süper akışkanlaştırıcı beton katkı maddelerinin geliştirilmesinden sonra yaygınlaşmıştır. Silis dumanı kullanımı özelikle yükse dayanımlı ve dayanıklı beton üretiminde yararlı olduğundan aslında endüstri atığı bu madde para ile satılan değerli bir katkı maddesi haline gelmiştir

4.2.3. Bitümlü Şist Katkısının Beton Aşınma Dayanımına Etkisi

 

Bitümlü şist külünün katkı maddesi olarak betonda sürtünme ve darbe yolları ile meydana gelen aşınmalar üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bitümlü şistlerin 700 0C’ de yakılmaları sonucu elde edilen kül beton karışımlarına çimentonun ağırlıkça % 30’una kadar varan oranlarda katılmıştır. Beton numuneler üzerinde sürtünme yoluyla aşınma TS 699’ a uygun olarak Bölme metodu ile incelenmiş, darbe yolu ile aşınma ise genelde agregalar için kullanılan TS 3694 metodu uygulanarak araştırılmıştır. Genel bir uyum içinde olan deney sonuçlarına göre çimentonun ağırlıkça % 15’ ine kadar katılan bitümlü şist külü ile 28 günlük beton aşınma dayanımında bir miktar artış sağlanabilmektedir.

 

Beton yüzeylerin yıpranmasında erozyon, oyulma, çarpma ve sürtünme yolu ile aşınma gibi mekanizmalar rol oynar. Bu tür yıpranmalar en fazla yol, hava alanı pisti, döşeme, köprü, baraj gibi dış etkilere ve çarpma veya sürtünme yolu ile etki yapan yüklere maruz beton yapıların yüzeylerinde meydana gelir. Betonda aşınma dayanımı basınç dayanımı ile de yakından ilişkili olup basınç dayanımını etkileyen su / çimento oranı, çimento hamuru ve agrega kalitesi, agrega-hamur ara yüz dayanımı gibi faktörler aşınma dayanımı üzerinde de etkili olur.

 

Bitümlü şist genellikle ince taneli ve yapraklı yapıya sahip tortul bir kayaçtır. İçerisinde bulunan “kerojen” adı verilen organik madde nedeniyle gerek doğrudan yakılarak gerekse damıtılıp sıvı yakıt elde edilerek alternatif bir enerji kaynağı olabilmektir. Bu amaçla bir çok ülkede termik santral ve çeşitli endüstrilerde doğrudan yakılmakta, veya çimento ham maddesi olarak kullanılmaktadır.

 

Kömüre oranla çok daha fazla kül bıraktığı için bitümlü şist külünün değerlendirilmesi, ekonomik kullanımı önemli ölçüde etkilemektedir .

 

4.2.4. Alunit-Uçucu Kül Karışımının Beton Basınç Dayanımına Etkisi

 

Beton özeliklerine olan etkileri birbirinden oldukça farklı ve hatta bazen aykırı olan mineral esaslı alunit ve uçucu kül katkı maddeleri değişik oranlarda PÇ 42.5 türü yüksek dayanımlı bir çimentoya ikame edilerek betonlar üretilmiştir. Bu betonların erken ve ileri yaşlardaki basınç dayanımları incelenmiştir. Araştırmada, her iki katkının ayrı ayrı ve farklı oranlarda birlikte kullanılması durumlarında dayanımdan meydana gelen değişimler gözlemlenmiştir. Alunit oranının % 5, uçucu külün ise %10 (özelikle % 20) un üzerinde kullanılmasının dayanımda ciddi kayıplar meydana getireceği ortaya konmuştur.

 

Katkı maddeleri genelde betonun taze ve sertleşmiş durumdaki niteliklerini değiştiren ve betonun toplam performansını yükselten maddeler olarak tanımlanmaktadır. Kimyasal ve mineral olarak bilinen bu maddelerin bazen birkaçı aynı bileşimde birlikte kullanılabilmektedir. Bunlardan uçucu kül, beton teknolojisinde mineral katkı maddesi olarak kullanılan ve puzolonik özeliğe sahip bir toz malzeme olup, termik santrallerin bacalarından çıkan gazlarla birlikte yukarıya sürüklenen çok ince partiküllerin elektro filtrelerle tutulmasıyla elde edilir.

 

Bir diğer mineral kökenli katkı maddesi olan alunit, betonun taze ve sertleşmiş haldeki özeliklerini farklı biçimlerde etkileyerek değiştirmektedir. Özelikle taze betonda genleşme meydana getirme ve priz hızlandırma gibi özeliklere sahiptir. Alunit cevheri kimya sanayinde alüminyum sülfat ve potasyum alüminyum sülfat şapı üretiminde kullanılmaktadır.

 

Uçucu kül, puzolonik etkinliğinin yanı sıra betonun prizini geciktirmekte ve buna bağlı olarak sertleşme hızını yavaşlatmaktadır. İleri yaşlarda ise beton dayanım ve dayanıklılığında pozitif etkiler oluşturduğu yapılan bir çok çalışmada ortaya konmuştur. Buna karşın alunit, betonun priz ve sertleşme süresini kısaltarak daha hızlı dayanım kazanmasını temin etmektir. Ancak ileri yaşlarda beton niteliklerinde negatif etkiler oluşturabileceği yapılan diğer bazı çalışmalarda belirtilmektedir.

 

Alunit;

 

Doğal bir şap taş olarak kabul edilen alunit, KAL3(SO4)2(HO)6 formülü ile ifade edilmektedir. Volkanik kayaçların hidrotermal yolla başkalaşımı sonucu meydana gelen bu maddelerin bileşiminde girift bir vaziyette % 10- % 50 arasında değişen oranlarda SiO2 bulunmaktadır. Alunit cevheri 700- 750 0C’ de kalsine edildiğinde hidrate elemanlar oluşmaktadır. Alunit cevheri 1300-1380 0C’ de 15 dakika tutulursa boşluklu bir yapı kazanır ve genleşme özeliği artar. Portland çimentosuna kalsine edilmiş alunit ilavesi C3S, C2S ve C4AF bileşiklerinin teşekkülünü kolaylaştırmaktadır. Alunit içerisinde sülfat bileşiklerinin betonun priz ve sertleşmesinin hızlanmasında önemli bir etkisi vardır. Sertleşme hızı, kalsinasyon sıcaklığı ve alunit miktarı ile orantılıdır. Alunit cevheri taşıdığı özelikler nedeniyle kalsine edildikten sonra portland çimentosu klinkerine katılarak çimentonun özeliklerini geliştirebilmek amacı ile kullanılmaktadır. Üretilen bu katkılı portland çimentosu, özelikleri geliştirilmiş bir portland çimentosu olarak düşünülmektedir. Portland çimentosuna alunit katkısı genellikle jips ilavesi ile birlikte yapılmaktadır.

 

Kalsine edilmiş alunit katkısı, portland çimentosunun ilk günlerdeki dayanımını artırır. Nitekim, alunit katkılı çimento ile üretilen bir betonun 1. gün sonundaki dayanımı, alunitin kalsinasyon şartlarına bağlı olarak % 5- % 85 civarında artmaktadır. Bu çimentolarla üretilen betonlarda, ilk günlerde dayanımdaki hızlı artış nedeniyle kalıp alma süresi, dolayısıyla inşaat süresi de kısalmaktadır. Ancak 28 gün sonra dayanımda bir miktar azalma olduğu görülmüştür. Portland çimentolarında görülen bu azalma % 0- % 11, puzolonik çimentolarında ise % 8- % 27 arasında kalmaktadır.

 

Alunit, puzolanlı çimentolar için priz ve sertleşme hızlandırıcısı olarak da kullanılabilmektedir. Bu çimentolarda alunit, sertleşme sırasında bir genleşme meydana getirmekte ve bu genleşme, üretimin 1-2 günü içerisinde % 0.1- % 0.3 oranında gerçekleşmektedir. Portland çimentosuna % 8- % 15 alunit katılmış betonların sülfatlı sulara karşı katkısız olanlara göre daha dayanıklı olduğu bunun nedeninin, alunit katkılı betonda hidratasyon esnasında CaHSA bileşiğinin teşekkül etmesinden ileri geldiği belirtilmektedir. Bilindiği gibi, sülfatlı sularda bu bileşik, portland çimentosundan üretilmiş betonlarda katı fazın aleyhinde meydana gelerek betonun bozulmasına yol açmaktadır. Halbuki, alunitli çimentolarda bu bileşik, sertleşmenin ilk periyodunda zaten teşekkül etmektedir.

 

Yapılan bir diğer çalışmada, portland çimentosu içerisine % 0- % 15 arasında dört farklı oranda alunit katılarak betonlar üretilmiş ve bu betonlarda alunitin, kısa ve uzun süreli beton basınç dayanımı ve elastisite modülleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada, en uygun alunit oranın % 3- % 5 arasında olması gerektiği ve bunun üzerine çıkılması durumunda ileri yaşlarda beton niteliğinde ciddi kayıplar olacağı ifade edilmiştir.

 

Uçucu Kül;

 

Uçucu kül, kömürle çalışan termik santrallerin baca çıkışlarından elektro filtrelerle tutulması ile elde edilen çok ince toz şeklinde ve puzolonik niteliğe sahip bir malzemedir. Uçucu küllerin kimyasal ve fiziksel özelikleri santrallerde kullanılan kömürün özeliklerine ve yanma sistemine bağlı olarak değişiklik gösterirler. Genellikle gri renkte olup içlerinde yanmamış kömür partikülleri fazla olduğunda rengi kahverengi olur. Yapısında % 85 veya daha fazla oranda SiO2,  Al2O3, Fe2O3, MgO yer almaktadır. Bazılarında önemli miktarda CaO bulunabilmektedir. İçerisinde bulunan karbon ve CaO miktarı kömür tipine ve yanma işlemine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Uçucu kül çimentoya üretim aşamasında katılabileceği gibi doğrudan betona da katılabilmektedir.

 

Uçucu kül katılarak elde edilen betonların özelikleri katılan kül tipine ve miktarına bağlı olarak değişmektedir. Taş kömüründen elde edilen uçucu küller (F tipi) daha kaliteli bir yapıdadır. Sülfat miktarı biraz daha fazla olan limitlerden elde edilen uçucu küller (C tipi) ise daha düşük kalitededir. Linyit kaynaklarının daha zengin olması nedeniyle ülkemizde uçucu küller genelde C tipi kalitesinde olup bunların ancak çok az bir kısmı değerlendirilmektedir.

 

Puzolonlu çimento üretiminde kullanılan, uçucu kül puzolonların bilinen yararlarına sahiptir. Teknolojik faydasının yanı sıra enerji maliyetine olumlu katkısı ve çevre kirliliğin önlenmesindeki önemli yararları birlikte düşünüldüğünde uçucu kül kullanımının neden önemli olduğu görülür. Bu konuda yapılan pek çok çalışmada, uçucu kül kullanımının betonda pozitif etkiler oluşturduğu ortaya konmuştur.

 

4.2.5. Epoksi

 

Epoksi enjeksiyonu beton yapılardaki çatlakların onarımında başarıyla kullanılmaktadır. 0.005 mm’ ye kadar kılcal çatlaklar bu yöntemle yapıştırılabilir. Ancak çatlak yüzeylerin nemli ya da ıslak oluşu epoksinin betona yapışma özeliklerini olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle neme uyumlu epoksi sistemleri geliştirilmiş. Yapılan bir araştırmada % 5 nem içeren beton yüzeylerin epoksinin betona yapışma dayanımını etkilemediğini belirtmişlerdir.

 

Genellikle enjeksiyon ve kür sırasında problem yaratan su, onarımdan sonra etkilidir. Bu konuda yapılan çalışmalar suyun zararlı etkisinin özelikle yapıştırılacak yüzey ve yapıştırıcı arasındaki ara bölgede etkin olduğunu göstermiştir.

 

Suyun yanı sıra epoksilerin yapışma özeliklerini etkileyen diğer önemli bir etkende sıcaklıktır. Epoksi yapıştırıcıların yüksek sıcaklıkta yük taşıma kapasitesi çok sınırlıdır. Genellikle, bu tür yapıştırıcıların çoğu 100 0C’ den biraz daha büyük yüksek sıcaklık sınırları verecek şekilde formüle edilmiştir. Ancak 250 0C’ nin üzerinde dayanımlarının önemli bir kısmını koruyabilen epoksi formülasyonları geliştirilmiştir.

 

Ayrıca, su ve sıcaklık birlikte  epoksilerin yapışma özeliklerini oldukça etkilemektedir. Hasar miktarı ve hızlı yapıştırıcıların kimyasal yapısına bağlı olarak değişmektedir. Örneğin, naylon modifiye edilmiş epoksilerin sıcak suya maruz kaldıklarında büyük hasara uğradıkları gösterilmiştir. 60 0C suda 1500 saat bekletilen amin ile sertleşmiş bisnefol-A esaslı epoksiler bu süre sonunda orijinal yapışma dayanımlarının ancak % 5’ ini koruyabilmişlerdir.

 

Epoksi enjeksiyonu yöntemiyle onarılan prizmaların yapışma dayanımlarının dış etkenlere bağlı olarak değişimi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, farklı konsantrasyondaki sodyum hidroksit ve hidroklorik asit gibi korozif ortamlar ve 30 çevirme kadar donma ve çözülme epoksilerin betona yapışma özeliklerini etkilememiştir. Ancak bu ortamların etkisiyle beton prizmaların eğilme dayanımında azalma meydana gelmiştir. Epoksi yapıştırıcıların yük taşıma kapasiteleri sıcaklık arttıkça azalmıştır. Azalma oranları epoksi fomülasyonuna ve onarım kalınlığına bağlı olarak değişmektedir. Camsı geçiş sıcaklığı diğer epoksi sistemlerine göre daha yüksek olan EP3 ve EP4 gibi epoksi yapıştırıcı formülasyonları 80 0C’ ye kadar sıcaklıklarda önemli dayanım avantajları vermişlerdir. Epoksi sistemlerinin betona yapışma dayanımlarının sıcaklığa bağlı olarak değişimi polinomlarla ifade edilmiştir. Polinomların derecesi epoksi formülasyonuna bağlı olarak değişim göstermektedir .

 

4.3. Beton Katkı Maddeleri Kullanılırken Alınacak Önlemler

 

Çimentoların veya betonların belirli bir özeliğini daha iyi bir duruma getirmek amacıyla kullanılan katkı maddeleri ile istenilen hedeflere ulaşılırken, diğer bazı özelikler de iyiye doğru olmayan değişmeler olabilir. Böyle bir durumun meydana gelip gelmediğini anlamak için belirli koşullar altında katkı kullanarak ve kullanmayarak çimentolar üzerinde en azından şu deneyler yapılmalıdır:

 

  • Kıvam deneyi,
  • Priz deneyi,
  • Hacim sabitliği deneyi,
  • Rötre deneyi,
  • Hidratasyon ısısı deneyi,
  • Mukavemet deneyi,

 

Katkılı ve katkısız numunelerde yapılan bu deneylerde elde edilen sonuçlar birbiriyle karşılaştırılarak kullanılan katkı maddesinin diğer özelikler üzerinde zararlı bir etki yapıp yapmadığı anlaşılır. Ancak böyle bir incelemede olumlu sonuç elde edildikten sonra o katkı maddesinin kullanılma yoluna gidilmelidir. Katkı maddelerinin kullanılmasında çok titiz davranmak gerekmektedir. Uygulamada işlenen küçük bir hata tamamen istenmeyen sonuçların elde edilmesine neden olabilir

 

 
BETONUN BİLEŞENLERİ

Haberin Fotoğrafları