ISPARTA YÖRESİNDE ÇIKARILAN VE BETON ÜRETİMİNDE AGREGA OLARAK KULLANILAN MALZEMELERİN ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Bekir ÇOMAK YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
ISPARTA - 2007
T.C.
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ISPARTA YÖRESİNDE ÇIKARILAN VE BETON ÜRETİMİNDE AGREGA OLARAK KULLANILAN MALZEMELERİN
ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
Bekir ÇOMAK
YÜKSEK LİSANS TEZİ YAPI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
ISPARTA - 2007
İÇİNDEKİLER
Sayfa
İÇİNDEKİLER ………... i
ÖZET ……….. iii
ABSRACT ………..……… iv
TEŞEKKÜR ………...………..………..… v
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ………...……… vi
ŞEKİLLER DİZİNİ ………. vii
ÇİZELGELER DİZİNİ ………...……… viii
1. GİRİŞ ………..……… 1
2. KAYNAK BİLGİSİ ……… 4
3. MATERYAL VE METOT ………. 13
3.1. Materyal ………..……… 13
3.1.1. Agrega ………..………. 13
3.1.2. Çimento ………. 14
3.1.3. Su ………..……… 15
3.1.4. Çalışmada Kullanılan Araçlar ve Gereçler ………...……… 15
3.2. Metot ……… 15
3.2.1. Agrega Örneklerinin Alınması ……….……… 15
3.2.2. Agregada Fiziksel Özelliklerin Tayini ……….………. 16
3.2.2.1. Elek Analizi ………...………. 16
3.2.2.2. Agregada Gevşek ve Sıkışık Birim Ağırlık Deneyi ……… 17
3.2.2.3 200 Nolu Elekten Geçen Yıkanabilir Malzeme Miktarı ………. 17
3.2.2.4. Özgül Ağırlık ve Su Emme ………...………. 17
3.2.2.5 Agrega Parçalanma Direncinin Tayini İçin Los Angeles Metodu……….……… 18
3.2.2.6 Sodyum Sülfat ile Dayanıklılık Tayini ……….………. 19
3.2.4. Taze Beton Deneyleri ………...………. 19
3.2.4.1. Taze Beton Birim Hacim Ağırlık ………... 19
3.2.5. Sertleşmiş Beton Deneyleri ……….. 20
3.2.5.1. Basınç Dayanımı ……… 20
3.2.5.2 Beton Yüzey Sertliği Yolu İle Yaklaşık Basınç Dayanımı …………. 21
3.2.5.3. Betonda Ultrases Hızı İle Ölçüm ……….. 22
3.2.5.4. Özgül Ağırlık, Su Emme ………...………. 22
3.2.5.5. Karışım Oranları ……… 22
3.2.5.6. Betonların Üretimi ………. 24
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ……… 26
4.1.1. Elek Analizine İlişkin Sonuçlar ………...……… 26
4.1.2. Agregada Gevşek ve Sıkışık Birim Ağırlık Deneyi ……….. 27
4.1.3. 200 Nolu Elekten Geçen Yıkanabilir Malzeme Miktarı ……….. 30
4.1.4. Özgül Ağırlık ve Su Emmeye İlişkin Sonuçlar ………. 31
4.1.5. Agregalarda Aşınma Dayanımına İlişkin Sonuçlar ……….. 34
4.1.6. Agregaların Sodyum Sülfata Karşı Dayanıklılığı ………. 36
4.2.1. Taze Beton Deneyine İlişkin Sonuçlar ……….. 37
4.3. Sertleşmiş Beton Deneylerine İlişkin Sonuçlar ………...……… 38
4.3.1. Tek Eksenli Basınç Dayanımı Sonuçları ………..……… 38
4.3.2. Yüzey Sertlik Dayanımı ve Ultrases Deney Sonuçları ……….……… 42
ii
4.3.3. Sertleşmiş Betonların Özgül Ağırlıkları ve Emme Sonuçları ……….. 45 5. SONUÇ VE ÖNERİLER ……… 50 6. KAYNAKLAR ………...……… 53 ÖZGEÇMİŞ ……… 57
iii
ÖZET
ISPARTA YÖRESİNDE ÇIKARILAN VE BETON ÜRETİMİNDE AGREGA OLARAK KULLANILAN MALZEMELERİN ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ
BEKİR ÇOMAK
Beton, bulunuşundan bu yana uzun zaman geçmiş olmasına rağmen hala güncelliğini koruyan ve gittikçe gelişerek kullanım alanı yaygınlaşan bir yapı malzemesidir. Bunda en büyük etken şekil verebilme kolaylığı, fiziksel ve kimyasal dış etkilere karşı dayanıklılığı, ekonomik oluşu ve üretimindeki kolaylığıdır. Son yıllarda beton teknolojisindeki gelişmelerle birlikte basınç dayanımı 1000 kgf/cm2’nin üstüne çıkabilen, katkı maddeleri ile özellikleri istenen yönde değiştirilebilen, ön germe yöntemi ile büyük açıklıkların geçilmesini sağlayan, çeşitli tekniklerin uygulanmasıyla, ısı, ses ve suya karşı geçirimsiz betonlar üretilmiştir. Teknolojideki bu gelişmelere bağlı olarak betonun kullanım alanları gelişmiş ve kullanım amacına uygun nitelikte beton üretebilme sorununu da beraberinde getirmiştir.
Beton; kum, agrega (çakıl), çimento ve su ile gerektiğinde kimyasal ve mineral katkı maddelerinin uygun oranlarda, homojen olarak karıştırılmasıyla elde edilen düşük teknoloji ile üretilebilen ekonomik bir yapı malzemesidir. Betonun yapısında ortalama % 70 oranında mineral yapılı küçük tanelerden oluşan agrega adı verilen malzemesi bulunmaktadır.
Betonun birçok önemli özelliği, geniş ölçüde beton üretiminde kullanılan agreganın karakteristiklerine bağlı bulunmaktadır.
Beton üretiminde, beton bileşim hesapları yapılırken genellikle agregaların özellikleri göz ardı edilmektedir. Ne yazık ki Isparta ve çevresinde de benzer yanlış uygulamalara sık sık rastlanmaktadır. Oysaki, bilindiği üzere istenilen sınıfta beton üretebilmek için kullanılan agreganın özelliği tüm beton bileşimlerini etkilemektedir. Bu nedenle, yöremizdeki agregaların özelliklerinin farklı beton sınıflarındaki beton bileşimini etkileme biçimlerinin belirlenmesi gerekmektedir.
Bu tez çalışmasında, Isparta bölgesinde bulunan beş farklı agrega ocağından agrega numuneleri alınarak bu numunelere ait agrega yeterlilik deneyleri yapılmış, agregaların fiziksel ve mekanik özellikleri tespit edilmiş, beş farklı agrega ocağının agregaları arasında mukayese yapılmıştır. Bu agrega ocaklarından getirilen agregalar ile laboratuar ortamında betonlar üretilmiştir. Beton üretilirken; su/çimento sabit (0.53) alınmış, elde edilen betonların basınç dayanım değerleri karşılaştırılmıştır. Çalışmada yine su/çimento sabit tutulmuş, çimento miktarı artırılmak sureti ile çimento miktarı değişiminin beton numuneler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Isparta bölgesindeki pomza ile yapılan agrega deneylerinde, pomzanın hafif agrega sınıfına girdiği, birim hacim ağırlık, özgül ağırlık ve su emme değerlerinin diğer dört agrega ocağından alınan numune değerlerinden çok farklı çıktığı görülmüş ve bu agregayı hafif agrega ile karşılaştırma yapmanın uygun olacağı kanaatine varılmıştır.
Yapılan agrega ve beton deney değer sonuçlarına göre beton üretimine en uygun değerlerin Atabey agregasına ait olduğu, yine deney sonuçlarına göre diğer agregaların beton üretimi için uygunluğunun sırasıyla Gümüşgün agregası, Güneykent agregası ve Kılıç agregası olduğu görülmüştür. Pomza agregasını ise hafif agregalar ile mukayese etmenin daha doğru olacağı kanaatine varılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Normal Beton, Normal Agrega
iv
ABSTRACT
DETERMINATION OF THE MATERIALS EXTRACTED FROM THE SOILS OF ISPARTA REGION AND USED FOR THE PRODUCTION OF
CONCRETE MATERIALS AS AGGREGATE
BEKİR ÇOMAK
In this thesis study, aggregate samples have been taken from five dissimilar aggregate mines which is located in Isparta region. Following this, aggregate sufficiency experiments have been done belonging to these samples, the physical and mechanical features have been determined and between the aggregates of these five aggregate mines a comparison has been done. With these aggregates brought from the mines, concretes have been produced in the laboratory occasion. In the process of the concrete production water / concrete has stayed stable (0.53) and the concretes’
pressure strength values have been compared. In the experiment water / concrete has been stabilized again and the effect of the change in concrete’s amount on the concrete samples have been searched. In aggregate experiments which has been done with pumice in Isparta region, it has been identified that pumice is a bit interior to aggregate class, unit mass gravity, specific gravitity and water absorption values are different from than the values of taken from the samples of other four aggregate mines and it has been decided that it will be suitable to compare this aggregate with lightweight aggregate.
According to the aggregate productions and concrete experiment value results, it has been distinguished that the most suitable values for concrete production belongs to Atabey aggregate. Besides, according to the experiment results it has been identified that the suitability of concrete production of other aggregates by one by is Gümüşgün aggregate, Güneykent aggregate and Kılıç aggregate. And it has been decided that it will be more accurate to compare pumice aggregate with lightweight aggregate.
Keyword : Normal Concrete, Normal Aggregate
v
TEŞEKKÜR
Bu çalışmamın gerçekleşmesinde katkılarından dolayı, aşağıda adı geçen kişi ve kuruluşlara içtenlikle teşekkür ederim.
Öncelikle hayatımın her anında maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunar, teşekkürü bir borç bilirim.
Sayın Prof. Dr. Mümin FİLİZ, deneysel çalışmaların gerçekleştirilebilmesi için gerekli laboratuar olanaklarını sağlamıştır.
Tez Danışmanım, Sayın Yrd. Doç. Dr. Abdullah KADAYIFÇI, çalışmanın sonuca ulaştırılmasında ve karşılaşılan güçlüklerin aşılmasında yön gösterici olmuştur.
Sayın Yrd. Doç. Dr. Şemsettin KILINÇARSLAN ve Sayın Arş. Gör. Cengiz ÖZEL, bazı deneylerin gerçekleştirilmesi için gerekli ortamı hazırlamışlardır.
Bu tez çalışması Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi’nce, 05 -YL- 1111 nolu ve ‘Isparta Yöresinde Çıkarılan ve Beton Üretiminde Agrega Olarak Kullanılan Malzemelerin Özelliklerinin Belirlenmesi’ adlı proje ile desteklenmiştir.
Agrega deneyleri Isparta Devlet Su İşleri XVIII. Bölge Müdürlüğü Beton Laboratuarında yapılmıştır. Beton şube müdürü Sayın İnş. Yük. Müh. Bayram UYSAL’a ve diğer personele teşekkürlerimi sunarım.
vi
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ASTM C Amerikan Standardı
BS Beton sınıfı DSİ Devlet Su İşleri
K1 Gümüşgün bölgesi agregası K2 Güneykent bölgesi agregası N1 Atabey bölgesi agregası N2 Kılıç bölgesi agregası P Gölcük bölgesi pomzası PÇ Portland çimentosu TS Türk standartları
vii
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa
Şekil 3.1. Çalışmada kullanılacak olan agregaların haritada yeri ………. 14
Şekil 3.2. Elek analizinde kullanılan elek takımı ve elek sarsma makinesi ……….... 16
Şekil 3.3. Agregada gevşek ve sıkışık birim ağırlık deneyinde kullanılan aletler ………. 17 Şekil 3.4. Özgül ağırlık deneyinde kullanılan aletler ………... 18
Şekil 3.5. Los Angeles aleti ………... 18
Şekil 3.6. Sodyum sülfat ile dayanıklılık tayini deneyinden bir görünüş .. 19
Şekil 3.7. Kür havuzuna yerleştirilmiş beton numuneleri ………. 20
Şekil 3.8. Tek eksenli basınç aleti ………. 21
Şekil 3.9. Schmidt çekicinde vuruş açısı ile maksimum ve minimum mukavemetler bağıntısı ………. 21
Şekil 3.10. Ultrases aleti ……….. 22
Şekil 4.1. Agrega örneklerine ait granülometri eğrileri (0 mm–19.1 mm) 27 Şekil 4.2. Agregaların birim ağırlık değerleri ………... 29
Şekil 4.3. Agregaların KİL, toprak ve eriyebilir parçacıkların tayini deney sonuçları ………... 31
Şekil 4.4. Agregaların (4.76 mm üstü) özgül ağırlık deney sonuçları …... 32
Şekil 4.5. Agregaların (4.76 mm altı) özgül ağırlık deney sonuçları …… 33
Şekil 4.6. Agregaların aşınma deneyi sonuçları ……… 35
Şekil 4.7. Taze beton deneyi sonuçları ……….. 37
Şekil 4.8. 350 dozlu betonların 7, 28, 90 günlük ortalama basınç dayanımları ……… 40
Şekil 4.9. 400 dozlu betonların 7, 28, 90 günlük ortalama basınç dayanımları ……… 41
Şekil 4.10. 450 dozlu betonların 7, 28, 90 günlük ortalama basınç dayanımları ……… 41
Şekil 4.11. Betonların ultrases sonuçları ………. 42
Şekil 4.12. Betonların yüzey sertlik dayanım sonuçları ……….. 44
Şekil 4.13. Betonların 28 günlük basınç dayanımları ……….. 45
Şekil 4.14. Betonların doygun kuru yüzey özgül ağırlık sonuçları ………. 46
Şekil 4.15. Betonların kuru özgül ağırlık sonuçları ………. 46
Şekil 4.16. Betonların görünür özgül ağırlık sonuçları ……….. 47
Şekil 4.17. Betonların su emme sonuçları ……… 47
viii
ÇİZELGELER DİZİNİ
Sayfa Çizelge 3.1. EN 197–1 CEM I 42,5 R Çimentosuna ait bazı fiziksel ve
mekanik dayanım değerleri ………...
15 Çizelge 3.2. Üretilecek betonların kodu ……… 23 Çizelge 3.3. Kullanılan beton örneklerine ait karışım miktarları (1m3) … 24 Çizelge 4.1. Elek analizine ilişkin sonuçlar (0 mm-19.1 mm) ………….. 26 Çizelge 4.2. Agregaların incelik modülü ………... 26 Çizelge 4.3. Agrega birim ağırlık deneyi sonuç değerleri ………. 28 Çizelge 4.4. TS 3529’a göre hafif agregaların gevşek ve sıkışık birim
hacim ağırlık değerleri (TS 3529, 1980). ……….. 30 Çizelge 4.5. Kil, toprak ve eriyebilir parçacıkların tayini deney sonuçları 30 Çizelge 4.6. Agregaların (4.76 mm üstü) özgül ağırlık deney sonuçları ... 31 Çizelge 4.7. Agregaların özgül ağırlıkları (4.76 mm altı) ………. 32 Çizelge 4.8. Agregaların (4.76 mm üstü) su emme deney sonuçları ……. 33 Çizelge 4.9. Agregaların (4.76 mm altı) su emme deney sonuçları …….. 34 Çizelge 4.10. Agregaların aşınma deneyi sonuçları ……… 35 Çizelge 4.11. Sodyum sülfat ile dayanıklılık tayini deney sonuçları …….. 36 Çizelge 4.12. Taze beton deneyi sonuçları ……….. 37 Çizelge 4.13. Betonların 7, 28, 90 günlük ortalama basınç dayanımları …. 38 Çizelge 4.14. Bulunan basınç dayanımlarına tekabül eden beton sınıfları .. 39 Çizelge 4.15. TS 500’e göre beton sınıfları ve dayanımları ……… 40 Çizelge 4.16. Betonların ultrases sonuçları ………. 42 Çizelge 4.17. Betonların Schmidt dertlikleri ……… 43 Çizelge 4.18. Betonların 28 günlük ortalama basınç dayanımları ………... 44 Çizelge 4.19. Betonların özgül Ağırlık ve su emme sonuçları ……… 45 Çizelge 4.20. Agrega deneyleri sonuçları ……… 48 Çizelge 4.21. Beton deneyleri sonuçları ……….. 49
1
1. GİRİŞ
İnşaat sektörü ve yapı teknolojileri arasında taşıyıcı eleman olarak en çok kullanılan malzeme betondur. Beton; bileşenleri olan çimento, agrega, su ve gerektiğinde katkı maddelerinin belirli oranlarda karışımlarından meydana gelmektedir. Kullanış amacına göre çok çeşitli tiplerde beton elde etmek mümkündür. Betonu oluşturan ham maddeler doğada bol miktarda bulunmaktadır. Ucuz sağlanması ve kolay şekil verilmesinin yanı sıra dış etkenlere karşı dayanıklı olması bakımından beton yaygın kullanılan yapı malzemesi olmuştur (Baradan, 1997).
Beton, 1900’lü yıllarda malzeme bilimindeki ve deney tekniklerindeki yeni gelişmeler ile çağımızın yapı malzemesi olmuştur. Gelecekte de bu özelliğini sürdürecektir. Ancak ileride artacak olan tüketimi yeterince karşılayabilecek yeni agrega kaynakları bulunmalıdır. Betonun işlenebilme özelliği, dayanımı ve geçirgenlik değeri gibi özellikleri üzerinde etkili olan agrega karakteristikleri ve özellikleri iyi etüt edilmelidir.
Betonun yapısında % 70 oranında mineral yapılı küçük tanelerden teşekkül eden agrega malzemesi bulunmaktadır. Betonun iskeletini oluşturan agreganın özellikleri, betonun işlenebilirliği, dayanım ve geçirgenlik değeri gibi özellikleri üzerinde etkili olmaktadır (Bayazıt,1998).
Agrega, bağlayıcı olarak adlandırılan malzemelerle karıştırılıp sertleştiğinde masif bir kütle meydana getiren kum ve çakıl gibi bir malzemedir. İnce agregalar, uygun bir bağlayıcı malzeme ile birlikte iç ve dış döşeme yüzeyi ve yol kaplama malzemelerini birlikte üretmek için kullanılırlar. Ayrıca agregalar çimento ile borularda, künk tabanlarında, tuğla, taş örülmesinde kullanılan harçta ve kaba agrega bazı asfalt cinslerinde de kullanılırlar (Adams, 1993)
Agregalar betonun taşıyıcı iskeletini temsil ettiklerinden dolayı oldukça önemlidirler.
Bunun yanında betona girecek olan agreganın tane dağılımının da düzgün olması beton karışım hesapları ve kaliteli beton için bir zorunluluktur. Beton agregası hem şartnamelerde gösterilen sınırlara uygun hem de mevcut agrega ile elde edilebilecek
2
en iyi derecelenmeyi temsil etmelidir. Beton karışım hesaplarında agrega karışımının granülometrisi daima sınırlandırılır. Bu sınırlandırma en sıkı doluluktaki agrega granülometrisi ile elde edilebilecek daha ekonomik ve daha nitelikli beton üretimine yöneliktir. Agrega karışımının granülometrisi, ultrases hızı ve basınç dayanımını etkileyen en önemli faktördür (Murlin ve Wilson, 1952).
Beton özelliklerine tesir eden en önemli faktörlerden birisi kullanılan agregaların niteliğidir. Agreganın fiziksel karakteristikleri, kompozisyonu ve granülometresi betonun üzerinde önemli etkiye sahiptir. Bu nedenlerden ötürü inşaat yapımından önce kullanılacak agrega malzemesinin fiziksel ve mekanik özellikleri iyi bilinmeli ve temin edilecekleri ocaklar incelenmelidir.
Isparta ve çevresinde, Atabey kum çakıl ocağı, Isparta-Kılıç kasabası agrega ocağı, Isparta- İstanbul yolunun 25. km. ’sinde yer alan kırmataş tesisi, Isparta Güneykent Kasabası sınırları içerisinde yer kırmataş tesisi ve Isparta-Gölcük civarındaki pomza kaynakları bulunmaktadır. Çalışmada bu agrega ocaklarından elde edilen agregaların özellikleri ile bunlardan TS 500-2000’e göre elde edilecek beton numunelerinin özellikleri ve kullanılan agrega özelliğine göre beton bileşim unsurlarının kalite ve kantite olarak saptanması ve böylece yöredeki uygulamacılara kullandıkları agrega çeşidine göre uygun beton bileşim detaylarının sunulması amaçlanmıştır. Yapılacak bu tez çalışması, Isparta bölgesindeki mevcut beton agregalarının en ekonomik şekilde kullanılmasına ışık tutacaktır.
Konuyla ilgili olarak gerçekleştirilen bu tez çalışmasında, sözü edilen agrega ocaklarından temin edilen agregaların fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla elek analizi (tane büyüklüğü dağılımı), agregada gevşek ve sıkışık birim ağırlık, 200 no'lu elekten geçen yıkanabilir malzeme miktarı, özgül ağırlık ve su emme, agrega parçalanma direncinin tayini için Los Angeles metodu, sodyum sülfat ile dayanıklılık tayini deneyleri yapılmış ve bulunan sonuçlar tablo ve grafikler ile sunulmuştur. Fiziksel ve mekanik özellikleri tayin edilen agregalar ile gerekli beton karışım hesabı yapılarak 350, 400 ve 450 dozajlı beton numuneleri üretilmiştir.
Üretilen bu beton numune örnekleri üzerinde, basınç dayanımı, beton yüzey sertliği
3
yolu ile yaklaşık basınç dayanımı, betonda ultrases hızı ile ölçüm, özgül ağırlık ve su emme deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar tablo ve grafikler halinde sunulmuştur.
Beş ana bölümden oluşan çalışmanın birinci bölümünde çalışmanın önemi ve amacı hakkında bilgi verilmiş, ikinci bölümde konuyla ilgili olarak yapılan çalışmalar verilmiş, üçüncü bölümde çalışma materyali olarak seçilen agregalar tanıtılarak çalışmada uygulanmış olan agrega ve beton deneyleri açıklanmış, dördüncü bölümde araştırma bulguları verilmiş, beşinci bölümde ise çalışmadan elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve öneriler sunulmuştur.
4
2. KAYNAK BİLGİSİ
Uğurlu (1989)’a göre beton bileşim hesapları yapılırken agrega granülometrisinin ayarlanması bir zorunluluk olarak ortaya çıkmaktadır. Agrega tanelerinin dağılımı en iyi şekilde granülometri eğrileriyle gösterilebilir. Eğer granülometri eğrisi istenilen şartları sağlamazsa agrega içerisinde su buharlaşarak dona karşı zayıf, geçirgenliği yüksek ve boşluklu bir beton olmasına neden olur. Bu durumda agrega beton yapımında kullanılamaz. İncelik modülü bize agreganın granülometri bileşimi hakkında fikir vermektedir. İncelik modülü standartlarca 4.20 – 5.48 değerleri arasında olması gerekir.
Cebeci (1991). Çalışmasında maksimum dane çapı 32 mm ve 16 mm olan yöre doğal agrega ve yöre çimentoları kullanılarak üretilen betonlar için su/çimento-mukavemet ilişkisini deneysel olarak belirlemeye çalışmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçları TS 802 (Beton Karışım Hesapları) çizelge–5 ve Amerikan, Alman standartlarının ilgili çizelgelerinde verilen değerler ile karşılaştırmıştır.
Özyürek (1995), Kırıkkale Kızılırmak nehrinden alınan agreganın fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemiş ve bu agrega kullanılarak üretilen farklı gronülometri bileşimi ve çimento dozajına sahip betonların su yapılarında kullanılabilirliklerini araştırmıştır. Bu amaçla agrega numuneleri üzerinde TS’ye göre yapılan deneylerle agreganın uygunluğu saptanmış ve bu agrega ile üretilen farklı ortamlarda olgunlaştırılan betonlar üzerinde yine TS’ye uygun olarak birim ağırlık, özgül ağırlık ve su emme oranı ile basınç dayanımı deneyleri yapılarak birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Beton numuneler ayrıca beton test tabancası ve ultrason cihazı yardımıyla test edilerek basınç dayanımları birleşik yıkıntısız yöntemle kestirilmiştir. Agrega gronülometri birleşimi ve su/çimento oranı ile olgunlaştırma ortamının beton özellikleri üzerine etkisinin önemli olduğu belirlenmiştir.
Yıldırım (1995), normal ve hafif agregalı betonlarda agrega hacim konsantrasyonun betonun kısa süreli elastik ve elastik olmayan mekanik davranışına etkisi araştırılmıştır. Üretilen betonlarda en büyük agrega boyutu, gronülometri ve
5
su/çimento oranı sabit tutularak agrega hacim konsantrasyonu değiştirilmiştir. Disk yarma deneyleri yardımıyla betonların şekil değiştirme kapasiteleri ölçüldü ve agrega konsantrasyonunun bu dolaylı çekme halindeki şekil değiştirme kapasitesine etkisi incelenmiştir. Basınç halindeki tepe noktası öncesinde yükleme ve boşaltma yapılarak normal agregalı betonların gevreklik indisleri de bulunmuş ve bulunan değerlere agrega konsantrasyonundaki değişmelerin etkisi aratılmıştır. Kırmataş agregalı betonlarda, agrega konsantrasyonunun zaman bağlı davranışa etkisi, rötre ve sünme deneyleriyle incelenmiştir.
Sertleşmiş betonların elastiste modülleri iki fazlı bir kompozit malzeme modeli yardımıyla hesaplanmış ve elde edilen sonuçların deneysel değerlere yakın olduğu bulunmuştur. Agrega konsantrasyonundaki artışın çakıllı normal ve pomza taşı agregalı hafif betonlarda, süreksizlik sınırındaki Poisson oranını düşürdüğü, kırma taşlı normal betonlarda ise bu oranın bir minimumdan geçtikten sonra arttığı görülmüştür.
Agrega hacim konsantrasyonundaki artışın hafif agregalı ve çakıl agregalı betonlarda süreksizlik ve çözülme sınırları ile basınç dayanımı düşürdüğü, buna karşın kırmataş agregalılarda ise önce bir miktar azalttığı ve bir minimumdan geçtikten sonra arttırdığı görülmüştür. Ayrıca konsantrasyon artışı tüm betonların basınç dayanımındaki birim kısalmalarını ve kırılma-şekil değiştirme işlerini azalttığı gözlenmiştir. Agrega konsantrasyonundaki artışın kırmataş ve çakıl agregalı betonların yarma-çekme dayanımını arttırdığı, buna karşın hafif agregalı olanlarınkini düşürdüğü, çekme şekil değiştirme kapasitesini ise azalttığı bulunmuştur. Normal agregalı betonlarda agrega hacim konsantrasyonu arttıkça gevreklik indislerin başlangıçta azaldığı ve bir minimumdan geçtikten sonra arttığı saptanmıştır. Gevreklik indisi değerlerin silindir basınç mukavemetlerindeki artma ile belirgin biçimde arttığı görülmüştür.
Özcan (1999), çalışmasında Niğde bölgesindeki yapı malzemeleri ile üretilen betonlar ve bu betonların özelliklerini incelenmiştir. Araştırmada, Niğde ilinde hazır beton üreten fabrikalarda kullanılan malzemeler ile üretilen betonların özelliklerini karşılaştırmak amacıyla yeni kullanıma açılan ocaklardan alınan malzemeler ile
6
yapılan betonların özellikleri araştırılmıştır. Aynı zamanda Niğde bölgesindeki hafif beton malzemeleri olan pomza ve perlitin beton üretiminde kullanım imkânları da bu araştırmanın kapsamına girmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen deney sonuçları ve öneriler sunulmuştur.
Kırca (2001), Sütçüler –Menteşe çakıl agregasının beton üretiminde kullanılma olanaklarını araştırmıştır. Isparta ve yöresinde agrega potansiyelinin değerlendirilmesi amacıyla yaptığı çalışmasında, özellikle mevcut agrega ocaklarına uzak bölgelerde bulunan agregaların beton imalinde kullanılıp kullanılamayacağını incelemiştir. Bu amaç doğrultusunda, Isparta-Sütçüler ilçesi Menteşe bölgesinde bulunan tahminlere göre 150000 m3 rezerve sahip çakıl agregasının beton imalinde kullanılma olanaklarını araştırmıştır. Çalışmada, bölgedeki farklı yerlerden alınan örnekler üzerinde gerekli agrega ve beton deneyler yapılmış ve sonuçta, bu çakıl ocağının işletmeye açılarak değerlendirilmesinin yöre açısından büyük bir kazanç olduğu sonucuna varılmıştır.
Osma (2002), “ Barit İle Elde Edilen Ağır Betonun Fiziksel ve Mekanik Özellikleri ” adlı çalışmasında, Isparta Atabey ilçesinden elde edilen normal agrega ile Şarkikaraağaç bölgesinden çıkartılan barit agregasını kullanmıştır. Bu agregalar kullanılarak beton numuneler üretilmiş ve elde edilen beton numuneleri üzerinde deneyler yapılarak fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır.
Deneysel çalışmalarda Atabey agregası ve barit agregasının elek analizi deneyi yapılmış ve incelik modülleri tespit edilmiştir. Bulunan değerlerin standart değerler dışında olduğu gözlemlenmiş ve iyileştirme yapılmıştır. İyileştirilmiş agregalar üzerinde deneyler yapılmıştır. Atabey ve barit agregalarından ayrı ayrı 250, 300 ve 350 dozaj miktarlarında çimento kullanarak altı seri beton numuneler üretilmiştir.
Ayrıca 250, 300 ve 350 dozaj çimento miktarlarında Atabey ve barit agregalarından
% 50 oranlarında farklı karışımlar oluşturularak dokuz seri beton numuneler üretilmiş 28 gün sonra deneylere tabi tutulmuştur. Çalışma neticesinde, deneysel çalışmalar sonucu elde edilen verilerden 250 dozajlı Atabey ve barit agregasından üretilen beton numuneleri ile 250 dozajlı karışık agregalı beton numunelerinin
7
kullanılamayacağı saptanmıştır. Diğer beton numunelerinin ise standart değerler içinde olduğu tespit edilmiştir.
Savaş (2002), atık betonların geri kazanımını incelemiştir. Çalışmasında, deprem ve imar yüzünden yıkılan binaların oluşturduğu atık betonların agrega olarak kullanılması ile maliyet ve çevresel nedenlerin oluşturduğu sakıncaların azaltılmasını amaç edinmiştir. Araştırmada agrega olarak, Isparta ili Atabey ilçesindeki mevcut kum-çakıl ocaklarından çıkarılan doğal agrega, İzmit-Gölcük’te meydana gelen deprem sonucu oluşan beton atıkları ve Isparta ili merkezinde imar yüzünden yıkılmış binalardan temin edilen beton atıkları kullanılmıştır. Bu agregalarla beton numuneleri hazırlanmış ve standartlarla kıyaslanmıştır. Bu beton numunelerinden elde edilen bulguların standartlara uygun sonuçlar vermemesi nedeniyle, atık betonlardan elde edilen agregalar farklı oranlarda normal beton agregası ile karıştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, gerek İzmit-Gölcük’te yıkılan binalara ait deprem atıkları ve gerekse Isparta yöresinde imar yüzünden yıkılmış olan bina atıklarının taşıyıcı beton agregası olarak kullanılamayacağını göstermiştir. Bu agregaların ancak taşıyıcı olmayan betonlarda, grebetonlarda, koşu ve bisiklet yolu betonlarında ve stabilize yol dolgularında kullanılmasının uygun olacağı sonucuna varılmıştır.
Yıldırım ve Yılmaz (2002), çalışmalarında Sivas ili Yıldızeli ilçesinin doğusunda yer alan Yıldız Irmağı çökellerinin beton agregası olarak kullanılabilirliliğini araştırmışlardır. Çalışma esnasında Yıldız Irmağı üzerinde bulunan iki ayrı agrega ocağından alınan örnekler üzerinde tane boyu dağılımı (granülometri), birim ağırlık, özgül ağırlık, Los Angeles aşınma kaybı, su emme, dona karşı dayanıklılık (Na2SO4), kil topakları içeriği ve ince madde oranı deneyleri yapılmış, değerleri bulunmuştur. Tane şekli ve mineralojik bileşimleri (XRD ile) belirlenmiştir. Yapılan bu çalışmalar sonucunda, Yıldız Irmağı çökellerinin dona karşı dayanım değerlerinin TS 707 (1980)’de verilen sınır değerlerinin dışına çıktığı diğer agrega özelliklerini sağlayabildiği belirlenmiştir. Söz konusu malzemelerin Sivas ve civarında kullanılacağı, bu bölgenin iklimi dikkate alındığında dona karşı dayanım değerlerinin
8
düşük olmasının sorun yaratacağı ve bu sorunun çözümüne yönelik bazı önlemlerin alınması gerektiği tespit edilmiştir.
Felekoğlu (2003), “ Kendiliğinden Yerleşen Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması ” adlı çalışmasında, Kendiliğinden Yerleşen Beton üretimi için uygun malzeme tip ve miktarlarının seçimini yapmış, optimum karışım oranlarını belirlemiştir. Elde edilen veriler ışığında, hazırladığı 5 farklı dayanım sınıfındaki Kendiliğinden Yerleşen Beton karışımlarının, taze halde kendiliğinden yerleşebilirlik ve sertleşmiş haldeki mekanik özelliklerini incelemiş ve geleneksel beton özellikleri ile kıyaslamıştır.
Köseoğlu (2003), gerçekleştirdiği çalışmasında; “Agreganın En Büyük Tane Çapı ve Karot Numunesi Boyutunun Ölçülen Beton Basınç Dayanımına Etkisi” ni belirlemek için, öncelikle konu ile ilgili genel bilgiler vermiştir. Karot basınç değerlerine etki eden faktörleri araştırmıştır. Karot deneyleriyle ilgili çalışmaları derlemiş, yapılan çalışmaların kapsamları, deney yöntemleri ve varılan sonuçları incelemiştir. “Karot Basınç Deneyi” ne ek olarak beton kalitesinin yerinde testi için kullanılan tahribatsız deney yöntemlerinden “Ultrases Dalga Hızı Deneyi” ve “Beton Çekici Deneyi”
hakkında literatür taraması gerçekleştirmiş ve yapılan çalışmalardan örnekler sunmuştur. Çalışmada, Dört değişik su/çimento oranı ve iki farklı en büyük tane çapı ile hazırlanan beton karışımlarından alınan iki farklı çapta Karot numunelerinin 28 günlük basınç dayanımları incelenmiştir. Karot numunelerine ilaveten ayni karışımlardan hazırlanan standart beton numuneleri de deneye tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar beton çekici deneyi ve ultrases dalga hızı deneyi ile karsılaştırmalı olarak irdelenmiştir.
Kılınçarslan (2004), çalışmasında çeşitli yoğunluklarda ve farklı dayanımlara sahip barit agregalı betonlar üretmiş ve kontrol betonlarıyla üretilen betonlar arasındaki mekanik özellikleri karşılaştırma yaparak incelemiştir. Çalışmada, tamamı normal agregadan oluşan kontrol betonlar baz alınmış BS20, BS30, BS40 betonları için optimum karışımlar hesaplanmıştır. Agrega değişiminin betonun dayanımını ve radyasyon geçirimliliğine etkisini incelemek amacıyla; karışımdaki agrega yüzdesine
9
bağlı kalınarak agrega ve barit miktarları belli oranlarda değiştirilmek suretiyle beton serileri üretilmiştir. Barit oranının değişiminin; betonun fiziksel ve mekanik özellikleri üzerinde meydana getirdiği etkiler araştırılmıştır. Basınç dayanımının barit oranına göre en iyi sonucu BS20 serisi betonlarda verdiği, BS30 serisi betonlarda ise barit oranının basınç dayanımını değiştirmediği, BS40 serisi betonlarda ise barit oranının dayanımı düşürdüğü tespit edilmiştir. Ayrıca üretilen her seriye ait betonların; iyon odası yöntemi, Geiger-Müller sayacı yöntemi ve teorik olarak lineer zayıflatma katsayı değerleri bulunmuş ve değerler karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonunda beton içindeki barit oranının arttıkça radyasyon tutuculuk özelliğinin de arttığı belirlenmiştir.
Yılmaz, vd. (2004), çalışmalarında, Harşit çayından (Giresun-Tirebolu) elde edilen ve Kuşkayası taşocağı kırma-eleme tesisinde kırılan dere malzemesinin agrega olarak kullanılabilirliğini incelemişlerdir. 3 farklı boyutta malzeme üretimi yapılmakta olan tesisten elde edilen malzeme üzerinde tane dağılımı (granülometri), tane şekli (yassılık indeksi), dona dayanıklılık (N2SO4), özgül ağırlık, su emme oranı, aşınma dayanımı (Los Angeles), ince madde oranı tespitleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmalar sonucunda elde edilen veriler, agregalar için mevcut bulunan standart verilerle karşılaştırılmış ve bu verilere uygun olduğu belirlenmiştir.
Ceylan (2005), Çalışmasında, pomzanın taşıyıcı olmayan hafif beton üretiminde, hafif agrega olarak kullanımını ve pomza kullanılarak üretilmiş hafif betonların belirli bir sıcaklık etkisine maruz kaldıktan sonraki dayanım değerlerindeki değişimlerini incelemiştir. Bu çalışmada Kayseri İli Talas İlçesi’nden, Nevşehir İli Göre Beldesi’nden çıkarılan pomzalar ve İzmir İli Menderes İlçesi’nden çıkarılan perlitik pomzalar kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan türlerin, hafif agrega olarak karakteristik özellikleri incelenmiştir ve belirlenen 26 karışım grubuna ait 3 farklı çimento oranında, 78 ayrı hafif beton dökümü, kuru karışım olarak yapılmış ve elde edilen hafif beton numunelerinin kuru birim hacim ağırlık, su emme, dayanım, sıcaklık etkisinde dayanım gibi bazı teknik özellikleri belirlenmiştir. Araştırmada kullanılan Nevşehir-Göre, Kayseri-Talas pomzası ve İzmir-Menderes perlitik pomzasından üretilen hafif beton numuneleri üzerinde yapılan deneysel çalışmaların
10
sonucunda, çimento oranının hafif beton numunelerinin dayanımına ve birim hacim ağırlığına etkisi, sıcaklığın hafif beton numunelerinin dayanımına ve kuru birim hacim ağırlığına etkisi, hafif beton numunelerinde kullanılan pomza türlerinin sıcaklık etkisindeki karakteristiği ve pomza türlerin birbirlerine ile kıyaslanması hususunda irdelemeler yapılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, pomza türleri ve bu türlerden üretilen hafif betonların sıcaklık etkisindeki karakteristikleri ile ilgili çıkarımlar belirlenmeye çalışılmıştır.
İnce (2005) , mineral, kimyasal katkılı ve polipropilen fiber takviyeli taze betonun basınç altındaki davranışının belirlenmesi kapsamındaki çalışmasında, basınç altındaki taze betonların davranışlarını incelemiştir. Araştırmada, üretilen betonlara uçucu kül, silis dumanı ve polipropilen fiber eklenerek beton özelliklerine etkileri incelenmiştir. Segregasyon basınçlarının belirlenmesi amacıyla basınç altında terleme deney aleti geliştirilmiştir.
Kandemir (2005), beton yol uygulamalarında kullanılabilmesi amacıyla kendiliğinden yerleşen beton özelliklerini sağlayan karışımlar dizayn etmeye çalışmıştır. Bazalt ve kireç taşı olmak üzere iki farklı tip agrega, filler olarak uçucu kül ve tas tozu kullanılan, hava sürükleyici katkı ilave edilen örneklerin donma- çözülme, aşınma ve buz çözücü tuzlara dayanıklılıklarını araştırmıştır. Bu çalışmada karışım örneklerinin farklı yaşlarda basınç ve eğilme dayanımları bulunarak mekanik özellikleri incelenmiştir. Bulunan değerler birbirleriyle ve kontrol örnekleriyle karsılaştırılmıştır. Donma-çözülme deneyleri sırasında taş tozu kullanılan karışımlarda genel olarak ağırlık azalışı olurken, uçucu küllü karışımlarda ağırlık artışı olduğu saptanmıştır. Uçucu kül kullanılan örneklerin donma-çözülme deneylerine daha dayanıklı olduğu, taş tozlu örneklere kıyasla çok fazla parça ve kopmalar olduğu gözlemlenmemiştir. Taş tozlu örneklerde ise beton gözeneklerine dolan tuzlara rağmen çok fazla dökülme ve parçalanma olması sonucu ağırlık azalışı olduğu belirtilmiştir.
Öcal (2005), Beton üretim teknikleri ve laboratuar uygulamalarında kalite güvenliğinin sağlanması amacıyla gerçekleştirdiği çalışmasında, laboratuar ve saha
11
uygulamalarını deneysel olarak incelemiştir. Hedeflenen beton kaliteleri ile elde edilen beton kaliteleri arasındaki ilişkileri kalite yönetim sistemi açısından değerlendirmiştir.
Özgan (2005), kırmataş agrega içerisindeki taş-unu miktarının betonun basınç dayanımına etkisini araştırmıştır. Bu amaçla kırma-taş agregadan elde edilen 200 dozlu beton içerisine, ince agregadan %0, %5, %10 ve %15 oranlarında azaltılmak suretiyle yerine taş unu ilave edilmiş ve basınç dayanımları araştırılmıştır. Beton uygulamalarında agrega içerisindeki ince malzeme belirli miktarları aştığında agreganın yıkanarak kullanılacağı ve kırma-taş agrega içerisinde taş-ununun bol miktarda bulunduğu belirtilmiştir. Bu malzemenin betonun özelliklerine olumsuz bir etkisinin görülmemesi için agreganın yıkanması gerekliliğini ortadan kaldıracağı vurgulanmıştır. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre taş ununun kırma-taş agrega ile üretilen betonların basınç dayanımlarını olumlu yönde etkilediği belirtilmiştir.
Ünal, Uygunoğlu vd. (2005), agrega granülometrisi ve kimyasal katkının yüksek performanslı beton özelliklerine etkisini araştırmışlardır. Çalışmada, dört farklı tane boyutundaki agregalardan oluşan beş farklı granülometri seçilmiştir. Karışıma giren agregalardan doğal kum ve kırmataş-I oranları sabit, kırma kum ile kırmataş-II oranları değiştirilmiş, karışımlarında optimum su/çimento oranı 0.65 ve çimento miktarı 350 kg/m3 olarak belirlenerek, katkılı ve katkısız olmak üzere 10 farklı seri beton numuneleri üretilmiştir. Numuneler kalıptan alındıktan sonra 7, 28 ve 56 gün süreyle suda kür edilmiştir. Numuneler üzerinde, birim hacim ağırlığı, ultrases geçiş süresi ve basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, agrega granülometrisinin betonun özellikle basınç dayanımı üzerine etkisinin fazla olduğu belirlenmiştir. Ayrıca taze betonun işlenebilirliğini kolaylaştırmak amacıyla hazır beton santrallerinde kimyasal katkının kullanılmasının gerekli olduğu belirtilmiştir.
Kılıç (2006), deprem veya imar nedeniyle yapıların yıkılması sonucu ortaya çıkan atık betonların, atık durumundan çıkartılarak agrega olarak tekrar kullanılmasını araştırmıştır. Çalışmada ayrıca silis dumanı, uçucu kül ve süper akışkanlaştırıcı katkıların atık üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışma neticesinde, beton atıklarından
12
elde edilen agregaların uygun granülometriye sahip olmadıkları, taşıyıcı yapı elemanlarında kullanılabilmeleri için mutlaka uygun granülometriyi verecek biçimde normal agrega ile karıştırılması gerektiği tespit edilmiştir. Araştırmada, bu koşulda elde edilen betonun dahi, basınç dayanımı açısından normal agrega ile üretilen betondan daha düşük değerlere sahip olduğu belirlenmiştir. Silis dumanı ve uçucu kül kullanımının basınç dayanımını arttırmadığı sonucuna varılmıştır. Karışım agregasından elde edilen betonun dayanımını arttırmak için süper akışkanlaştırıcı ve yüksek oranda su azaltıcı özellik gösteren katkı maddesi kullanılması gerektiği belirtilmiştir.
13
3. MATERYAL VE METOT 3.1. Materyal
Bu araştırmada; materyal olarak, Isparta yöresinde çıkarılan ikisi doğal, ikisi kırma taş ve pomza olmak üzere beş çeşit agrega kullanılmıştır. Bunlar, Atabey agregası, Kılıç agregası, Gümüşgün agregası, Güneykent agregası ve Isparta-Gölcük pomza agregalarıdır. Beton yapımında, bağlayıcı olarak Isparta Göltaş Çimento Fabrikası’ndan alınan portland çimentosu (EN 197-1 CEM I 42,5 R), karışım suyu olarak ise Isparta şebeke suyu kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmaların tümünde Türk Standartları Enstitüsünün agrega deneyleri için belirlediği standartlar kullanılmıştır.
3.1.1. Agrega
Çalışmada beş değişik agrega kullanılmıştır. Isparta’nın Atabey İlçesinde bulunan, Akçay Deresinden temin edilen agregadır. Bu agrega yıkanmış olarak ocaktan alınmıştır ve çalışmamızda (N1) simgesi ile gösterilmiştir.
İkincisi, Kılıç Kasabası sınırları içerisinde yer alan agrega ocağından yıkanmış olarak alınan ve çalışmamızda (N2) simgesi ile gösterilmiş olan agregadır.
Üçüncüsü, Gümüşgün Kasabası sınırları içerisinde yer alan kırma taş tesisinden elde edilen kırma taş agregasıdır. Çalışmamızda (K1) simgesi ile gösterilmiştir.
Dördüncüsü, Isparta Güneykent Kasabası sınırları içerisinde yer alan kırma taş tesisinde elde edilen kırmataş agregasıdır. Çalışmamızda (K2) olarak gösterilmiştir.
Beşincisi, Isparta-Gölcük civarındaki pomza ocaklarından elde edilen pomza agregasıdır. Çalışmamızda (P) olarak gösterilmiştir.
Ocaklardan elde edilen agregalar Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitimi Bölümü Beton Laboratuarı’na getirilmiştir. Agregalar nem ve sudan korunacak şekilde depolanmışlardır. Agrega deneylerini yapabilmek için gerekli miktar da agrega alınmış ve Isparta Devlet Su İşleri XVIII. Bölge Müdürlüğü
14
Beton Laboratuarı’na götürülmüştür. Agrega deneyleri DSİ Beton Laboratuarında tamamlanmıştır.
Şekil 3.1. Çalışmada kullanılacak olan agregaların haritada yeri 3.1.2. Çimento
Bu çalışmada, Göltaş Göller Bölgesi Çimento Fabrikası’nın üretmiş olduğu portland çimentosu (EN 197-1 CEM I 42,5 R) kullanılmıştır. Bu çimento ile ilgili her türlü fiziksel-mekanik deneyler ve kimyasal analiz sonuçları, fabrikanın kalite kontrol laboratuarında yapılmış olup Tablo 3.1.’de görülmektedir.
15
Çizelge 3.1. EN 197–1 CEM I 42,5 R Çimentosuna ait bazı fiziksel ve mekanik dayanım değerleri
İncelik
90 µ Blaine
cm2/g Özgül Ağırlık
g/cm3
Eğilme Dayanımı E28 (MPa)
Basınç Dayanımı E28 (MPa)
0.1 2919 3.12 7.88 55.8
3.1.3 Su
Çalışmada, beton karışım suyu olarak Süleyman Demirel Üniversitesi Batı kampüsü şebeke suyu kullanılmıştır.
3.1.4. Çalışmada Kullanılan Araçlar ve Gereçler
Laboratuar çalışmasında kullanılan araçlar ve gereçlerin standartlara uygun olduğu belirlenmiştir. Çalışmada elekler, hassas terazi, etüv, plastik küp beton numune kalıpları, sarsma tablası, kür havuzu, tek eksenli basınç aleti, Los Angeles aleti, ultrases aleti, fırça, gres yağı, spatula, mala, cam ve plastik ölçü kabı, piknometre, beton mikseri, plastik tokmak, şişleme çubuğu ve yüzey sertlik deneyi için schmidt çekici vb. gibi malzemeler deneylerde kullanılmıştır.
3.2. Metot
Bu kısımda agregaların derecelenmesi, taze beton deneyleri ve sertleşmiş beton deneyleri ile ilgili yöntemler verilmiştir.
3.2.1. Agrega Örneklerinin Alınması
Deneysel çalışmada kullanılacak olan agregalar Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitimi Bölümü Beton Laboratuarı’na getirilmiştir.
Agrega yığınının belirli bölgelerinden elek analizi yapmak amacıyla TS EN 932-1’e (1997) uygun şekilde agregadan numuneler alınmış ve TS EN 932-2’ye (1999) uygun biçimde çeyrekleme yöntemi kullanılarak numuneler azaltılmış ve yaklaşık 50 kg. malzeme alınarak agrega deneyleri yapılmak üzere saklanmıştır.
16
3.2.2. Agregada Fiziksel Özelliklerin Tayini
Agreganın fiziksel özelliklerin belirlenmesinde elek analizi, sıkışık ve gevşek birim hacim ağırlık, özgül ağırlık ve su emme deneyleri yapılmıştır.
3.2.2.1. Elek Analizi
Elek analizi deneyi, beton yapımında kullanılacak doğal veya yapay agregaların tane büyüklüğü dağılımını (granülometrik bileşimini), tane sınıflarını ve incelik modülünü belirleyebilmek için ASTM C 136’ya göre yapılmıştır.
Elek analizi için agrega deneyleri yapmak üzere saklanan numuneler, TS 3530 EN 933-1’e (1999) uygun olarak etüve konulmuş, 24 saat sonra etüvden çıkarılmıştır.
Deney elekleri, yukarıdan aşağıya doğru göz açıklıkları giderek küçülecek şekilde üst üste yerleştirilmiştir. Kurutulup tartılmış deney numunesi en üstteki eleğin içine konmuş ve eleme işlemi yapılmıştır. Eleme işlemi sonunda her elekte kalan malzeme 0,1 gr duyarlıkta tartılmıştır. Çalışmada kullanılan elek takımı ve elek sarsma makinesi şekil 3.2’de verilmiştir.
Şekil 3.2. Elek analizinde kullanılan elek takımı ve elek sarsma makinesi
17
3.2.2.2. Agregada Gevşek ve Sıkışık Birim Ağırlık Deneyi
Agregada Gevşek ve Sıkışık Birim Ağırlık deneyi, beton yapımında kullanılacak doğal veya yapay agregaların sıkışık ve gevşek birim ağırlıklarını belirleyebilmek için TS 3529’ a (1980) göre yapılmıştır. Birim ağırlık deneyinde kullanılan aletler Şekil 3.3’de gösterilmiştir.
Şekil 3.3. Agregada gevşek ve sıkışık birim ağırlık deneyinde kullanılan aletler 3.2.2.3 200 Nolu Elekten Geçen Yıkanabilir Malzeme Miktarı
Agregada bulunan kil, toprak ve eriyebilir parçacıkların tayini için ASTM C 117 ‘ye göre deneyler yapılmıştır.
3.2.2.4. Özgül Ağırlık ve Su Emme
Beton yapımında kullanılacak doğal veya yapay agregaların kuru veya doygun kuru yüzey özgül ağırlıklarını ve görünen özgül ağırlığı ile su emme oranını belirlemek üzere uygulanan deney yöntemidir. Özgül ağırlık ve su emme deneyleri TS 3526’ya (1980) göre yapılmıştır. Özgül Ağrılık deneyinde kullanılan aletler Şekil 3.4’de gösterilmiştir.
18
Şekil 3.4. Özgül ağırlık deneyinde kullanılan aletler
3.2.2.5 Agrega Parçalanma Direncinin Tayini İçin Los Angeles Metodu
Bu deney iri agregaların parçalanma direncinin tayini için işlemleri kapsar. Los Angeles aşınma dayanımı deneyi, TS EN 1097-2’ye (2000) göre yapılmıştır. Los Angeles aleti Şekil 3.5’de görülmektedir.
Şekil 3.5. Los Angeles aleti
19
3.2.2.6 Sodyum Sülfat ile Dayanıklılık Tayini
Agregaların sodyum sülfata daldırılması ve takiben etüvde kurutulması yoluyla periyodik işleme maruz bırakılan agregaların davranışlarını değerlendirmek için kullanılmaktadır. Agreganın sodyum sülfata karşı dayanıklılık tayini ASTM C 88’e göre yapılmıştır.
Şekil 3.6. Sodyum sülfat ile dayanıklılık tayini deneyinden bir görünüş
3.2.4. Taze Beton Deneyleri
Taze beton deneylerinden, taze beton birim hacim ağırlık deneyi yapılmıştır.
3.2.4.1. Taze Beton Birim Hacim Ağırlık
Belirli bir hacim içerisine sıkıştırılarak yerleştirilmiş taze betonun birim hacmine isabet eden ağırlığın kg/m3 olarak ifade edilmesi ve beton içerisindeki hapsolmuş hava miktarının belirlenmesi amacıyla kullanılır. Taze beton birim hacim ağırlığı TS 2941’e (1978) göre yapılmıştır.
20
3.2.5. Sertleşmiş Beton Deneyleri
Sertleşmiş beton deneylerinden basınç dayanımı, beton yüzey sertliği yolu ile yaklaşık basınç dayanımı, birim ağırlık, betonda ultrases hızı ile ölçüm, özgül ağırlık ve su emme deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda 7, 28 ve 90 günlük örnekler üzerinde analizler yapılmıştır.
3.2.5.1. Basınç Dayanımı
Belirli yaşlardaki beton numuneleri birim alanının taşıyabileceği yük miktarının belirlenmesi ve aynı karışımla üretilen betonun gerçek uygulamadaki elemanın taşıyabileceği yük hakkında fikir yürütmek amacıyla kullanılmaktadır. Basınç dayanımı TS EN 12390-3’e (2003) göre yapılmıştır. Beton numunelerinin kalıba yerleştirilmesi sarsma tablası kullanılarak yapılmıştır. Kalıptan çıkartılan beton örnekleri kür havuzunda bekletilmiştir. Sertleşmiş beton örnekleri tek eksenli basınç aleti ile kırılmıştır.
Şekil 3.7. Kür havuzuna yerleştirilmiş beton numuneleri
21
Şekil 3.8. Tek eksenli basınç aleti
3.2.5.2 Beton Yüzey Sertliği Yolu İle Yaklaşık Basınç Dayanımı
Yüzey sertliği yolu ile yaklaşık beton dayanımının tayini ve bu metodun uygulanabileceği alanların belirlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Yüzey sertlik dayanımı TS 3260 ‘a (1978) göre yapılmıştır. Beton numunelerinin yaklaşık dayanımları Şekil 3.9’daki grafikten yararlanılarak bulunmuştur.
Şekil 3.9. Schmidt çekicinde vuruş açısı ile maksimum ve minimum mukavemetler bağıntısı (Bayazıt, 1988)
22
3.2.5.3. Betonda Ultrases Hızı İle Ölçüm
Ultrases hızı ile ölçüm ASTM C 597’ye göre yapılmıştır. Malzeme testinde kullanılan ultrases (Şekil 3.10), piezzo elektrik metodu ile elde edilmiştir. Beton numunenin bir ucuna ultrasesi oluşturan verici, diğer ucuna da malzeme içinden geçen ses dalgalarını alan bir alıcı yerleştirilmiştir. Alıcı tarafından tutulan ses dalgaları bir osilografa nakledilerek sesin örnek içinden geçiş zamanı tespit edilerek burada sesin örnekteki yayılma hızı bulunmuştur.
Şekil 3.10. Ultrases aleti
3.2.5.4. Özgül Ağırlık, Su Emme
Sertleşmiş betonda özgül ağırlık, su emme ve boşluk oranı, betonun etüv kurusu ağırlığı ile suya doygun ağırlığı arasındaki farktan ve havada ve su içinde yapılan tartılardan yararlanarak belirlenir. Sertleşmiş betonda, özgül ağırlık, su emme ve boşluk oranı tayini TS 3624’e (1981) göre yapılmıştır.
3.2.5.5. Karışım Oranları
Söz konusu materyaller ile aşağıdaki beton örnekleri hazırlanmıştır ve aşağıdaki gibi simgelenmiştir.
23
Çizelge 3.2. Üretilecek betonların kodu
Kodu Beton Dozajı
N1–35 350 N1–40 400 N1–45 450 N2–35 350 N2–40 400 N2–45 450 K1–35 350 K1–40 400 K1–45 450 K2–35 350 K2–40 400 K3–45 450 P–35 350 P–40 400 P–45 450
Beton karışım hesaplarında su/çimento oranı 0,53 olarak sabit alınmıştır. Çalışmada 5 değişik agrega ile 3 değişik beton sınıfında 3 değişik zaman için 4 er adet beton numune örneği üretilmiştir. Sonuç olarak deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere 180 adet beton numunesi üretilmiştir. Ayrıca 1 m3 beton içerisindeki çimento miktarları sırasıyla 350 kg, 400 kg ve 450 kg olarak alınmış ve hesaplamalar bu kriterlere göre yapılmıştır. Karışım hesapları, üretilecek betonun kuru plastik kıvamda ve maksimum dane çapı 19.1 mm olacak şekilde birim hacim ağırlık yöntemine göre yapılmıştır. Agrega karışım oranları %50 kum (dane çapı 0–4.76 mm) ve %50 çakıl (4.76-19.1 mm) alınmıştır. Beton karşım hesapları TS 802’ye (1985)’de belirtilen karışım suyu ve hava miktarları alınarak 1 m3 sıkıştırılmış betonda bulunacak beton bileşenlerinin miktarları denklem 3.1. de yerine kullanılarak hesaplanmıştır.
3 2
2 1
1 A H 1m
A S A Ç
Ç
= + + +
+ δ δ
δ (3.1)
24
Burada
Ç: Karışımdaki çimento miktarı δç: Çimentonun yoğunluğu (kg/m3)
A1: Karışımdaki ince malzeme miktarı (kg) δA1: İnce malzemenin yoğunluğu (kg/m3) A2: Karışımdaki kaba malzeme miktarı (kg) δA1: Kaba malzemenin yoğunluğu (kg/m3) H: Karışımdaki toplam hava miktarı (m3)
Hapis olmuş hava miktarı 10 dm3 alınmıştır. Karışımda 1 m3 için kullanılan miktarlar Çizelge 3.3.’de verilmiştir.
Çizelge 3.3. Kullanılan beton örneklerine ait karışım miktarları (1m3)
Beton
Türü Çimento
(kg/m3) Su (kg/m3)
Kum (kg/m3) (0–4.76)
Çakıl (kg/m3) (4.76 – 19.1)
Toplam (kg/m3)
N1–35 350 186 930 943 2408
N2–35 350 186 881 919 2336
K1–35 350 186 954 936 2426
K2–35 350 186 926 926 2388
P–35 350 186 677 505 1717
N1–40 400 212 873 886 2371
N2–40 400 212 827 863 2303
K1–40 400 212 896 879 2387
K2–40 400 212 870 870 2351
P–40 400 212 636 474 1722
N1–45 450 239 815 827 2330
N2–45 450 239 772 806 2267
K1–45 450 239 836 821 2345
K2–45 450 239 812 812 2312
P–45 450 239 594 442 1724
3.2.5.6. Betonların Üretimi
Betonların üretimi S.D.Ü. Yapı Malzemeleri ve Beton Teknolojisi Laboratuarında gerçekleştirilmiştir. Karışıma giren agrega, su ve çimento üretilecek betonun koduna göre önceden tartılıp hazırlanmıştır. Karışım suyu Isparta şehir şebekesinden
25
kullanılmıştır. Harcı karıştırmada kullanılacak düz eksenli mikser su yardımı ile nemlendirilmiştir. Önce agregalar miksere katılarak beş dakika karıştırılmış, daha sonra çimento katılarak üç dakika daha bileşimdeki kuru maddeler karıştırılmıştır.
Daha sonra mikserdeki karışıma gerekli su ilave edilerek karıştırma üç dakika daha sürdürülmüştür. Çeşitli deneylerde kullanılmak üzere sarsma tablası üzerindeki 100 mm. kübik çelik kalıplara harç üç aşamada konmuş ve her aşamada 10 sn. sarsma tablası aleti ile sarsılmıştır. Numunelerin üstü ıslak keten örtü ile örtülerek 24 saat kalıp içinde bırakılmış, bu sürenin sonunda lastik takozlar yardımıyla kalıptan çıkarılmıştır. Numuneler deneylerin yapılacağı güne kadar bağıl nemi %65 olan ve sıcaklığı 22 oC olan kür odasında saklanmıştır. Beton karışımında kullanılan çimento Göltaş Çimento fabrikasından alınmıştır.
26
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA
Araştırmadan elde edilen sonuçlar ve bunların değerlendirilmesi aşağıda başlıklar halinde verilmiştir.
4.1.1. Elek Analizine İlişkin Sonuçlar
Çizelge 4.1. Elek analizine ilişkin sonuçlar (0 mm-19.1 mm)
N1 N2 K1 K2 P Alt
sınır Üst sınır
Elek No Elekten Geçen
(%) Elekte Kalan (%)
Elekten Geçen
(%) Elekte Kalan
(%)
Elekten Geçen (%)
Elekte Kalan (%)
Elekten Geçen
(%)
Elekte Kalan (%)
Elekten Geçen (%)
Elekte Kalan
(%)
Elekten Geçen (%)
Elekten Geçen (%)
3/4" 19,1 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100 100 1/2" 12,7 76,34 23,66 77,52 22,48 76,78 23,22 80,47 19,53 77,35 22,65 75 82 3/8" 9,52 71,26 28,74 65,07 34,93 67,76 32,24 64,48 35,52 65,91 34,09 61 72 4# 4,76 50,53 49,47 50,00 50,00 55,02 44,98 51,65 48,35 50,00 50,00 40 58 8# 2,38 32,97 67,03 34,67 65,33 43,95 56,05 43,01 56,99 30,66 69,34 28 47 16# 1,19 22,68 77,32 23,91 76,09 30,47 69,53 26,45 73,55 23,38 76,62 18 35 30# 0,59 15,30 84,70 15,32 84,68 18,41 81,59 13,22 86,78 20,67 79,33 12 25 50# 0,297 9,84 90,16 9,57 90,43 10,26 89,74 10,30 89,70 13,01 86,99 7 14 100# 0,149 4,03 95,97 5,04 94,96 4,74 95,26 6,12 93,88 7,35 92,65 3 8
Toplam
Kalan (%) 517,04 518,91 492,60 504,30 511,67
Çizelge 4.2. Agregaların incelik modülü
N1 N2 K1 K2 P
İncelik
Modülleri 5,17 5,19 4,93 5,04 5,12
Agregaların İncelik modülü (4.1) nolu eşitlik ile hesaplanmıştır.
Imk=
∑
100EK (4.1)27
Burada;
∑
EK = Toplam elekte kalan yüzde,(%) Imk= İncelik modülü’dür0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00
19,1 12,7
9,52 4,76
2,38 1,19
0,59 0,297
0,149 0,00
10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00
N1 N2 K1 K2 P ALT SINIR ÜST SINIR
Şekil 4.1. Agrega örneklerine ait granülometri eğrileri (0 mm–19.1 mm)
Agregaların elek analizlerinde Amerikan Beton Enstitüsü (ACI) 304.2R-96 Komite Raporunda Pompa betonu için tavsiye edilen tuvanen agrega tane büyüklüğü dağılımı bölgeleri esas alınmıştır. Çalışmada kullanılan N1, N2, K1, K2, P agregalarına ait elek analizi sonuçları tavsiye edilen alt ve üst sınırlar içinde kalmıştır.
4.1.2. Agregada Gevşek ve Sıkışık Birim Ağırlık Deneyi
Birim ağırlık deneyinde sıkışık ve gevşek olmak üzere iki farklı yöntem kullanılmıştır. Birim ağırlık deneyinde her bir agrega örneğinin birim ağırlık değerleri yapılan hesaplama sonuçları Çizelge 4.2.ve Şekil 4.2.’de verilmiştir.
28
Çizelge 4.3. Agrega birim ağırlık deneyi sonuç değerleri
Agrega Türü
Deney Yöntemi
En Büyük Agrega Dane
Çapı (mm)
Ölçek Kabı
Boş Ağırlık
(gr)
Ölçek Kabı
İç Hacim
(cm3)
Agrega Ağırlığı (gr)
Agrega Birim Ağırlığı (gr/cm3)
Ortalama Birim Ağırlık (gr/cm3)
19,1 7590 9400 14450 1,537
19,1 7590 9400 14470 1,539
Gevşek
19,1 7590 9400 14260 1,517
1,531
19,1 7590 9400 15560 1,655
19,1 7590 9400 15610 1,661
N1 (19,1 - 4.76 mm)
Sıkışık
19,1 7590 9400 15440 1,643
1,653
19,1 7590 9400 15730 1,673
19,1 7590 9400 16000 1,702
Gevşek
19,1 7590 9400 16100 1,713
1,696
19,1 7590 9400 18000 1,915
19,1 7590 9400 18110 1,927
N2 (Tüvanan)
Sıkışık
19,1 7590 9400 17600 1,872
1,905
19,1 7590 9400 13570 1,444
19,1 7590 9400 13610 1,448
Gevşek
19,1 7590 9400 13700 1,457
1,450
19,1 7590 9400 15050 1,601
19,1 7590 9400 14950 1,590
K1 (19.1 - 4.76 mm)
Sıkışık
19,1 7590 9400 14890 1,584
1,592
19,1 7590 9400 13490 1,435
19,1 7590 9400 13740 1,462
Gevşek
19,1 7590 9400 13650 1,452
1,450
19,1 7590 9400 15090 1,605
19,1 7590 9400 15020 1,598
K2 (19.1 - 4.76 mm)
Sıkışık
19,1 7590 9400 15010 1,597
1,600 19,1 4870 3000 6860 0,746
19,1 4870 3000 6900 0,734 Gevşek
19,1 4870 3000 7010 0,746
0,742 19,1 4870 3000 8110 0,863
19,1 4870 3000 8120 0,864 P
(Tüvanan)
Sıkışık
19,1 4870 3000 8100 0,862
0,863 4,76 4870 3000 4850 1,617
4,76 4870 3000 5000 1,667 Gevşek
4,76 4870 3000 4830 1,610
1,631 4,76 4870 3000 5490 1,830
4,76 4870 3000 5320 1,773 N1 (4,76 -
0 mm)
Sıkışık
4,76 4870 3000 5400 1,800
1,801
29
Çizelge 4.3. devamı
4,76 4870 3000 5150 1,717 4,76 4870 3000 5210 1,737 Gevşek
4,76 4870 3000 5270 1,757
1,737 4,76 4870 3000 5800 1,933
4,76 4870 3000 5820 1,940 K1 (4.76 -
0 mm)
Sıkışık
4,76 4870 3000 5840 1,947
1,940 4,76 4870 3000 4870 1,623
4,76 4870 3000 4930 1,643 Gevşek
4,76 4870 3000 4900 1,633
1,633 4,76 4870 3000 5780 1,927
4,76 4870 3000 5880 1,960 K2 (4.76 -
0 mm)
Sıkışık
4,76 4870 3000 5720 1,907
1,931
1,531
1,696
1,45 1,45
0,742
1,631
1,737
1,633 1,653
1,905
1,592 1,600
1,801
1,940 1,931
0,863
0,000 0,250 0,500 0,750 1,000 1,250 1,500 1,750 2,000 2,250
N1 N2 K1 K2 P N1 ince K1 ince K2 ince
Gevşek Birim Hacim Ağırlık Sıkışık Birim Hacim Ağırlık
Şekil 4.2. Agregaların birim ağırlık değerleri
Granülometrisi düzgün (en az boşluklu) kuru, kusurlu malzemesi az, sıkıştırılmış özgül ağırlığı fazla olan agregaların birim ağırlıkları da fazla olur. Birim ağırlık değerleri standartlarca belirtilen 1.50 kg/dm3’ten büyük değerler almalıdır. (Ceylan, 2005)’e göre farklı pomza türlerine ait maksimum Gevşek Birim Hacim Ağırlık ve maksimum Sıkışık Birim Hacim Ağırlık limit sınırları çizelge 4.4’de verilmiştir.
30
Çizelge 4.4. TS 3529’a göre hafif agregaların gevşek ve sıkışık birim hacim ağırlık değerleri (TS 3529, 1980).
Agrega Türü
Maksimum Gevşek Birim Hacim Ağırlık
(kg/m3)
Maksimum Sıkışık Birim Hacim Ağırlık
(kg/m3
İnce Agrega 700 900
İri Agrega 500 700
Karışık Agrega 600 800
Çalışmada kullanılan N1, N2, K1, K2 ve P agregalarının gevşek ve sıkışık birim hacim ağırlık değerlerinin belirlenmiş olan limit değerler içinde kaldığı gözlenmiş olup, P agregasının birim ağırlık olarak hafif agrega standartlarına uygun değerler aldığı belirlenmiştir.
4.1.3. 200 Nolu Elekten Geçen Yıkanabilir Malzeme Miktarı
Tüm Agregalara ait kil, toprak ve eriyebilir parçacıkların tayini deney sonuçları Çizelge 4.5’de verilmiştir.
Çizelge 4.5. Kil, toprak ve eriyebilir parçacıkların tayini deney sonuçları
Agrega
Numune Kuru Kütlesi
gr
Yık. Sonu Kuru Kütlesi
gr
Kil toprak Eriyebilir
Parç. %
N1 1540 1536 0,26
N2 2852 2734 4,13
K1 1356 1278 5,75
K2 1664 1466 11,89
P 461 446 3,25
