TAZE VE SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ
Hafta 05
Öğr. Grv. Dr. Muhsin YALÇIN
d) Yayılma tablası deney yöntemi (TS EN 12350-3)
•
Bu deney yöntemi özellikle çökme deneyinde tamamen çökmenin elde edildiği yüksek ve çok yüksek kıvama sahip akıcı karışımların değerlendirilmesinde kullanılır.•
Yayılma değeri 340mm-630mm arasında olan taze betonun kıvam değişiminin belirlenmesinde daha uygundur.•
Bu yöntemde, belirli yükseklikten serbest düşürülen levha üzerindeki betonun yayılmasını ölçme yoluyla taze betonun kıvamı belirlenir.2
Deneyde kullanılan ekipmanlar:
a. Alt metal plaka
b. 4mm ile sınırlandırılmış yükseklik c. Yükseklik ayar durdurucu d. Üst metal plaka
e. Kalıp yerleştirme işaretleri f. Üst plaka kaldırma tutamağı g. Kesik koni kalıbı (200x130x200mm) h. Sıkıştırma çubuğu
3
d
c
b a
e
f g h
Deneyin uygulanışı:
•
Yayılma tablası düz yatay bir zemine yerleştirilir.•
Üst tabla yüzeyi serbest su kalmayacak şekilde nemlendirilir.•
Üst tablanın orta noktası merkez olacak şekilde metal kesik koni kalıbı yerleştirilir.•
Taze beton kesik koni kalıbına iki eşit tabaka halinde ve her tabakada sıkıştırma çubuğu ile 10 defa hafifçe şişleyerek sıkıştırmak suretiyle yerleştirilir.•
Kesik koni kalıbın üst yüzeyi düzeltildikten sonra kalıp 3-6sn içinde yukarı çekilir.4
•
Serbest dağılan taze betona, üst plaka ile yükseklik ayar durdurucusuna göre 40mm yüksekliğe kadar 15 defa kaldırılıp bırakılarak serbest düşü uygulanır.•
Her kaldırıp düşürme işlemi, 2 sn’den az ve 5 sn’den fazla olmayan süre içerisinde tamamlanmalıdır.•
Serbest düşürme işlemi sonunda üst plaka üzerinde oluşan darbe etkisi ile taze betonda yayılma meydana gelir.•
Üst plâkaya yayılan taze beton tabakasının en büyük boyutları, plâka kenarlarına paralel iki doğrultuda metre ile d1 ve d2 olarak ölçülür.•
Bu iki değerin ortalaması alınarak taze betonun yayılma değeri belirlenir.5
•
Ortalama yayılma çapı değerine göre kıvam sınıfı belirlenir.6
Kıvam Sınıfı Yayılma çapı, mm F1
F2 F3 F4 F5 F6
≤340 350 - 410 420 - 480 490 - 550 560 - 620
≥630
e) Sıkıştırılabilme derecesi deney yöntemi (Walz deneyi) (TS EN 206-1)
•
Sıkıştırılabilme derecesi tayini deneyi taze betonun kıvamının, taze betonun tam sıkıştırılabilme derecesinin ölçülmesi yoluyla belirlenmesine dayanır.•
Deney, belirlenen sıkıştırılabilme derecesi 1.04-1.46 olan betonlar için uygundur.•
Bu değerler dışında sıkıştırılabilme derecesi elde edilen karışımların kıvamı sıkıştırılabilme derecesi tayini deneyi için uygun değildir.Deneyde kullanılan ekipmanlar:
•
Taban boyutları 200±1 mm x 200±1 mm, yüksekliği 400±2 mm olan çelikten imal edilmiş prizma kalıp•
Dalıcı tip vibratör veya titreşim masasıDeneyin uygulanışı:
•
Taze beton mala yardımı ile hiçbir sıkıştırma enerjisi uygulanmadan, taze beton kalıptan taşana kadar doldurulur.•
Betonun kalıptan tasan kısmı mastar ile sıyrılarak beton yüzeyi düzeltilir.•
Kaptaki taze beton en düşük frekansı 120Hz olan ve vibratör daldırma ucunun çapı en küçük kap boyutunun ¼’ünü geçmeyen dalıcı tipte vibratör ile veya en düşük frekansı yaklaşık olarak 40Hz (2400 devir/dakika) olan titreşim masası kullanılarak, hacminde daha fazla azalma meydana gelmeyinceye kadar sıkıştırılır.9
•
Betonun kalıptan taşan kısmı mastar ile sıyrılarak betonun yüzeyi yeniden düzeltilir.•
Sıkıştırma işleminden sonra sıkışmış beton yüzeyi ile kabın üst yüzey kenarı arasındaki mesafe (s) 1mm hassasiyetle ölçülür.•
Bu değer (s) kabın her kenarının orta noktasından ölçülür ve ortalama değer kullanılır.10
•
Sıkıştırılabilme derecesi (c) aşağıdaki bağıntı ile belirlenir.•
TS EN 206-1’e göre sıkışma sınıfları:11
Sınıf Görünür işlenebilirlik C0
C1 C2 C3
≥1.46 1.45-1.26 1.25-1.11 1.10-1.04
Kendiliğinden yerleşen taze betonda uygulanan deneyler:
.
12
a) Yayılma deneyi: (TS EN 12350-8)
•
Bu deney, çökme (ASTM C143-90a) deneyinin bir modifikasyonudur ve akıcı kıvamlı betonlarda araştırmacıların tercih ettiği bir deneydir.13
Deneyin uygulanışı:
•
Kesik koni şeklindeki standart çökme hunisi/konisi yatay yüzeydeki yayılma tablasının merkezine yerleştirilir ve betonla doldurulur.•
KYB’de sıkıştırma enerjisine ihtiyaç olmadığı için standart şişleme yapılmaz ve huni bir kap vasıtasıyla, beton serbest düşürülerek doldurulur.•
Slump konisinin hidrostatik basınç etkisiyle yukarı kalkmasını ve betonun sızmasını engellemek için doldurma sırasında huniyi iyice bastırmak gerekir.•
Slump konisi doldurulduktan sonra yukarı kaldırılarak betonun yayılmasını tamamlaması beklenir.•
Viskozitesi yüksek karışımlarda yayılmanın tamamlanması için birkaç dakikabeklemek gerekebilir. 14
Deney sonunda elde edilen veriler:
•
50 cm çaplı daireye ulaşıncaya kadar geçen süre ölçülür. Bu değer betonun başlangıçtaki akış hızını verir ve belirli değerlerden küçük olması istenir.•
Toplam yayılma süresi.•
Yayılma sona erdikten sonra oluşan dairenin birbirine dik iki çapı ölçülüp ortalaması alınarak değeri bulunur.b) V hunisi deneyi:
•
V şekilli akış hunisi taze betonun dar bir aralıktan geçiş yeteneğini ve viskozitesini dolaylı yoldan ölçmek amacıyla kullanılır•
Huni taze beton ile doldurulduktan sonra alt uçtaki kapak açılarak akış başlatılır. Üstten bakıldığında alttan ışık geçmeye başladığı ana kadar geçen süre ölçülür .•
Deneyin yapılışı sırasında beton akmıyorsa yani tıkanma varsa, bunun iki nedeni olabilir;a) Eşik kayma gerilmesi betonun ağırlığı ile oluşan gerilmeden büyüktür.
17
c) L kutusu deneyi
•
KYB’un yerleşme, doldurma, geçiş yeteneğinin ve ayrışmaya direncinin L bir kutu içerisinde gözlenmesidir.•
Betonun donatılar arasından geçişi sırasında bloke olup olmayacağının belirlenmesinde etkilidir.•
Yatay ve düşey prizmalar arasındaki geçiş kesitinde belirli aralıklarda düşey çelik çubuklar mevcuttur.•
Düşey kısım hareketli bir ayırıcı yardımıyla kapatılmışken taze betonla doldurulur.18
•
Ayırıcı kaldırılır ve beton, donatılar arasından geçerek yatay prizmayı doldurmaya başlar.•
Sürgülü kapak çekildikten sonra betonun diğer bölüme 20 cm ve 40 cm ilerlemesinin süreleri ölçülür.•
Hareket durduğunda donatıların başında ve yatay kalıp ucundaki beton yükseklikleri ölçülür.•
Bu yükseklikler arası oran (h2/h1) hesaplanır.•
Bu değer L-kutusu oranı (bloklanma oranı) olarak adlandırılır.•
L-kutusu oranı su gibi çok akışkan bir malzemede 1’e eşit olur .19 20
•
Beton karışımı içerisinde yer alan malzemelerin homojen bir tarzda dağılmış olmaları ve betonun yeterli kohezyona sahip olması istenir.•
Taze betonun içerisinde yer alan iri agrega ile çimento harcının herhangi bir nedenle ayrışma göstermesi "segregasyon" olarak adlandırılmaktadır.•
Taze betonun segregasyon yapması, beton yapısının heterojen olmasına yol açar.•
Aynı beton karışımının bazı bölgelerinde daha iri agregalar ve çimento hamuru birikmiş olur, bazı bölgelerinde ise, ince agrega ve çimento hamurundan oluşan çimento harcı yer almış olur.21
•
Bu durum, aynı beton karışımının değişik bölgelerindeki dayanım ve dayanıklılık gibi özelliklerin farklı olmasına neden olur.Segregasyonun nedenleri:
a) Malzeme oranları ve özellikleri
b) Beton üretiminde kullanılan malzemelerin karılma işleminin yeterince yapılmaması
c) Taze betonun taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması işleminin uygun şekilde ve süreyle yapılmaması
22
a) Malzeme oranlarının ve özelliklerinin etkisi:
•
Taze betonu oluşturan malzemelerin uygun oranlarda kullanılmamış olması ve/veya kullanılan malzemelerin uygun özelikte olmaması betonun içerisindeki malzeme dağılımının homojen olmamasına ve segregasyona neden olan önemli etkenlerdir.Malzeme özelliği ve oranları ile ilgili segregasyonu artıran faktörler:
a) Beton karışımında yer alan iri agrega miktarının çok olması ve en büyük agrega tane boyutunun yüksek (25 mm den büyük) olarak seçilmiş olması, b) Beton karışımında kullanılan iri ve ince agrega özgül ağırlıkları arasında
c) Betonda kullanılan ince agrega veya çimento gibi ince malzemelerin az olması,
d) Betonda kullanılan agregaların düzgün yüzeye ve yuvarlak şekle sahip olmamaları, agregadaki yassı ve uzun şekilli kusurlu tanelerin fazla olması, e) Beton karışımının aşırı ölçüde sulu veya aşırı ölçüde kuru olması.
•
Beton karışımındaki ince agrega miktarındaki eksikliğin yol açabileceği segregasyonu önleyebilmek için çoğu zaman ince taneli mineral katkı maddeleri kullanılmaktadır.•
Hava sürüklenmiş betonlarda, çimento hamurunun içerisine sürüklenmişb) Karılma işleminin etkisi:
•
Betonu oluşturan malzemeler yeterince karılarak homojen bir dağılım elde edilemediği takdirde segregasyon kaçınılmaz olmaktadır.c) Taşıma, yerleştirme ve sıkıştırma işlemlerinin etkisi:
•
Taşıma, yerleştirme ve sıkıştırma işlemlerinin uygun yöntemlerle uygun tarzda yapılmadığı takdirde, taze beton kolaylıkla segregasyon gösterebilmektedir.•
Gereğinden daha uzun süreyle yapılan sıkıştırma (vibrasyon), betonda segregasyona neden olmaktadır.25
•
Taze betonun yerleştirilme işleminin uygun yapılmadığı takdirde oluşan segragasyon.26
•
Taze betonun yerine yerleştirilmesinden hemen sonra, katı parçacıkların yerçekimi etkisiyle dibe doğru ve suyun yukarı doğru hareket etme eğilimi bulunmaktadır.•
Taze betonun içerisindeki suyun beton yüzeyine çıkma eğilimine terleme denilmektedir. Bu olay, "kanama", veya "su salma" veya kusma olarak da ifade edilmektedir.•
Taze betonun terleme göstermesi, beton içerisinde yer alan çimento ve agrega taneleri gibi katı maddelerin aşağıya doğru çökme göstermesi ve beton içerisindeki suyu kendilerine bağlanmış durumda tutamamalarından kaynaklanmaktadır.27
TERLEME (KUSMA)
•
Terleme sırasında çimento ve kum gibi bir kısım ince malzeme de yukarı çıkabilmektedir.•
Terlemenin bir diğer sebebi çimentonun flokülleşmesidir.•
Suyla temasa geçen çimento taneleri, tek tek ıslanmak yerine flokülleşerek (bir araya toplanarak) ıslanırlar ve hidratasyon başlangıcında gerekenden fazla su tutarlar. Ancak daha sonra bu fazla suyu kusarlar.•
Flokülleşmenin terleme de bir ikinci neden olduğunun kanıtı, terlemenin sadece betonda değil salt çimento hamurunda da meydana gelmesidir.28
•
Taze betonun üst yüzeyine kadar erişebilen bir miktar su, bazen çok sığ bir su birikintisi oluşturup buharlaşmakta, bazen da doğrudan doğruya buharlaşarak kaybolmaktadır.•
Beton üst yüzeyine erişemeyen bir miktar su da, yüzeye yakın bir bölgede toplanmış olmakta ve bu bölgenin su/çimento oranının daha yüksek ve dayanımının daha düşük olmasına neden olmaktadır.•
Terleme olayı aslında, su ile katı parçacıklar arasında bir nevi segregasyon sayılabilmektedir.29
•
Terleme olayında su/çimento oranı en önemli etkendir.•
Betonda terleme ile yüzeye ulaşan su, buharlaşma ile kaybolmaktadır.•
Bu kayıp buharlaşmayı engelleyici önlemlerle veya kaybolan suyun betona geri verilmesi ile telafi edilebilir.Buharlaşma hızını etkileyen ana faktörler:
a) Ortam sıcaklığı b) Beton sıcaklığı b) Bağıl nem c) Rüzgar hızı
30
1m2beton yüzeyinde 1 saatte oluşacak buharlaşma hızı/miktarı belirlenebilmektedir.
ÖRNEK: Hava sıcaklığı 23oC, bağıl nem %90, beton sıcaklığı 36oC ve rüzgar hızı 28 km/saat iken yaklaşık 1.8 kg buharlaşma meydana gelmektedir.
•
1m2beton yüzeyinde 1 saatte oluşacak buharlaşma hızı/miktarı aşağıdaki formülle de belirlenebilmektedir.Örnek: Aşağıda verilen hangi koşullarda beton yüzeyinde daha fazla buharlaşma meydana gelir.
Grafik yardımıyla yaklaşık;
A koşulu için buharlaşma hızı: 0.93 kg/m2/saat
B koşulu için buharlaşma hızı: 1.18 kg/m2/saat olduğu için daha hızlıdır.
33
A B
Beton sıcaklığı,oC 30 25 Hava sıcaklığı,oC 35 30 Rüzgar hızı, km/saat 15 25
Bağıl nem, % 30 25
Buharlaşmada rüzgar hızı ve düşük bağıl nemin daha etkili olduğu görülmektedir.
