Malzeme Bilimi

Malzeme Bilimi

Öğr. Gör. Habib AKYAZI

Ders İçeriği

Yapı Malzemeleri

ÇİMENTO

AGREGA

BETON

BETON (ÇOK FAZLI (KOMPOZİT)

MALZEME)

BETON

UYGUN BİR ŞEKİLDE;

 TASARLANMIŞ,

 ÜRETİLMİŞ,

 YERLEŞTİRİLMİŞ

 SIKIŞTIRILMIŞ,

 BAKIMI YAPILMIŞ ve

 KORUNMUŞ ise

UZUN YILLAR HERHANGİ BİR BAKIM VE ONARIM GEREKTİRMEDEN HİZMETİNİ SÜRDÜRÜR.

BETON

 UYGUN BİR ŞEKİLDE;

 TASARLANMIŞ,

 ÜRETİLMİŞ,

 YERLEŞTİRİLMİŞ

 SIKIŞTIRILMIŞ,

 BAKIMI YAPILMIŞ ve

 KORUNMUŞ ise

 UZUN YILLAR HERHANGİ BİR BAKIM VE ONARIM GEREKTİRMEDEN HİZMETİNİ SÜRDÜRÜR.

 BETON DÜNYADA EN YAYGIN KULLANILAN TAŞIYICI SİSTEM MALZEMESİDİR…

BETON

BAĞLAYICI MADDELER

 İnce toz halinde olan ve su eklenmesi ile hamur haline geldikten sonra zamanla plastikliğini kaybedip sertleşen, bağlayıcı özelliği olan malzemelere bağlayıcı maddeler denir.

 TOZ BAĞLAYICI MADDELER

 KİREÇ, ALÇI, ÇİMENTO vb.

 SIVI BAĞLAYICI MADDELER

 YOL YAPIMINDA KULLANILAN HİDROKARBONLU BAĞLAYICILAR

BAĞLAYICI MADDELER

 İnce toz halindeki bağlayıcı maddelere su eklenince başlangıçta istenilen şeklin verilebildiği plastik bir hamur elde edilir.

 Belirli bir süre sonra, hamur katılaşmaya başlar.

 Bu olaya PRİZ denir.

PRİZ olayının 2 Çeşidi vardır.

1. Hidrolik bağlayıcılar:

 Havada ve suda priz yapma özelliği olan ve suda erimeyen bağlayıcılar. (Çimento)

2. Hava bağlayıcıları:

 Yalnızca havada priz yapan bağlayıcılar. (Yağlı kireç)

BAĞLAYICI MADDELER

İLK BAĞLAYICILAR:

 TOPRAK

 KİREÇ ALÇILAR,

 PİŞMİŞ KİL TOZLARI,

 DOĞAL PUZOLANLAR.

 TOPRAK+KİREÇTAŞI KARIŞIMLARI,

 Yapılan araştırmalara göre bağlayıcı maddelerin kullanımı Epipaleotik çağlara kadar gitmektedir.

 Çeşitli tarihi bağlayıcı örneklerine İsrail, Mısır, Türkiye ve İtalya’da rastlamak mümkündür.

BAĞLAYICI MADDELER - ALÇI

 ALÇI BİLİNEN EN ESKİ BAĞLAYICI MADDELERDENDİR

 ESKİ MISIR’da PİRAMİTLERİN İNŞASINDA BAĞLAYICI OLARAK

 ROMA ve YUNAN YAPILARINDA SIVA ve MERMER TAKLİDİ OLARAK (STÜKKO)

 OSMANLI DEVRİNDE PENCERELERDE ve DUVAR SÜSLEMELERİNDE

 17. yy’da FRANSA’da SIVA OLARAK (PARİS ALÇISI)

 18. yy’da KALSİYUM ve KÜKÜRT SAĞLAYICI GÜBRE OLARAK

 DÖŞEME ve DUVAR PANOSU OLARAK KULLANILMIŞTIR

BAĞLAYICI MADDELER - ALÇI

Günümüzde İse;

 PREFABRİK YAPI ELEMANLARI ÜRETİMİNDE

 ÇİMENTO ÜRETİMİNDE

 SIVA, KABARTMA, SÜSLEME vb. YERLERDE

 BLOK ELEMAN ÜRETİMİNDE

 ISI ve SES YALITIMINDA

 SERAMİK ÜRETİMİNDE KALIP OLARAK vb. BİRÇOK AMAÇLA KULLANILMAKTADIR.

BAĞLAYICI MADDELER - ALÇI

YAPI MALZEMESİ OLARAK ÖZELLİKLERİ

 DÜŞÜK BİRİM HACİM AĞIRLIK

 DÜŞÜK ISI İLETKENLİK KATSAYISI

 ORTAM NEMİNİ DÜZENLEYEBİLME

 YANGINA DAYANIKLILIK

 RÖTRE (BÜZÜLME) YAPMAMASI

 KÜR İHTİYACI OLMAMASI

 KISA SÜREDE DAYANIM KAZANMA

 İŞÇİLİK KOLAYLIĞI,

 DÜZGÜN YÜZEY ÜRETİMİNDE AZ ENERJİ GEREKSİNİMİ

BAĞLAYICI MADDELER - KİREÇ

 Bilinen en eski bağlayıcılardan birisi olan kireç, eski Babil, Mısır, Finikeliler, Hitit ve Persler tarafından hava kireci olarak yapıda kullanılmıştır.

 Romalılar devrinde ise su kireci bulunmuş ve su içi inşaatlarında kullanılmıştır.

KALKER (KİREÇTAŞI), CaCO3

 YERYÜZÜ KARALARININ %10’U 850°C -1400°C

CaCO3 + ısı (850°C -1400°C)==== CaO + CO2

KİREÇ, CaO

 Suyla karıştırıldığında tipine göre hava veya suda katılaşma özelliği gösteren beyaz renkli inorganik esaslı bir bağlayıcı türüdür.

BAĞLAYICI MADDELER - KİREÇ

KİRECİN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE KULLANIMI En çok

 sıva,

 harç,

 karayollarında stabilizasyon malzemesi ve bitümlü karışımlarda katkı maddesi olarak,

 gazbeton,

 kireç- kum tuğlası üretimi ve

 badana işlerinde kullanılmaktadır.

BAĞLAYICI MADDELER - PUZOLANLAR

 Puzolanlar, silis veya silis-alumin kökenli malzemelerdir.

 Kendi başlarına bağlayıcılık özellikleri ya çok azdır

ya da hiç yoktur.

BAĞLAYICI MADDELER - PUZOLANLAR

ÇİMENTO

"Çimento" kelimesi, yontulmuş taş kırıntısı anlamındaki Latince

"caementum" kelimesinden türemiştir.

Daha sonra bu kelime bağlayıcı anlamında kullanılmaya başlamıştır.

19. yüzyılın başlangıcında kil içeren, kireçtaşlarının yakılması deneyleri çimentonun keşfine yol açmıştır.

Ülkemiz 39 çimento fabrikası ve 18 öğütme tesisi ile Avrupa’nın ikinci, dünyanın ise yedinci büyük üreticisi konumundadır.

ÇİMENTO

Çimentonun veya bir bağlayıcı maddenin dayanım kazanması şu üç olayın birbirini izlemesi sonunda meydana gelmektedir.

1. Hidratasyon olayı:

Çimentoyu oluşturan maddelerin su ile yaptığı kimyasal reaksiyondur.

2. Katılaşma olayı: Priz yapma 3. Sertleşme olayı:

Dayanım kazanma şeklinde mekanik bir olaydır.

ÇİMENTO

Çimentonun başlıca hammaddeleri kalker ve kildir. Çimento

üretiminde uygun miktarda kireç (CaO), silis (SiO₂), alümin (Al₂O₃) ve demir oksit (Fe₂O₃) içeren hammaddeler belirli oranlarda

karıştırılırlar.

AGREGA

 MİNERAL KÖKENLİ,

 DEĞİŞİK BOYUTLU,

 SERT

 BETONUN % 60 - % 80’İ AGREGA TANELER

AGREGA

Amerikan standartlarından ASTM D8: agregayı, “Harç veya beton oluşturmak amacıyla bir bağlayıcı madde ile veya temel tabakaları, demiryolu balastlarında, vb. işlerde tek başına kullanılan kum, çakıl, deniz kabuğu, cüruf ya da kırmataş gibi mineral kompozisyonlu

granüler (taneli) bir malzemedir” şeklinde tanımlamaktadır.

AGREGA

ÖZELLİKLER (NORMAL BETON İÇİN)

 SERT

 TEMİZ

 YÜKSEK DAYANIMLI

 KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLI

 İNERT

 ADERANSI - FİZİKSEL BAĞ

AGREGA

AGREGA KAYNAKLARI

 Agregalar genel olarak; doğal agregalar, işlenmiş doğal agregalar ve yapay agregalar olarak sınıflandırılmaktadır.

SERAMİKLER ve PİŞMİŞ TOPRAK ÜRÜNLERİ

SERAMİKLER

 Seramikler bir metal veya iki metal ile bir ametal atomun

(genellikle oksijen) belirli stekiometrik oranlarda birleşmesinden oluşur.

 Seramiklerde metaller katyon, ametaller ise anyon görevi yaparak güçlü iyonsal bağlar oluştururlar.

 Ancak iyonsal bağ dışında seramiklerde kovalan, kristal ve amorf yapılara da rastlanır.

PİŞMİŞ TOPRAK ÜRÜNLERİ

 Pişmiş toprak malzemesinin kullanımı kerpiç ve çamur olarak tarih öncesi devirlere kadar uzanır. M.Ö. 40. yüzyıl dolaylarında, Sümerler, Akadlar ve Babilliler duvar yapımında, kanalizasyon sistemlerinde hatta yazı tabletlerinde bu malzemeyi geniş bir şekilde kullanmışlardır.

 Doğal taşlar kadar dayanıklı olmamasına rağmen, özellikle doğal taşların az bulunduğu bölgelerde pişmiş toprak ürünleri üretiminin

kolaylığı nedeniyle bir çok uygarlık tarafından başarı ile kullanılmıştır.

 Örneğin M.Ö. XX. Yüzyılda Romalılar ilk kiremiti, M.Ö. XIII.

yüzyılda Çinliler porseleni, M.Ö. IV. yüzyılda Türkler Orta Asya'da ilk sırlı seramiği üretmişlerdir.

Pişmiş Toprak Ürünleri Türleri

 İnşaat tuğlaları

 Fabrika tuğlaları

 Hafif tuğlalar

 Cilalı tuğlalar

 Beyaz tuğlalar

 Döşeme Tuğlaları

 Kiremit

 Ateş tuğlaları

 Silika tuğlaları

 Manyezi-krom tuğlaları

 Özel refrakter tuğlalar

Pişmiş Toprak Ürünleri Türleri

SERAMİKLER ve PİŞMİŞ TOPRAK ÜRÜNLERİ

 Çini (fayans) - Hamuru gözenekli ve pişmiş toprak görünüşünde olup, yüzeyi sırlanmış seramik eşyaya çini veya fayans adı verilir.

Çini hamuru içinde kil, kum, kalker ve alkali karakterli maddeler bulunur.

 Gre - Seramiğin dokusu gözenekli olmayan sınıfıdır. Porselenden farkı tamamen saydam olmayışı ve renkli olmalarıdır. Greler çok sert olup, asitlere dayanıklıdır. Mutfak eşyası, ev eşyası yanında küvet, banyo, lavabo gibi sıhhi tesisat malzemesi olarak yapılarda kullanılır.

 Porselen - Porselen hamuru gözeneksiz olup, hammaddesi kaolindir. Yüksek sıcaklıklarda (1300-1480 °C) pişirilir.

Camlaşma özelliği grelerden daha fazladır. Porselen, elektrik tesisatlarında izolatör olarak kullanılır.

Bitümlü malzemeler

 Doğada katı ya da yarı katı halde bulunabildiği gibi, daha çok ham petrolün distilasyonu sonucu artık ürün olarak veya taşkömürünün karbonizasyonu sırasında bir yan ürün olarak elde edilen

hidrokarbon malzemelerdir. (Hidrokarbonlar, karbon ve hidrojenin birleşiminden oluşan, sade veya kompleks yapılı cisimlerdir.)

 Bitümlü malzemelerin yapışma ve düktilite özellikleri, karayolu ve kaplama işlerinde bu malzemeleri cazip kılmaktadır.

 Bitümlü malzemelerin, petrol kökenli olanları asfalt, kömür kökenli olanları katran adını alırlar. Katranın kalıntısı ise zifttir.

Bitümlü malzemeler

 19. yüzyılda özellikle Fransa, ABD ve İngiltere’de kaya asfaltı kaldırım kaplamaları ve yol kaplamalarında kullanılmaya

başlanmıştır.

 1900’lü yılların başlarında ham petrolden rafinaj yöntemi ile asfalt üretiminin keşfi ve otomobillerin gittikçe artan popülaritesi, hızla gelişen bir endüstri dalının ortaya çıkmasına neden olmuştur.

 Asfalt en çok yol yapımında, yalıtım malzemesi ve yalıtım örtüsü olarak çatılarda ve köprü tabliyelerinde, endüstride akü yapımında ve daha pek çok alanda yaygın biçimde kullanılmaktadır.

BİTÜMLERİN ORTAK ÖZELLİKLERİ

 Sıcaklık derecesine bağlı olarak katı, yarı katı veya akıcı kıvamda olabilirler.

 Siyah veya koyu renklerdedirler.

 Yüksek moleküler ağırlıkları vardır.

 Bağlayıcı (adhesif) özellikleri vardır.

 Çatlama ve ayrılma olmaksızın geçirimsiz ve plastik filmler meydana getirerek şekil değiştirme özelliğine (kohezyon) sahiptirler.

Bileşiminde bulunan elementler

 Karbon % 70-85

 Hidrojen % 7-12

 Nitrojen % 0-1

 Sülfür % 1-7

 Oksijen % 0-5

 Metaller çok az miktarda (oksit, tuz veya metal içeren

organik bileşikler halinde)

Ahşap

 Canlı bir organizma olan ağaçtan elde edilen lifli,

heterojen ve anizotrop yapı malzemesine ahşap denir.

 Ahşap insanlığın ilk yapı malzemelerinden birisidir.

 Her ne kadar günümüzde ahşabın taşıyıcı eleman olarak kullanımı azalmış ise de yine de ahşap önemli bir yapı malzemesi olma niteliğini korumaktadır.

 Ahşap günümüzde taşıyıcı malzeme olarak çatılarda,

betonarme inşaatın iskele ve kalıplarında kullanılır.

Ahşap

 Doğada çok sayıda ağaç türü olmasına karşın, ekonomik değer taşıyan ağaç sayısı sınırlıdır.

 Yapılarda kullanılan ahşabın önemli bir kısmı çam, meşe, ceviz, dişbudak, kavak, selvi, kayın, köknar, sedir ve karaağaç vb.

ağaçlardan elde edilmektedir.

 Ağaçlar kozalaklı ağaçlar (koniferler) ve yapraklı (veya yaprağını döken) ağaçlar olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

 Mühendislikte kullanılan ahşabın % 80'i kozalaklı ağaçlardan sağlanır. Bunlar iğne yapraklı, çıralı ağaçlar olup, bütün yıl yeşil kalırlar. Çam, köknar, sedir, ladin ve selvi değerli kozalaklı

ağaçlardandır.

Kaynaklar

 Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi I Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

 Çağlar YALÇINKAYA, Yapı malzemesi II Ders Notları, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

 Ahmet Aran , Malzeme Bilgisi Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi

 http://www.betonvecimento.com/cimento/cimento

 Hayri Yalçın, Metin Gürü (2002). Malzeme Bilgisi. Palme Yayıncılık, Ankara.

 Baradan, B. (2011). Malzeme Bilgisi.DEU Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir.

 Kocataşkın, F. (1975). Yapı Malzemesi Bilimi. Birsen Kitabevi Yayınları.