TAZE VE SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ
Hafta 11
Öğr. Grv. Dr. Muhsin YALÇIN
•
Dayanımını kısmen kazanmış betona sertleşmiş beton denir.•
Sertleşmiş beton, genellikle 28 günlük ve daha ileri yaştaki betonu tanımlamaktadır.•
Sertleşmiş betonun yapısı 3 farklı şekilde ifade edilmektedir.2
a) Makro yapı: Agrega + çimento harç fazlarından oluşan heterojen kompozit bir yapıdır.
b) Mezo yapı: İnce agrega (kum) + çimento hamuru fazlarından oluşan heterojen kompozit bir yapıdır.
c) Mikro yapı: Hidratasyon ürünlerinden (çimento jelleri) oluşan heterojen kompozit bir yapıdır.
a
Sertleşmiş betonu oluşturan fazlar:
•
Sertleşmiş beton, dayanım ve dayanıklılık özelliklerinde önemli etkileri olan üç farklı fazdan oluşmaktadır.a) Çimento hamuru b) Agrega
c) Çimento hamuru-agrega arayüzeyi/geçiş bölgesi
a) Çimento hamuru:
•
Çimentonun hidratasyonu ile oluşan hidrate katı ürünleri (çimento jelleri) ve boşluklardan oluşan fazdır.•
Çimentonun su ile reaksiyonu sonucu CSH jeli, CH (kalsiyum hidroksit) kristalleri ve etrenjit çubuksu yapılardan oluşturmaktadır.5
A: Kalsiyum hidroksit
B: C-S-H kristal yapısı (Kalsiyum silika hidrat) C: Etrenjit yapısı
Hidrate çimento hamurunun yapısı:
6
C-S-H kristal/jel yapısı:
•
Çimento hamurunun %70’lik bölümünü oluşturur.•
Çimentolu sistemlerin dayanımın kazanmasından sorumlu fazdır.•
Geçirimsizdir.•
Agrega ile bağ yaparak beton matrisini oluşturur.Kalsiyum hidroksit (Portlandit) yapısı:
•
Çimento hamurunun dayanıklılığını/durabilitesini etkileyen en önemli yapıdır.•
Su ile etkileşince çözülür.•
Çimento hamurunun boşluklu yapısının sebebidir.•
Boşluk oluşturmadan azaltılmasının tek yolu mineral katkıların kullanılmasıdır.Etrenjit ve Monosülfat alimünat yapısı:
•
C3A’nın alçıtaşı ile reaksiyonu sonucu ortaya çıkar.•
Alçıtaşı miktarına göre değişiklik gösterir.•
C3A miktarına göre alçıtaşının optimizasyonunu gerektirir.•
Çimento hamurunun dayanımını olumsuz etkilemez.•
Çimentonun prizini etkileyen yapıdır.9 10
b) Agrega fazı:
•
Betonda yükleri taşıyan fazdır.•
Beton hacminin yaklaşık %75-%80’ini oluşturur.Agreganın Mikro Yapısı:
•
Betonun dayanım ve dayanıklılık özellikleri üzerinde önemli etkiye sahiptir.•
Agrega mikro yapısı olarak; farklı mineral yapılar, boşluklar ve mikro çatlak içerir.Agrega mikro yapısının beton özelliklerine etkileri:
•
Birim hacim ağırlık•
Elastisite modülü•
Betonun hacim kararlılığı•
Betonun yoğunluğu•
Agrega ve betonun dayanımı•
Çimento hamurundaki kimyasal reaksiyonlar•
Beton durabilitesic) Çimento hamuru - agrega arayüzeyi:
•
Malzemelerin özellikleri iç yapıları tarafından şekillendirilmektedir.•
Bu sebeple iç yapıda gerçekleştirilen iyileştirmeler tüm yapıyı pozitif yönde etkileyen sonuçlar ortaya çıkartmaktadır.•
Çimentolu sistemler çok kompleks ve heterojen bir mikro yapıya sahiptir.•
Ancak temel mikro yapıyı anlamak çimentolu sistemlerin dayanım ve dayanıklılık özelliklerini anlama konusunda fayda sağlamaktadır.13 14
Çimento hamuru - agrega arayüzeyinin özellikleri:
•
İri agreganın etrafını saran 10-50 µm kalınlığındaki geçiş bölgesidir.•
Bu bölge betonun diğer kısımlarından daha zayıftır, geçirimlidir ve su/çimento oranı yüksektir.•
Çimento hamuruna göre daha büyük porozite nedeniyle mekanik özelliklere etkisi beklenenden daha fazladır.•
Beton gerilmeye maruz kaldığında ilk önce arayüzeyde mikro çatlaklar oluşur.•
CH (kalsiyum hidroksit) çökelmesi oluşur.•
Silis dumanı gibi puzolanların kullanımı ara yüzeydeki poroziteyi azaltır.Çimento agrega arayüzeyinin çimento hamurununa göre farklıklıkları:
•
Hidrate olmamış çimento tanecikleri bulunmaktadır•
Boşluk yapısı yüksek orandadır ve heterojendir•
Büyük oranda dayanıma etkisi az olan etrenjit fazı içermektedir•
Dayanım ve dayanıklılık sorunlarına neden olabilecek kalsiyum hidroksit fazını yüksek oranda içermektedir.•
Daha büyük kristal yapılar meydana gelir.Çimento-agrega ara yüzeyini iyileştirmek için tasarım ve uygulama aşamasında dikkat edilmesi gereken faktörler:
•
Düşük su/çimento oranı kullanılarak bu bölgenin boşluklu yapısı azaltılabilir.•
Mineral katkıların kullanımı ile yoğun CH (portlandit) oluşumunun önüne geçilebilir.•
Harç/Beton uygun şekilde karıştırılmalı ve yerleştirilmelidir.•
Aşırı karıştırma ve vibrasyon kaynaklı terleme (kusma) engellenmelidir.•
Agrega yapısı bölgesel su toplanmalarına neden olmayacak şekilde düzgün geometrik yapıda olmalıdır.17
•
Agrega karışım gradasyonu uygun eğri aralığında seçilmelidir.•
Çimento tane dağılımı kontrol edilmeli, aynı agregada olduğu gibi mümkün olduğu kadar uygun gradasyonda üretim yapılmalıdır.18
•
Sertleşmiş beton özellikleri, betonun kullanıldığı yapının ömrü boyunca etkili olan özelliklerdir.Sertleşmiş beton özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir:
•
Dayanım•
Yük altında şekil değiştirme•
Dayanıklılık/durabilite•
Su emme ve geçirgenlik•
Rötre•
SünmeSERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ
Sertleşmiş beton özelliklerine etki eden faktörler:
•
Betonun bileşimi•
Taze haldeki özellikleri•
Kalıba yerleştirme ve sıkıştırma sırasında uygulanan işlemler•
Kalıp içindeki saklama koşulları•
Kalıp alındıktan sonra ortam koşulları•
Bu özellikler betondan taze halde iken alınan numuneler üzerinde gerçekleştirilen deneylerle belirlenmeye çalışılır.•
Bu tür deneyler beton bileşimi dışındaki etkileri içermediğinden yapıdaki beton hakkında kesin bilgi vermez.•
Ancak bu tür deney sonuçlarından yararlanılarak yapıdaki beton kalitesi hakkında bir fikir elde edilmektedir.•
Bunun yeterli olmadığı durumlarda doğrudan yapıdaki beton üzerinde deneyler yapılabileceği gibi yapıdan alınacak beton örnekleri laboratuvarda incelenerek bir karar verilebilir.21
