TAZE VE SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ
Hafta 04
İşlenebilmeyi etkileyen faktörler:
a) Çimento miktarı ve özelikleri b) Karma suyu miktarı
c) Agrega gradasyonu ve en büyük agrega tane boyutu d) İnce agreganın miktarı ve tane dağılım oranı e) Agregaların tane şekli
f) Mineral ve kimyasal katkılar
g) Hava sürüklenmiş betonlardaki sürüklenen hava miktarı, h) Sıcak hava koşulları ve beton karışımının sıcaklığı
ı) Betonun karıldığı andan kıvamın ölçüleceği ana kadar geçen süre
2
a) Çimento miktarı ve özelikleri:
•
Çimento miktarının çok az veya çok fazla olmasının betonun işlenebilmesine olumsuz etkileri olmaktadır.•
Çimento miktarı çok az olduğu takdirde, betonun karılabilmesi, segreqasyon yapmadan yerleştirilebilmesi, sıkıştırılabilmesi ve yüzeyinin istenilen düzgünlükte düzeltilebilmesi kolay olmamaktadır.•
Çok fazla çimento kullanıldığı takdirde, bu tür betonlar çok yapışkan olduğu için beton yüzeyinin düzeltilebilmesi daha zor olmaktadır.•
Çimento ana bileşenlerinin miktarları ve inceliği, çimentonun hidratasyon hızını ve priz sürelerini etkileyen faktörlerdir.3
•
İnceliği yüksek olan bir çimento türü ile yapılan betonlar daha çabuk kohezyon gösterebilmekte ve daha kısa sürede katılaşmaktadır.•
Belirli bir incelikte fakat içerisinde daha çok miktarda C3S içeren bir çimento ile yapılan betonlar, daha az C3S içeren çimento ile yapılan betonlara göre daha çabuk katılaşma gösterebilmektedir.b) Su miktarı:
•
Genel olarak daha yüksek beton kıvamı işlenebilmeyi olumlu yönde etkilemektedir.•
Ancak çok az veya çok yüksek miktarlarda suya sahip betonlarda istenilen işlenebilme sağlanamamaktadır.4
•
Çok düşük kıvamlı betonların yerleştirilebilmesi ve sıkıştırılabilmesi güç olmak birlikte yerine yerleştirme işleminden sonra yüzeylerinin istenilen düzgünlükte düzeltilebilmesi zor olmaktadır.•
Yüksek kıvamlı betonlar daha kolay segregasyon yapabilmekte ve beton yüzeyi daha gözenekli yapıya sahip olmaktadır.•
Ayrıca çok yüksek kıvamlı betonlarda terleme hızı ve miktarı daha yüksek olmaktadır.c) Agrega gradasyonu ve en büyük agrega tane boyutu:
•
Agrega tane dağılımı oranı (gradasyon) beton karışım suyu miktarını ve buna bağlı olarak işlenebilmeyi önemli ölçüde etkilemektedir.5
•
Sabit bir çökme değeri için uygun gradasyona sahip olmayan agregalarla yapılan betonlar daha çok karma suyuna ihtiyaç göstermektedir.•
Beton yapımında kullanılan agreganın en büyük tane boyutu betonun su ihtiyacı üzerinde önemli etkisi bulunmaktadır.•
Beton yapımında, uygun gradasyonda olmak koşuluyla, mümkün olan en büyük agrega tane boyutuna sahip agrega kullanıldığı takdirde agrega tanelerinin yüzeyini ıslatacak ve işlenebilmeyi etkileyecek karma suyu ihtiyacı daha az olmaktadır.d) İnce agrega miktarı ve inceliği:
•
Sabit bir su/çimento oranı kullanarak elde edilen beton karışımlarda, agrega/çimento oranı yükseldikçe, beton daha az işlenebilir olmaktadır.•
Beton üretiminde ince agrega (kum) miktarı ve inceliğinin işlenebilirliği üzerinde çok önemli etkileri bulunmaktadır.•
Sabit çökme değeri elde edebilmek için ince agrega miktarı fazla olan beton karışımlar daha çok karma suyuna ihtiyaç göstermektedir.•
İnce agrega miktarı ağırlık olarak aynı tutulsa dahi, sabit bir çökme değeri elde edebilmek için daha yüksek incelikteki ince agrega (ince kum) içeren betonlar daha çok karma suyu ihtiyacı göstermektedir.7
e) Agrega tane şekli:
•
Betonda kullanılan su/çimento oranı sabit tutulduğu takdirde, yassı veya uzun şekilli tanelerinin oranı yüksek olan agregalarla yapılan betonların kıvamı ve işlenebilmesi daha düşük olmaktadır.•
İstenilen sabit bir çökme değerini elde edebilmek amacıyla yassı ve uzun tanelere sahip agregalarla yapılan betonlar, yuvarlak agregalarla yapılan betonlara göre daha çok suya ihtiyaç göstermektedir.•
Kırma taş veya kırma kum gibi köşeli agregalarla yapılan betonlar, dere malzemesi gibi yuvarlak ve yüzeyi pürüzsüz agregalarla yapılan betonlaraf) İnce taneli mineral katkılar:
•
Betonun değişik özeliklerini ve ekonomisini olumlu yönde etkilemek amacıyla çoğu zaman uçucu kül ve silis dumanı gibi doğal olarak ince taneli durumda olan veya granüle yüksek fırın cürufu ve doğal puzolan gibi öğütülerek ince taneli duruma getirilmiş mineral katkı maddeleri kullanılmaktadır.•
İnce taneli mineral katkı maddelerinin kullanılması, sabit bir çökme değeri için, betonda kullanılacak karma suyu ihtiyacını çok az bir miktarartırmaktadır.
•
Ancak, betonun daha akışkan olmasını sağlamakta ve işlenebilirliği artırmaktadır.9
g) Kimyasal katkılar:
•
Su azaltıcı katkı maddeleri, taze betonda olması gereken çökrne değerinin daha az miktarda karma suyu kullanarak elde edilebilmesini sağlamaktadır.•
Bu durumda, istenilen işlenebilme azalmamakta ve su/çimento oranı azaldığı için daha yüksek dayanımlı beton elde edilebilmektedir.•
Priz geciktirici katkı maddeleri kullanıldığı takdirde, betonun karılmasından katılaşmasına kadar geçen süre uzamakta betonun rahatça taşınabilmesi ve sıkıştırılabilmesi mümkün olmaktadır.10
h) Sürüklenmiş hava miktarı:
•
Betonda sürüklenmiş hava miktarı, üretimde hava sürükleyici kimyasal katkılar kullanılarak sağlanmaktadır.•
Sürüklenmiş hava, betonun donma-çözülme olayları karşısında veyabetonun yüzeyinde oluşan buzları çözmek amacıyla kullanılan tuz ve benzeri kimyasal maddelere karşı betonun daha dayanıklı olabilmesini
sağlayabilmektir.
•
Aynı zamanda betonun içerisine sürüklenmiş olan hava miktarı başta işlenebilme özelliği olmak üzere taze ve sertleşmiş betonun birçok özelikleri üzerinde de etkili olmaktadır.11
•
Çimento hamuru içerisinde yer alan milyonlarca sayıdaki küresel küçük hava kabarcıkları betonun akışkanlığını artırmakta ve işlenebilmeyi olumlu yönde etkilemektedir.•
Hava kabarcıkları taze betonda yer alan ince tanelerin dibe çöküşünü ve böylece beton içerisindeki suyun üst yüzeye çıkışını azaltmaktadır.•
Bu nedenle hava sürüklenmiş taze betonlardaki terleme miktarı ve hızı daha az olmaktadır.•
Çimento hamurunun hava kabarcığı dışındaki kesitinde azalma olduğu için suyun yukarı çıkmasını azaltarak terlemenin azalmasına neden olmaktadır.12
ı) Sıcak hava koşulları ve taze betonun sıcaklığı:
•
Beton sıcaklığının artması ve çevredeki sıcak hava koşulları (havasıcaklığının yüksek olması, rüzgar hızının yüksek olması, relatif nemin düşük olması) karışım suyunun daha çabuk buharlaşmasına, hidratasyon hızının artmasına ve hidratasyon ısısının daha büyük bir hızla açığa çıkmasına yol açmaktadır.
•
Karışım suyunun azalmasıyla taze beton, daha katı bir karışım durumuna gelmekte, işlenebilirlik kısa sürede kaybolmaktadır.•
Sabit bir su/çimento oranı kullanarak yapılan betonlarda beton sıcaklığının artması, betonun kıvamında (çökme değerinde) azalmaya neden olmaktadır.13
i) Betonun karıldığı andan kıvamın ölçüleceği ana kadar geçen süre:
•
Beton üretiminden hemen sonra taze betonun sahip olduğu kıvam ile belirli bir süre sonra göstereceği kıvam arasında farklılıklar bulunmaktadır.•
Normal hava koşullarında dahi zaman ilerledikçe, gerek beton içerisindeki suyun bir miktarının buharlaşması ve gerekse bir miktar suyun agregaların gözenekleri tarafından emilmiş olması nedeniyle taze betonun kıvamında azalma olmaktadır.•
Taze betonun karıldıktan belirli bir süre sonra kıvamının azalmasına, beton teknolojisinde "kıvam kaybı", ya da ‘’çökme kaybı" denilmektedir.Taze betonda istenilen yeterli işlenebilmeyi etkileyen faktörler;
a) Betonun kullanılacağı yapının tipi
b) Betonu taşımada ve yerleştirmede uygulanacak yöntem c) Beton kütlenin boyutları
•
İçerisindeki su miktarı az olan bir taze beton, kütle betonu olarak büyük bir hacim içerisinde kullanıldığı takdirde yeterli işlenebilirliği gösterebilmektedir;fakat, aynı beton bir kalıp içerisinde kullanıldığı takdirde yeterince işlenebilir olmayabilmektedir.
15
•
Vibratör kullanılarak sıkıştırıldığında yeterli işlenebilmeye sahip bir beton, elle sıkıştırma uygulanan bir yapıda yeterli işlenebilirliğigösteremeyebilmektedir.
•
Havaalanı veya beton yol kaplamaları için yeterli işlenebilmeye sahip bir beton, sık donatılı ve dar bir yapı kalıbı içinde kullanıldığında yeterli işlenebilmeyi gösterememektedir.KIVAM
•
Taze beton karışımının ıslaklık veya akıcılık derecesi anlamına gelmektedir.•
Kıvam, betonun ne ölçüde ıslak veya kuru olduğunu tanımlamaktadır.•
Kıvamı çok yüksek olan bir taze beton, düşük kıvamdaki bir betona göre daha rahat karılabilmekte, daha rahat pompalanabilmekte çoğu kez daha rahat yerleştirilebilmektedir.•
Ancak, beton kıvamının çok yüksek olması, betonun işlenebilirliğinin mutlaka yeterli olduğu anlamına gelmemektedir.•
Aşırı derecede sulu bir beton karışımının kalıplara yerleştirilmesi ve sıkıştırılması işlemlerinde betondaki çimento harcı ile iri agregalar kolayca segregasyon göstermesi nedeniyle bu tür betonlar yeterli işlenebilmeye sahip olamamaktadırlar.17
•
Kuru kıvama sahip betonun akıcılığı yani kalıp içinde hiç bir kuvvete maruz kalmadan (kendi ağırlığı ile) hareket etme kabiliyeti çok düşüktür.•
Beton kıvamı sadece taze beton kütlesindeki kayma kuvvetleri tarafından etkilenmektedir.•
Taze beton kütlesinin akıcılığı ve kohezyonu, kıvam kavramı içerisinde yer almamaktadır.•
Betonun kıvamı, işlenebilme özeliğini tam olarak ifade edememekle birlikte yine de betonun işlenebilirliği hakkında önemli bilgi sağlamaktadır.•
Bu nedenle deneysel olarak kolayca ölçülebilen beton kıvamı, çoğu zaman betonun işlenebilirliğini belirlemek amacıyla kullanılmaktadır.18
İşlenebilmeyi ve Kıvamı Ölçme Yöntemleri
•
Betonun işlenebilme özeliğinin birtakım yöntemlerle deneysel olarak bulunabilmesi ve sayısal olarak belirtilebilmesi gerekmektedir.•
Ancak, işlenebilme özeliği içerisinde yer alan kolayca karılabilme, taşınabilme, segregasyon yapmadan yerleştirilebilme, sıkıştırılabilme ve yüzeyin düzeltilmesi gibi taze betonda aranılan özelliklerin tümünü deneysel olarak belirleyebilecek bir yöntem henüz mevcut değildir.•
Betonun işlenebilme özeliğini belirlemek üzere bugüne kadar birçok ampirik deney yöntemi önerilmiştir.19
•
Bu yöntemlerin herbiri taze betonun işlenebilme özeliği ile ilgili bazı beton özelliklerinin (kıvam veya akıcılık gibi) bulunmasına yaramakta ise de işlenebilmeyi tam olarak ölçememektedir.•
Taze betonun kıvamının (ve işlenebilirliğinin) araştırılabilmesi için kullanılan deney yöntemleri arasında çeşitli ülke standardlarında yer alan deney yöntemleri şunlardır:a) Çökme (slump) deneyi b) Ve-Be deneyi
c) Sıkıştırma faktörü deneyi d) Yayılma tablası deneyi
e) Sıkıştırılabilme derecesi deneyi 20
a) Çökme (slump) deney yöntemi (TS EN 12350-2)
•
Bu deneyle taze beton kütlesinin kendi ağırlığı altında akmasına karşı kayma direnci ölçülmektedir.•
Çökme deneyi su içeriği az olan betonlar için (aşırı kuru, çok kuru ve kuru kıvamdaki betonlar için) uygun değildir.•
Çökme miktarı 2.5 cm’den daha az olan betonların işlenebilirliğine dair sağlıklı bilgi vermemektedir.•
Bu yöntemlerin herbiri taze betonun işlenebilme özeliği ile ilgili bazı beton21
Deneyde kullanılan ekipmanlar:
Şişleme çubuğu Abrams (slump) konisi
Çelik cetvel Metal kap
Doldurma başlığı Plastik tokmak
Çelik mala Çelik kürek
Deneyin uygulanması:
•
Slump konisinin içi nemli bir bezle silinir ve metal taban kabının üzerine yerleştirilir.•
Koni, taze betonla dolduruluncaya kadar kenar tutanaklarına el ve ayakla basılarak sıkı bir şekilde tutulur.•
Hazırlanan taze beton, mala yardımı ile slump konisine üç tabakada ve her tabakaşişleme çubuğu ile ayrı ayrı 25 defa şişlenerek yerleştirilir.•
Yerleştirilen her tabakada şişleme işlemi, şişleme çubuğu ile kenardan ortaya doğru dairesel olarak farklı noktalarda yapılmalıdır.23
•
Yerleştirilen en alt tabaka beton derinliğince şişlenirken diğer tabakalarda bir önceki tabakaya yaklaşık 2.5cm girecek şekilde şişleme işlemi yapılmalıdır.•
En üst tabakanın (3. tabaka) şişleme işleminden sonra slump konisinin üst yüzeyi mala veya şişleme çubuğu ile tesviye edilir.•
Slump konisinin etrafına dökülen beton uzaklaştırılır.•
Bütün bu işlemlerden hemen sonra koni yavaşça, düşey olarak yukarı kaldırılır.•
Beton kendi ağırlığı ile ıslaklık (su) derecesine bağlı olarak az veya çok miktarda bir çökme/yayılma göstermektedir.•
Slump konisi hemen çökme yapan yığının yanına konur ve veşişleme çubuğu koninin üzerine yatay olarak yerleştirilir.•
Şişleme çubuğun alt seviyesi ile çökme yapmış olan betonun üst yüzeyinin yüksekliği arasındaki mesafe farklı birkaç noktadan cetvelle ölçülür.25
•
Ölçülen değerlerin ortalaması betonun çökme (slump) değeri olarak alınır.•
Çökme değerine göre tanımlanan taze beton kıvam sınıfları (TS EN 206-1)26
Kıvam sınıfı Kıvam değeri, cm S1
S2 S3 S4 S5
0-5 5-10 10-16 16-22
≥22
•
Taze beton, bileşenlerinin miktarı ve türüne bağlı olarak farklı çökme şekilleri gösterebilmektedir.a) Normal/gerçek çökme
•
Beton kütlenin şeklinde fazla bozulma ve kırılma olmadan meydana gelen ve beton üst yüzeyinde aşağı yukarı eşit miktarda oluşan çökmedir.27
(a) (b) (c)
•
Bu çökme şekli, betonun yeterli kohezyona ve işlenebilirliğe sahip olduğunu göstermektedir.b) Kayma çökmesi
•
Beton kütlenin bir yanında çok az, diğer yanında çok fazla dağılmanın oluştuğu çökme şeklidir.•
Bu çökme şekli, beton kütlenin yeterli kohezyona sahip olmadığını ve işlenebilirlik özelliğinin yetersiz olduğunu göstermektedir.28
c) Tamamen çökme
•
Beton kütlenin üst yüzeyine göre tamamen yayıldığı çökme şeklidir.•
Bu çökme şekli, genel olarak beton karışımında su/çimento oranının yüksek ve çimento (ince malzeme) miktarının yetersiz olduğu göstermektedir.•
Genel olarak, aynı çökme değerine sahip betonların benzer ölçüde işlenebilirlik gösterdiği ve aynı amaçlarla kullanılabilecekleri kabul edilmektedir.•
Bu nedenle çökme deneyi taze betonun homojenliğini ve kalitesini kontrol edebilmek için kullanılabilen bir yöntemdir.29
b) Ve-Be deney yöntemi (TS EN 12350-3)
•
Vebe deney yöntemi özellikle kuru, çok kuru, ve aşırı kuru (20mm’den az yada sıfır çökme değerine sahip) karışımların kıvamını ve işlenebilirliğini belirlemek için kullanılan en uygun bir yöntemdir.•
Plastik ve akıcı kıvamdaki betonlarda işlenebilme özeliğinin Vebe deneyi ile bulunabilmesi mümkün olamamaktadır.•
Deneyin esası, titreşim ve ağırlık etkisi altındaki çok kuru kıvamdaki taze beton yüzeyine temas eden saydam bir diskin tamamen çimento hamuru ile kaplanması için geçen sürenin ölçülmesine dayanır.Deneyde kullanılan temel cihazlar
Vebe cihazı 31
Slump konisi
Silindir kap Saydam disk
Vibrasyon ünitesi
Kronometre
Deneyin uygulanışı:
•
Çökme konisi silindir kap içerisine ortalanacak şekilde yerleştirilir.•
Taze beton, aynen çökme deneyindeki gibi üç tabaka halinde ve her tabakaya 25 defa şişleme uygulanarak çökme konisine yerleştirilir.•
Silindir kap içerisindeki standart çökme hunisi düşey yönde yavaşça kaldırılarak taze betonun silindir kap içinde çökmesi sağlanır.•
Saydam disk yatay pozisyonda ve serbest hareket edecek şekilde çöken taze beton yüzeyine temas edecek şekilde ayarlanır.•
Vibrasyon ünitesi (titreşim masası) ve kronometre aynı anda çalıştırılır.•
Saydam diskin alt yüzeyi çimento harcı/beton ile tamamen kaplanmasına kadar geçen süre Vebe süresi (sn) olarak kaydedilir.•
Vebe süresine göre tanımlanan kıvam sınıfları (TS EN 206-1)•
Vebe sınıfları aşırı kuru kıvamdan (V0), akıcıya (V4) doğru sıralanmaktadır.33
Kıvam sınıfı Vebe süresi, sn V0
V1 V2 V3 V4
≥31 30 - 21 20 - 11
10 - 6 5 - 3
c) Sıkıştırma faktörü deney yöntemi (TS EN 12350-4)
•
Sıkıştırma faktörü deneyi, normal çökme göstermeyen kuru beton karışımlarının işlenebilirliği hakkında fikir vermektedir.•
Deneyin amacı taze betonun uygulanan standart enerji nedeniyle elde edilen sıkıştırma derecesinin ölçülmesidir.•
Genel olarak taze betonda tam/optimum sıkışma için gerekli olan enerji miktarının doğrudan ölçülmesine yönelik bir deney yöntemi yoktur.•
Standart enerji uygulanarak elde edilen sıkıştırma derecesi bu deney ile doğrudan bulunabilmektedir.34
•
Sıkıştırma faktörü olarak adlandırılan sıkıştırma derecesi, standart enerji uygulanarak sıkıştırılan taze beton yoğunluğunun tam olarak sıkıştırılmış taze betonun yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır.Deneyde kullanılan cihaz:
•
Aralarında 20 cm’lik düşey mesafe bulunan hacimleri birbirlerinden farklı iki adet ters kesik koni kalıbı ile 150mm çap ve 285mm boyunda altı kapalı silindirden oluşur.•
En üstte yer alan ters duran kesik koninin hacmi altındaki kesik koniden daha fazladır.35
Sıkıştırma faktörü cihazı
36 Silindir kalıp
Kesik koni kalıp Kesik koni kalıp
Deneyin uygulanışı:
•
İlk olarak ters duran kesik konilerinin alt kapakları kapatılır.•
En alttaki silindir kalıbın boş ağırlığı belirlenir (Ms)•
Ters duran kesik koni kaplar ve silindir kalıp düşey eksenleri aynı hizada olacak şekilde yerleştirilir.•
En üst kesik koniye taze beton hiçbir sıkıştırma enerjisi uygulanmadan kürek ile tam olarak doldurulur ve yüzeyi düzeltilir.•
En üst kesik koninin alt kapağı açılarak taze betonun ortadaki kesik koni içine serbest düşerek dolması sağlanır.37
•
Ardından ortadaki kesik koninin alt kapağı da açılarak taze betonun en alttaki silindir kaba serbest düşme ile dolması sağlanır.•
Silindir kalıp etrafına taşan betonlar temizlendikten sonra taze beton dolu silindir kabın ağırlığı bulunur (Ms+b).•
Serbest düşme ile yerleşen taze betonun ağırlığı belirlenir (MP).MP =Ms+b– MS
•
Temizlenen silindir kalıp aynı taze beton ile sıkıştırma işlemi doldurulur.•
Sıkıştırma işlemi vibrasyon veya şişleme yöntemi yapılabilir.•
Şişleme yöntemi ile yapılan sıkıştırmada taze beton silindir kalıba tabakalar halinde (tercihen 5’er cm) ve her tabakaya 30 kez şişleme uygulanarak doldurulur.•
Vibrasyon yöntemi ile sıkıştırmada ise vibrasyon işlemine beton yüzeyinden hava kabarcığı çıkışı bitene kadar ve yüzey tamamen düz bir form alana kadar devam edilir.•
Tamamen sıkıştırılarak yerleştirilen taze beton dolu silindir kalıbın ağırlığı belirlenir (Mts+b).•
Tamamen sıkışmış taze betonun ağırlığı belirlenir (Mf) belirlenir.Mf= Mts+b– MS
39
•
Deney verilerine göre sıkıştırma faktörü değeri (CF) hesaplanarak değerlendirme yapılır.CF Görünür işlenebilirlik
< 0.75 0.75 – 0.85 0.85 – 0.92 0.92 – 0.95
> 0,95
Çok düşük Düşük
Orta Yüksek Çok yüksek
