TAZE VE SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ
Hafta 06
Öğr. Grv. Dr. Muhsin YALÇIN
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.
2
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.
•
Terleme olayında, buharlaşma hızı ile terleme hızının dengede olması ideal bir durumdur.•
Terleme olayında, buharlaşma hızı terleme hızından fazla olduğunda beton yüzeyinde plastik rötre (büzülme) meydana gelmektedir.•
Yüzeyde oluşan çatlaklar betonun geçirimliliğini arttıracağı gibi estetik görünümü de bozar.Terlemenin betondaki olumsuz etkileri:
a) Taze betonun içerisindeki suyun üst kısımlara doğru hareket etmesi sonucunda, betonun üst bölgesi çok sulu bir beton durumuna gelerek daha gözenekli daha düşük dayanımlı bir betondan oluşmaktadır.
•
Böyle bir beton içerisine dışarıdan daha kolay su (veya sülfatlı su, asitli su) girebilmektedir.5
•
Gözenekli beton içerisine sızmış olan sular, çok soğuk havalarda donarak, betonun çatlamasına yol açabilmekte ve betonun dayanıklılığını önemli ölçüde azalmasına neden olmaktadır.b) Taze betonun içerisindeki su yukarıya doğru hareket ederken beraberinde henüz hidratasyon yapmamış çimento tanelerini ve çok ince agregalar gibi çok ince katı parçacıkları sürüklemektedir.
•
Bu durum, betonun üst bölgelerinin ve yüzeyinin çok ince taneciklerden oluşmasına neden olduğundan sertleşmiş beton yüzeyinin aşınmaya karşı daha az dayanıklı olmaktadır.6
c) Betonun içerisinde su yukarıya doğru hareket ederken, bazen bu suyun bir miktarı iri agrega tanelerinin veya betonarme yapı betonlarında donatıların altına takılarak hapsolmakta ve su ceplerinin oluşmasına neden olmaktadır.
•
Terleme nedeniyle beton içerisindeki iri agrega tanelerin veya donatıların altında oluşan boşluklar, çimento hamuru ile donatı arasındaki aderansı zayıflatmaktadır.d) Beton yüzeyine çıkan suyun buharlaşma hızı oldukça önemlidir. Buharlaşma hızı, terleme hızından daha çok olduğu takdirde betonun iç bölgeleri plastik durumunu korurken, betonun üst yüzeyi hemen kuruyup katılaşma göstermektedir.
•
Buharlaşma hızının terleme hızından daha yüksek olması nedeniyle, betonun üst yüzeyinde plastik büzülme (rötre) çatlakları denilen gelişigüzel bir çatlak ağı oluşmaktadır.Terlemeyi azaltacak faktörler:
a) Çimento inceliğinin yüksek olması:
•
Çimento inceliği arttıkça, hem ince parçacıklar etraflarındaki suyu daha iyi bağlayabilmekte, hem de hidratasyon hızı artmaktadır. Böylece suyun yukarıya hareketi azalmaktadır.b) Çimento kompozisyonu:
•
Çimentoyu oluşturan ana bileşenlerden C3A ve C3S miktarlarının nispeten fazla olması, ilk anlardaki hidratasyonu hızlandırmakta, suyun yukarıya hareketini bir miktar azaltabilmektedir.c) İnce öğütülmüş mineral katkılar:
•
Beton yapımında uçucu kül veya çok ince öğütülmüş tras ya da granüle yüksek fırın cürufu gibi mineral katkıların kullanılmasıyla, beton içerisindeki çok ince parçacıkların miktarı artmaktadır.•
Islatılacak katı parçacıkların toplam yüzeyinin artmış olmasıyla, suyun yukarıya hareketi azalmaktadır.9
d) Karma suyu miktarının azaltılması:
•
Düşük su/çimento oranına sahip olan betonlar, doğal olarak, daha az terleme yapmaktadır.e) Beton içerisine sürüklenmiş olan hava miktarı:
•
Hava sürükleyici katkı maddeleri kullanarak elde edilen hava sürüklenmiş betonlarda terleme daha az olmaktadır.•
Hava sürüklenmiş betonlarda işlenebilme arttığına göre, sabit bir işlenebilme elde edebilmek için yapılacak betonların su ihtiyacı azalmaktadır. Suyun azalması terlemeyi azaltmaktadır.10
•
Ayrıca, çimento hamuru içerisine sürüklenen milyonlarca sayıda çok küçük hava kabarcıkları, agrega tanelerinin dibe doğru hareketini engelleyerek suyun yukarıya doğru hareketini engellemektedir.f) Betonun tabakalar halinde yerleştirildiği inşaatlarda, tabaka derinliğinin mümkün olduğu ölçüde az tutulması:
•
Kütle betonlarda olduğu gibi, betonların tabakalar halinde yerleştirildiği durumlarda tabaka derinliği azaldıkça, taze beton içerisindeki katı tanelerin dibe doğru hareket imkanı nispeten daha az olmakta, böylece suyun yukarıya hareketi de azalmaktadır.Betondaki Terleme Hızının ve Miktarı Deney Yöntemi
•
Taze betonun terleme hızı ve miktarı ile ilgili standartlar: TS 480-4 ve ASTM C 232.•
Bu yöntemde, iç çapı 254 mm ve yüksekliği 280 mm olan silindirik bir numune kabı kullanılmaktadır.•
Taze beton bu kap içine yerleştirilip sıkıştırıldıktan ve yüzeyi düzeltildikten sonra kabın kapağı kapatılmakta ve içerideki betondan terleme nedeniyle yüzeye çıkan suyun buharlaşması önlenmektedir.•
İlk 40 dakika için, her 10 dakikada bir kez olmak üzere kapak açılarak beton yüzeyinde biriken su alınmakta ve ölçülmektedir.•
Bu işlem bir pipet yardımıyla veya numune kabının bir tarafının altına geçici olarak yaklaşık 5 cm kalınlığında bir takoz konulup eğik yüzeydeki suyun boş bir kaba akması sağlanarak yapılmaktadır.•
Takoz kullanılmış ise, su alma işlemi biter bitmez takoz kaldırılarak beton dolu kap tekrar düzgün duruma getirilmekte ve kabın ağzı kapatılmaktadır.•
İlk 40 dakikadan sonra, bu işlem, terleme tamamen duruncaya kadar her 30 dakikada bir kez tekrarlanmaktadır.13
•
Terleme yüzdesi, deney süresince yüzeyden alınan suyun ağırlığının, numune kabı içerisindeki beton numunedeki net suyun ağırlığına (yani, numunedeki karma suyu - numunedeki agregalar tarafından emilen su ağırlığına) bölünerek bulunmaktadır.•
Bu yöntemle hem toplam terleme yüzdesini ve hem de ölçümler belirli zaman aralıklarında yapıldığı için terleme hızını bulabilmek mümkün olmaktadır.14
•
Beton karışım oranlarının bulunması, betonun karılması ve taşınması gibi işlemler uygun olarak yerine getirilmiş olsalar dahi, taze betonun yapıdaki yerine (kalıplara) yerleştirilmesi uygun şekilde yapılmadığı takdirde betondan beklenilen kaliteyi/özellikleri elde edebilmek mümkün değildir.•
Taze betonun yerine yerleştirilmesi işleminde en önemli hedef betonun homojen özeliğini kaybetmeden ve segregasyon yapmadan kalıplar içerisindeki yerini almasını sağlamaktır.•
Betonun yerleştirilmesinde yapının tipi ve konumu, kalıp şekli, kalıp boyutu gibi yapı özelikleri gözönünde tutularak en uygun alet ve araçlar seçilmelidir.TAZE BETONUN YERLEŞTİRİLMESİ
•
Taze betonun yerine yerleştirilmesinde genellikle kullanılan alet ve araçlar:Kovalar, el arabaları, oluklar (şütler), konveyör şeritler, pompalar, dikey borular ve beton döşemeler için kullanılan özel ekipmanlar.
•
Günümüzde kullanılan taze betonun önemli bir bölümü hazır beton olarak üretilip taşındığından, yapının bulunduğu yere kadar transmikserlerle getirilmiş olan taze betonun yerleştirilmesi işleminde de pompa gücünden yararlanılmaktadır.•
Taze betonun yerine yerleştirilmesi işlemi için hangi yöntem veya araç seçilirse seçilsin, ulaşılmak istenen amaç, betonun homojen yapısı bozulmadan, uygun tarzda bir yerleştirmenin sağlanmış olmasıdır.•
Taze betonun yerleştirme işlemi başlandığında, bu işlemin istenmeyen herhangi bir nedenle yarıda kalmaması gerekmektedir.•
Aksi takdirde, önceden yerleştirilmiş ve sertleşmiş olan betonun yüzeyi ile, böyle bir betonun üzerine daha sonra yerleştirilen taze beton yüzeyi arasında yeterli bağ (aderans) oluşmamakta, "soğuk derz" denilen ve istenmeyen bir bağlantı eksikliği meydana gelmektedir.•
Taze betonun yerine yerleştirilmesi işlemi belirli kalınlıklarda (tabakalar halinde) yapılmaktadır.17
•
Beton tabakalarının kalınlığı 60 cm'yi geçmemeli ve her tabakadaki beton, yerleştirdikten sonra sıkıştırılmaya tabi tutulmalıdır.•
Bir önceki beton tabakası üzerine yerleştirilen betonun, alttaki beton son prizini almadan önce (sıkıştırılabilir durumdayken) yerleştirilmesi gerekmektedir.•
Barajlardaki veya diğer yapılardaki kütle betonun beton tabakalarının kalınlığı 1.5-2.0 m’ye kadar olabilmektedir.•
Taze beton çok yüksek mesafelerden serbestçe düşecek tarzda yerleştirilmemelidir.18
•
Aksi takdirde kalıbın iç yüzeylerine veya kalıp içerisindeki donatılara çarpan betonda segregasyon meydana gelmektedir.•
Dar ve derin kalıplar içerisine taze betonun yerleştirilmesi işleminde, segregasyona yol açmayacak önlem alınması gerekmektedir.Betonun yerleştirilmesinde kullanılan farklı yöntemler:
a) Kayar kalıp yöntemi b) Püskürtme yöntemi
c) Tremi borusu ile yerleştirme yöntemi d) Su altında beton yerleşimi
a) Kayar kalıp yöntemi:
•
Bu yöntemde, taze betonun yerleştirileceği kalıp yavaş bir hızla hareket halindedir.•
Kalıp içerisine yerleştirilen taze beton kendini taşıyabilir bir sertliğe ulaştığında, kalıp kısa bir mesafe kaydırılmaktadır.•
Kalıbın boşalan bölümüne beton yerleştirilmesine devam edilmektedir.•
Beton yerleştirilmesi işleminin ara verilmeden (sürekli) yapıldığı bu yöntemde, kalıbın kaydırılma hızı betonun kendi ağırlığını taşıyabileceği duruma gelme süresine göre ayarlanmaktadır.•
Kayar kalıpla beton dökme işlemi, silolar, bacalar, yüksek binalar ve benzeri dikey yapılardaki betonun yerleştirilmesin de kullanılabildiği gibi tünel astarı, su kanalları, kanal astarı, yol kaplaması ve benzeri yatay yapılardaki betonun yerleştirilmesinde de kullanılabilmektedir.•
Dikey yapılarda kullanılan kayar kalıplar çelik çubuklar üzerinde kriko yardımıyla hareket ettirilmektedir.21
•
Kayar kalıp yöntemiyle yerleştirilecek beton, yerleştirildikten kısa bir süre sonra katılaşma gösterebilecek düşük kıvamlı bir beton olmalıdır.•
Kayar kalıpla beton yerleştirme yönteminin ilk maliyeti oldukça yüksek olmasına rağmen yöntemle çok hızlı beton dökümü gerçekleştirilebildiğinden ve kalıbın tekrar kullanımı mümkün olduğundan büyük ekonomisağlanmaktadır.
22
b) Püskürtme yöntemi:
•
Yerleştirileceği yüzeye bir hortum ucundan basınçlı hava yardımıyla yüksek hızda püskürtülen betona püskürtme beton adı verilmektedir.•
Püskürtme hortumunun ucundan dışarı fırlatılan beton, ne çok sulu kıvamda ne de çok kuru kıvamda olmalıdır.•
Betonun kıvamı, püskürtüldüğü yüzeyden yere düşmeyecek ve yüzeyde yeterince sıkışma göstererek kendi kendini tutabilir ölçüde olmalıdır.•
Püskürtme uygulayarak beton yerleştirme yönteminde, yerleştirilmek istenen malzemenin bir kısmı ister istemez yerleştirileceği yüzeye çarparak geri sıçramaktadır.•
Bu şekilde geri sıçrayarak düşen malzeme miktarı yaklaşık %20-%50 civarında olmaktadır.•
Geri sıçrama eğiliminde olan malzemenin büyük bir bölümünü iri agregalar oluşturmaktadır.•
Bu nedenle püskürtme betonunun karışımında 20 mm'den (tercihen 10 mm 'den) daha büyük agrega kullanmamak gerekmektedir.•
Püskürtme harcı için su/çimento oranı genellikle 0.35-0.50 civarındadır.•
Harç karışımlarının hazırlanmasında, bir kısım çimento için yaklaşık 3.5 - 4.5 kısım kum kullanılmaktadır.•
Beton veya harç püskürtülen yüzey geniş olduğundan ve püskürtülerek yerleştirilen malzemenin hacmi az olduğundan yerleştirilen malzemenin kuruması nispeten hızlı olmaktadır.•
Beton veya harç püskürtme işlemi, döşemeler gibi yatay yüzeylere, eğik yüzeylere, duvar gibi dik yüzeylere ve hatta tavan gibi yüzeylere beton yerleştirilebilmesi için uygulanabilmektedir.•
Püskürtme yöntemi ile beton yerleştirme işlemi çok sık donatılı olmayan kesitlerde, kabuklarda, tünellerin astar betonunda, öngerilmeli beton tanklarda, beton tamir işlerinde, eğimli kaya yüzeylerinin stabilizasyonunda ve hatta tuğla veya ahşap yüzeylerinin betonla kaplanmasındakullanılabilmektedir. 25
Püskürtme yöntemi
26
c) Tremi yöntemi ile beton yerleştirilmesi
•
Tremi, üst ucu huni şeklinde yapılmış ve üst ucunun dış yanlarında kulpları bulunan özel bir çelik borudur.•
Tremi, taze betonun yerleştirilmesi istenen derin kalıp içerisine veya su altına dik olarak indirilmektedir.•
Borunun alt ucu beton yerleştirilecek tabana iyice yaklaştırıldıktan sonra, üst ucundaki huni şekilli bölümden taze beton beslenmekte ve boru, taze betonla dolu duruma getirilmektedir.•
Boru, üst ucundaki kulplarından yukarıya doğru dik olarak çekildiği zaman, içerisindeki taze beton, yerçekimi etkisiyle, borunun alt ucundan dışarı•
Tremi yöntemiyle beton yerleştirilmesi işleminde, su içerisindeki borunun içi devamlı olarak taze betonla dolu tutulmalıdır.•
Borunun yukarıya doğru dik olarak hareket ettirilmesi sonucunda boşalan betonun yerine üst uçtan beton beslenmesine devam edilmelidir.•
Ayrıca, borunun yukarıya çekilmesi işleminde, borunun alt ucu, yerleştirilmiş olan beton kütlesi içerisinde gömülü tutulmalıdır.•
Aksi takdirde, yüksek bir mesafeden su içerisine bırakılacak betonda•
çimentonun bir bölümü, suyun yıkama etkisiyle beton karışımından uzaklaşacak, istenilen kalitedeki beton elde edilemeyecektir.Taze betonun tremi ile yerleştirilmesi
29
•
Tremi yöntemiyle yerleştirilecek beton, boru içerisinde kolayca hareket edebilecek ve boruyu tıkamayacak kıvamda (15-20cm çökme değerinde) olmalıdır.•
Akıcılığı sağlamak amacıyla, beton üretiminde kullanılacak kum miktarı nispeten yüksek (toplam agreganın yaklaşık %40-%50’si kadar) tutulmalıdır.•
Betonu oluşturan çimento miktarı yüksek olmalı, gerektiğinde su azaltıcı veya ince taneli mineral katkılar kullanılmalıdır.•
Su altına yerleştirilecek betonun dağılmadan yerleştirilmesi amacıyla beton kohezyonunun yüksek olabilmesi için kohezyon artırıcı katkılardan yararlanılabilmektedir.30
