A) BETON
1. Tanım:
Beton, çimento, kum, çakıl ve suyun uygun ölçülerde karışımından elde edilen bir yapı malzemesidir. Betona belirli bir özellik kazandırılmak isteniyorsa karışıma belli oranlarda katkı maddeleri de eklenebilir. Beton bileşiminin %70 - %75’ ini agrega (kum,çakıl,mıcır), %10’ unu çimento, %15-20’ sini ise su oluşturmaktadır.
1850’ li yıllarda Almanya’ da kullanılmaya başlanan beton, günümüzde gerek üretimiyle ve gerekse kalitesindeki gelişimiyle hızlı bir seyir izlemiştir. Beton; üretimi, ucuzluğu, taşınması, yerleştirilmesi ve dayanımı nedeniyle özellikle son dönemlerde tercih edilmektedir.
Ülkemizde 1987’ de başlayan hazır beton üretimine kadar şantiyelerde elle beton hazırlanmış ancak üretilen betonların dayanımları B160 sınıfını geçememiştir. Hazır beton santrallerinin artması ve gelişimi ile birlikte üretilen betonların nitelikleri de artmıştır. 1998 Deprem Yönetmeliği ile birlikte deprem bölgelerinin de kullanılacak en düşük beton sınıfının C20 olarak belirlenmesi de daha nitelikli beton üretimini sağlanmıştır. Son zamanlarda durabilite (dayanıklılık) açısından C30 sınıfı öngörülmektedir.
2. Betonun Bileşenleri:
Beton bileşenlerini oluşturan hammaddeler agrega, çimento ve sudur. Bunun yanı sıra betonda bağlayıcı dozajının (çimentonun) %5’ ini aşmadan sıvı veya katı kimyasal katkı kullanılabilmektedir. Bu katkılar beton akışkanlaştırıcı, priz geciktirici, geçirimsizlik sağlayıcı, antifriz gibi özellikler kazandırmaktadır. Ayrıca betonda mineral katkıda denilen gerçekte betonun bileşeni sayılabilecek uçucu kül, silis dumanı, mineral maddelerce lifler gibi bağlayıcı maddelerde kullanılmaktadır. İyi ve nitelikli beton karışım oranlarına, bileşime katılan malzemenin kalitesine bağlıdır.
2.1) Çimento:
Ana hammaddesi doğal kalker olan çimento, kalker taşlarının 1400-1500 0C gibi yüksek sıcaklıkta pişirildikten sonra, çok ince toz halinde öğütülmesi ile elde edilir. Elde edilen malzemeye klinker denir. Öğütülen toza (klinkere) %4-5 oranında alçı taşı eklenip yeniden öğütülmesi ile portland çimentosu elde edilir. Bunun dışında çimento tipine göre klinkere aktif volkanik tüf, tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı eklenerek diğer tip çimentolar elde edilir.
Çimento, beton karışının içinde en düşük orana sahip olmasına karşın, en önemli bileşendir.
Su ile hidratasyona giren çimento sertleşerek bağlayıcılık özelliği kazanır. Bu sertleşmeye priz denir. Standartlara göre priz başlangıcı 1 saatten az ve 10 saatten çok olmamalıdır. Bina yapım şekline göre daha erken veya daha geç priz alması istenen betona katkı maddesi katılabilir. Beton sıcaklığının artması ile priz hızlanır, ısının düşmesiyle birlikte priz süresi uzar. Beton suyunun fazla olması da priz süresinin uzamasına neden olur. Beton dayanımının artması büyük ölçüde su/çimento oranına bağlıdır. Ayrıca su-çimento reaksiyonu sırasında hidratasyon ısısı ortaya çıkar. Bu ısıyla birlikte betonun sıcaklık derecesi artar ve betondan dışarı çıkmaya çalışan ısı rötre çatlaklıklarına neden olur. Bu nedenle betonun iyi bir şekilde kür edilmesi gerekmektedir.
En çok kullanılan çimento tipleri portland çimento, cüruflu çimento, traslı çimento, katkılı çimentodur. Bina inşaatlarının taşıycı elemanlarında portlad çimentosu, taşıyıcı elemanlar dışında kalan yerlerde traslı veya cüruflu çimento, çabuk ve yüksek dayanım gerektiren yapılarda yüksek portland çimentosu kullanılmaktadır.
2.1.1) Betonda Dozaj:
Yerine dökülmüş ve sıkıştırılmış 1 m3 betonun bileşiminde bulunan çimentonun kg cinsinden miktarına dozaj denir. Uygulamada beton dozajı genellikle 250-400 kg/m3 arasında değişmektedir. Örneğin 250 dozlu beton, donatı oranı düşük, iri daneli çakıllı ve büyük kütlede dökülen masif betonlarda, 300 dozlu beton, genellikle normal yapılarda kullanılan betonarme betonlar için uygundur.
Çizelge 1.Çimentoların sınıflandırılması, kullanım alanları ve ilgili Türk Standartları:
Çimento Adı Türk Standardı Numarası
Dayanımlar (kgf/cm2)
Kullanım Alanı Basınç Çekme
7 gün
28 gün
7 gün
28 gün
Portland Çimentosu (PÇ 325)
TS19 210 325 40 55 Özelliği olmayan normal inşaatlar
Katkılı Portland
Çimentosu(KPÇ 325) TS19 210 325 40 55
Özelliği olmayan normal inşaatlar
Portland Çimentosu
(PÇ 400) TS19 315 400 55 65
Özelliği olmayan normal inşaatlar
Demirli Portland Çimentosu (DPÇ 325)
TS19 355 500 60 70
Yüksek dayanıma gereksinim duyulan inşaatlar
Demirli Portland Çimentosu (DPÇ 325)
TS20 210 325 40 55
Düşük hidratasyon ısısı ileten betonları, Su alt yapıları,
Çok etkili korozyonun söz konusu olmadığı yerler (diğer önlemlere ek olarak)
Cüruf Çimentosu
(CÇ 325) TS20 210 325 40 55
Düşük hidratasyon ısısı ileten betonları, Su alt yapıları,
Çok etkili korozyonun söz konusu olmadığı yerler (diğer önlemlere ek olarak)
Beyaz Portland Çimentosu (BPÇ 235)
TS21 210 325 40 55
Normal dayanım ve beyaz renk istenen işler
Harç Çimentosu
(HÇ 160) TS22 100 160 - -
Sıva harçları
Traslı Çimento
(TÇ 325) TS26 210 325 40 55
Düşük hidratasyon ısısı ileten betonları, Su alt yapıları,
Çok etkili korozyonun söz konusu olmadığı yerler (diğer önlemlere ek olarak)
Çizelge 1.Çimentoların sınıflandırılması, kullanım alanları ve ilgili Türk Standartları:
Kaliteli beton elde etmek için; inşaata ve yapı malzemesine uygun çimento kullanılmalı, çimento miktarı ve dozajı kullanım yerine uygun olmalıdır. Kullanılacak olan çimentonun tüm laboratuar deneyleri yapılmalıdır. Çimentolar nemden etkilenmeyecek şekilde kuru ve havadar bir yerde saklanmalı ve son kullanım tarihi geçen ve priz almaya başlamış çimentolar kullanılmamalıdır.
2.2) Agrega:
Kum, çakıl, kırmataş gibi beton bileşenlerinin daneli olan malzemelerine agrega denir.
Betonun diğer bileşeni olan su ve çimento bağlayıcıları daneler çevresini doldurarak sertleşirler. Dolayısıyla betonun dayanımında en büyük etken, onun doluluğu ve agrega granülometrisinin seçimidir. Uygun granülometri, kullanılacak agrega ile deneylerle belirlenmelidir. Agrega dane çapı 7 mm’ den küçük olanlarına ince agrega (kum), dane çapı 7-70 mm arasında olanlarına ise iri agrega (çakıl) denmektedir.
Çizelge 2. Agregaların Dane Çaplarına Göre Sınıflandırılması
KUM
İNCE 0-1 mm ORTA 1-3 mm KABA 3-7 mm Çimento Adı Türk
Standardı Numarası
Dayanımlar (kgf/cm2)
Kullanım Alanı Basınç Çekme
7 gün
28 gün
7 gün
28 gün
Uçucu Küllü Çimento
(UKÇ 325) TS640 210 325 40 55
Düşük hidratasyon ısısı ileten betonları, Su alt yapıları,
Çok etkili korozyonun söz konusu olmadığı yerler (diğer önlemlere ek olarak)
Sülfatlı Cüruf Çimentosu (SCÇ 325)
TS809 210 325 40 55
Çok etkili korozyonun söz konusu olduğu yerlerde, özellikle deniz suyu ile temasta olan inşaatlar.
ÇAKIL
İNCE 7-15 mm ORTA 15-30 mm KABA 30-70 mm
Doğrudan veya uygun nitelikteki taşların konkasör ile kırılmaları ile elde edilen agregaların taş ocaklarından kırılmak suretiyle üretilenlerine kırma taş veya mıcır denir. Doğadan elde edilen agregalar dere, deniz veya teras agregaları denilmektedir.
2.2.1) Agrega Karışım Ölçüleri ve Agrega Dane Büyüklükleri
Beton karışımının yaklaşık olarak %60-75’ini oluşturan agrega,1m3 yerine dökülmüş ve sıkıştırılmış betonda 1,2 m3 mertebesinde yer almaktadır.Diğer karışım miktarı aşağıdaki çizelgelerde verilmiştir:
Çizelge 3. Elle Yapılan ve Sıkıştırılan Betonarme Betonlar Yerine konmuş ve tokmaklanmış 1 m3 betonun karışım oranı Çimento
kg
Çakılla Yapılan Betonlar Kırmataşla Yapılan Betonlar NOTLAR Kum
m3
Çakıl m3
Su Litre
Kum m3
Kırmataş m3
Su Litre
250 0.500 0.700 125 0.550 0.750 130
300 0.500 0.700 135 0.550 0.750 140
350 0.500 0.680 145 0.550 0.720 150
400 0.500 0.650 155 0.550 0.700 160
Çizelge 4. Elle Yapılan ve Sıkıştırılan Demirsiz Betonlar Yerine konmuş ve tokmaklanmış 1 m3 betonun karışım oranı Çimento
kg
Çakılla Yapılan Betonlar Kırmataşla Yapılan Betonlar NOTLAR Kum
m3
Çakıl m3
Su Litre
Kum m3
Kırmataş m3
Su Litre
100 0.500 0.800 95 0.550 0.850 100
150 0.500 0.750 100 0.550 0.830 105
200 0.500 0.750 105 0.550 0.800 110
250 0.500 0.720 110 0.550 0.770 115
300 0.500 0.700 115 0.550 0.750 120
350 0.500 0.680 120 0.550 0.730 125
400 0.500 0.650 125 0.550 0.700 130
Çizelge 5. Betoniyerle Yapılan ve Sıkıştırılan Demirsiz Betonlar Yerine konmuş ve tokmaklanmış 1 m3 betonun karışım oranı Çimento
kg
Çakılla Yapılan Betonlar Kırmataşla Yapılan Betonlar NOTLAR Kum
m3
Çakıl m3
Su Litre
Kum m3
Kırmataş m3
Su Litre
100 0.500 0.800 95 0.550 0.850 100
150 0.500 0.780 100 0.550 0.830 105
200 0.500 0.750 105 0.550 0.800 110
250 0.500 0.720 110 0.550 0.770 115
300 0.500 0.700 115 0.550 0.750 120
350 0.500 0.680 120 0.550 0.730 125
400 0.500 0.650 125 0.550 0.700 130
Çizelge 6. Betoniyerle Yapılan ve Elle Sıkıştırılan Betonarme Betonlar Yerine konmuş ve tokmaklanmış 1 m3 betonun karışım oranı Çimento
kg
Çakılla Yapılan Betonlar Kırmataşla Yapılan Betonlar NOTLAR Kum
m3
Çakıl m3
Su Litre
Kum m3
Kırmataş m3
Su Litre
250 0.500 0.700 125 0.550 0.750 130
300 0.500 0.700 135 0.550 0.750 140
350 0.500 0.680 145 0.550 0.730 150
400 0.500 0.650 155 0.550 0.700 160
Çizelge 7. Betoniyerle Yapılan ve Vibratörle Sıkıştırılan Demirsiz Betonlar Yerine konmuş ve tokmaklanmış 1 m3 betonun karışım oranı
Çimento kg
Çakılla Yapılan Betonlar Kırmataşla Yapılan Betonlar NOTLAR Kum
m3
Çakıl m3
Su Litre
Kum m3
Kırmataş m3
Su Litre
100 0.530 0.840 95 0.580 0.900 100
150 0.530 0.820 100 0.580 0.870 105
200 0.530 0.790 105 0.580 0.840 110
250 0.530 0.760 110 0.580 0.810 115
300 0.530 0.740 115 0.580 0.780 120
350 0.530 0.720 120 0.580 0.760 125
400 0.530 0.680 125 0.580 0.740 130
Betonda kullanılacak agrega TS706’ya ve granülometreye uygun olmalıdır. Ayrıca TS500’e göre “Betonda kullanılacak agreganın en büyük dane çapı; kalıp genişliğinin 1/5’ inden, döşeme kalınlığının 1/3’ ünden, iki donatı çubuğu arasındaki uzaklığın ¾’ ünden ve beton örtüsünden büyük olamaz” denilmektedir. Diğer boyutlar aşağıdaki Çizelge 8’ de yer almaktadır.
Betonda kullanılacak kum ve çakılda, lem, kil ve organik maddeler olmalıdır. Agregalar sert, dayanıklı ve boşluksuz olmalı, basınca ve aşınmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Yassı oval ve uzun daneler içermemelidir. Aderansı etkileyecek kil, silt, mil, toz gibi maddeler içermemelidir. Suda eriyen tuz, kükürt ve sülfat içermemelidir.
Çizelge 8. Yapının çeşitli kısımlarına göre kullanılması gereken çakıl irilikleri En büyük çakıl irilikleri (cm)
Beton kalınlığı
cm
Betonarme kolon, kiriş
ve duvar
Beton duvar
cm
Sık ve kalın demirli döşemeler
cm
Seyrek demirli B.A. ve demirsiz döşemeler
cm
6.0-12.0 1.2-2.0 2.0 2.0-2.5 2.0-3.75
15.0-25.0 2.0-3.5 3.5 3.5-7.0 3.5-7.0
30.0-70.0 3.5-7.0 7.0 3.5-7.0 7.0
70.0 ya da daha yakın
3.5-7.0 15.0 3.5-7.0 7.5-15.0
2.3) Beton Karışım Suyu:
Beton imalinde çimento hidratasyonu için gerekli su, karışımda %15-20 oranında bulunmakla birlikte su/çimento oranının düşüklüğü, içme suyu derecesine yakınlığıyla ilgili olarak betonun nitelikli olmasını sağlar. Karışımda kullanılan suyun en önemli işlevi çimento ve agregayı plastik ve işlenebilir bir sıvı hale getirmek, çimento ile kimyasal reaksiyon sonucunda sertleşmeyi sağlamaktır.
Betonun karışımında, agreganın yıkanmasında, betonun kür edilmesinde kullanılacak olan su, temiz, berrak, içilebilir suya yakın olmalı ve tuz, asit, yağ, şeker, kimyasal atık içermemelidir.
Kullanılacak sudan şüphe duyuluyorsa laboratuvar deneylerinden sonra kullanılmalıdır.
Betonun dayanımı su/çimento oranına bağlıdır. Uygun oranlarda karışımı hazırlanan betona su vermek; su/çimento oranını artıracak ve fazla su buharlaşarak yerini boşluğa bırakıp beton dayanımını düşürecektir. Ayrıca çimento ile reaksiyona giremeyen fazla suyun bıraktığı boşluklardan içeri giren zararlı maddeler beton ve donatıya zarar vererek, betonun ekonomik ömrünü kısaltmaktadır. Karışıma az su konulmasında ise, hidratasyona yetecek su azalacağından yine beton mukavemeti düşecektir.
Yukarıda Çizelge 3, 4, 5, 6 ve 7’ de çimento miktarına göre 1 m3 betonda kullanılacak kum, çakıl ve su oranları verilmektedir. Çizelge 9’ da ise ilave edilen fazla suyun beton dayanımına etkisi verilmiştir.
Çizelge 9. İlave edilen su miktarının betonun basınç mukavemetine etkisi
Granülometri 1m3 hazır betona kullanılan çimento
kg
Su/çimento oranı
Kıvam
28 gün sonraki basınç mıkavemeti
kg/m2
Granülometrinin Uygun Olması halinde
417 0.35 Tabii nemli 420
420 0.40 Plastik 429
410 0.50 Akıcı 322
355 0.40 Tabii nemli 400
370 0.50 Plastik 330
345 0.60 Akıcı 225
290 0.50 Tabii nemli 325
290 0.60 Plastik 241
285 0.70 Akıcı 165
230 0.60 Tabii nemli 242
232 0.70 Plastik 190
226 0.80 Akıcı 145
154 0.90 Tabii nemli 119
150 1.0 Plastik 120
2.4.Kimyasal ve Mineral Katkılar:
2.4.1)Kimyasal Katkılar:
Betonda bağlayıcı olarak kullanılan beton dozajın %5 ini geçmeyen miktarda karışıma katılan ve betona çeşitli özellikler kazandıran maddelere kimyasal katkı denir. Bunlar; normal akışkanlaştırıcılar, su geçirimsizlik sağlayıcılar, priz geciktiriciler, priz hızlandırıcılar, süper akışkanlaştırıcılar, hava sürükleyici beton katkısı, püskürtme beton katkısı’dır.
2.4.2)Mineral Katkılar:
Kimyasal katkılar dışında yine betona çeşitli özellikler vermek için kullanılan ve toz halde bulunan uçucu kül, silis dumanı, cüruf, lif v.b maddelere mineral katkı veya daha doğru olan
“bağlıyıcı madde” adı verilmektedir.
2.5. Betonda Aranılan Özellikler
2.5.1. Taze Betonda Aranılan Özellikler
İşlenebilme özelliği, uygun kıvam
Taze betonun sıcaklığı
Agrega maksimum dane büyüklüğü
Homojenlik, kıvam kaybı, hava miktarı
Birim ağırlık
2.5.2. Sertleşmiş Betonda Aranılan Özellikler
Projede öngörülen dayanım
Dış etkilere karşı dayanım
Geçirimsizlik,
Donma ve çözülmeye karşı dayanım
Isı ve ses yalıtımı, homojenlik, ekonomi
B) HAZIR BETON
Betonu meydana getiren bileşenlerle katkı malzemelerinin istenilen oranlarda beton santralinde bir araya getirilerek, santralde veya transmikserde karıştırılmasıyla elde edilen betona hazır beton denir. TS 11222’ de hazır beton, “kullanıcıya teslim edilmek üzere hazırlanan plastik ve sertleşmemiş durumdaki betondur” denilmektedir. Ayrıca TS 1247’ ye göre hazır beton kuru sistem veya yaş sistem olarak hazırlanabilmektedir.
1. Hazır Beton Üretimi
Hazırlanan bir betonun nitelikli olması gerek betonun hazırlanması aşamasında ve gerekse üretim sonrasında tekniğine uygun işlem yapılması ile gerçekleşebilir. Karışıma giren beton bileşenlerinin nitelikli, miktar veya oranlarının karışım hesapları ve/veya deneysel yöntemler sonucu bulunduğu gibi olmalıdır.
Hazır beton üretimi TS 1247’ ye uygun olarak betonda bileşime giren malzemelerin karıştırma işlemlerinin beton santralinde veya transmikserde yapılmasına göre yaş karışım veya kuru karışım şeklinde yapılabilmektedir (Şekil 1).
Yaş karışımda, beton karışımına giren tüm katı ve karışım suyu dahil tüm bileşenler beton santralinde ölçülür ve karıştırılır. Karıştırma süresi bütün katı malzemelerin ve karışım suyunun yarısının cebri karıştırıcıya katılmasıyla başlar. TS 11222 Beton-Hazır Beton Standardı’ na göre, 1 m3 ve daha düşük hacimli betonlar için en az karıştırma süresi 45 saniyedir. İlave her 0.5 m3 için 15 saniyedir. Yaş karışımların karıştırma süresi, mikser içinde de karışım olduğu dikkate alınarak, bu süre en çok yarıya kadar azaltılabilir. Kuru karışımların karıştırma süresi en az 5 dakika olmalıdır.
2. Hazır Beton Üretim Tesisleri
Betonun karılması, elle, beton santrallerinde veya betoniyerle yapılmaktadır. Betonun elle karılması ancak çok önemsiz beton üretimlerinde yapılmalıdır. Betoniyerle karışım, ancak teknik imkansızlıklar nedeniyle yapılmalı, şartların uygun olması durumunda kesinlikle hazır
beton kullanılmalıdır. Çünkü hazır beton santrallerinde üretilen betonlar tamamen bilgisayar kontrolüyle, modern şartlarda ve denetimli olarak hazırlanmaktadır.
Hazır beton üretimi, beton santrallerinde karışıma giren malzemelerin otomatik kontrolle tartılıp, uygun miktarlarda karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Santralde kova veya bantlar vasıtasıyla agregalar panmiksere taşınır. Çimento silosunda depolanan çimento ise çimento kantarına taşınır ve karışım suyu ile gerekirse katkı malzemesi ilavesi de panmiksere aktarılarak karıştırma işlemi başlar. Karışım bitiminde yaş beton transmiksere aktarılır. Tüm bu işlemi yürüten “santral operatörü” transmiksere aktarılan betonla ilgili tüm detayların yer aldığı irsaliyeyi de hazırlar. Bilgisayar ortamında hazırlanan tüm karışımlar yine bilgisayarda irsaliyeye aktarılır ve tüketiciye ulaştırılır.
Şekil 1. Beton Üretimi
3. Hazır Betonun Siparişi, Taşınması ve Teslim Alınması
Siparişi verilerek şantiyeye taşınan taze betonun; gerek taşınması ve gerekse kalıplara yerleşimi esnasında homojenliğini kaybetmeden kalıba tümüyle yerleşmesi, boşluk oranının mümkün olduğunca az olması istenir. Bu nedenle santralde üretilen betonun siparişi, taşınması ve teslim alınması çok önemlidir.
3.1. Hazır Betonun Siparişi
Beton siparişinde en önemli konu, beton dökülecek yerin veya yapı elemanının cinsine uygun nitelikte siparişin verilmesidir. Sipariş verilecek beton; projesinde verilen beton dayanım sınıfına, işlenebilme ve betonun kullanım yerine göre kıvam sınıfına, kalıp boyutuna, pas payı ve donatı aralığına uygun agrega dane çapı içeren özellikte ve gerekli miktarda olmalıdır.
Bununla birlikte üretici firmadan istenilen özelliklere uygun olarak hazırlanacak olan betonun bileşimi, karışıma giren malzemelerin cins ve miktarı ile su/çimento oranları istenmelidir.
Beton döküm günü dikkate alınarak sipariş, kullanılacak beton miktarının hesaplanmasıyla birlikte birkaç gün önceden verilmelidir. Teslim saatinde tüm hazırlıkların tamamlanmış, ekibin hazır olması sağlanmalıdır. Betona etkileyebilecek çevresel etkiler ve olumsuz koşullar beton firmasına bildirilmelidir. Ayrıca firmadan beton üretim sonuçlarına ilişkin istatistiki çalışmalar, sınıf dayanım değerleri ve deney sonuçları istenmelidir.
3.2) Hazır Betonun Taşınması
Karışımı hazırlanan beton, kullanılacağı yere ayrışmayacak şekilde ve özelliklerini kaybetmeden taşınmalıdır. Hazır beton, tesisteki üretimden itibaren yaş karışımda 2 saat, kuru karışımda 3 saat içinde kalıba yerleştirilmeye başlanmalıdır. Beton taşıma şekli ve yöntemi beton dökümünü olumsuz yönde etkilemeyecek şekilde döküm yerine ulaştırılmalıdır. Taşıma genellikle transmikserle, konveyörlerle, dekovillerle, el arabaları veya oluklarla yapılmaktadır.
3.3) Hazır Beton Teslim Alınması
Hazır betonun teslim alınmasında en önemli konu istenilen sipariş betonun alınması ve kontrolüdür. Bu nedenle önce irsaliyenin kontrol edilerek siparişte istenilen tüm şartların incelenmesi gerekmektedir. Bir irsaliyede, firmanın adı, adresi, getirilen hazır betonun sınıfı, ilgili standartlar ve numaraları, beton miktarı, varsa katkı maddeleri ve imalat saati olmalıdır. Bunun yanı sıra teslim alınan her betondan numune alınmalıdır. TS500’ e göre betonda nitelik denetimi amacıyla, her üretim biriminden en az 3 numuneden oluşan 1 grup deney numunesi alınmalıdır. Üretim birimi, aynı hesap dayanımı istenen ve aynı oranda kullanılan betondan oluşur. Ayrıca, bir birim, aynı günde dökülmüş ve 100 m3’ ü veya 450 m2 alanı aşamaz. Bir işte, en az 9 numuneden oluşan 3 grup numune alınmalıdır. Özellikle her numune ayrı transmikserden alınmalıdır. Aynı betoniyer dökümünden birden fazla numune alınırsa, bunlar tek numune sayılır ve değerlendirmede ortalamaları dikkate alınır. Alınan numuneler bağımsız laboratuarlarca deneye tabi tutulmalıdır. Alınan üçer slindirik veya küp gruplar, alınış sırasına göre G1,G2, G3, ... , Gn biçiminde adlandırılmalı ve her grubun basınç dayanımı ortalaması belirlenmelidir. Birbiri ardına gelen üçer grupluk partilerin her biri, P1(G1, G2, G3), P2(G2, G3, G4), P3(G3, G4, G5) aşağıda belirtilen iki koşulu birden sağlamalıdır.
Koşulu sağlamayan beton kabul edilmeyecektir.
a) Her parti ortalaması fcm≥fck+ 1,0 MPa
b) Her partide en küçük grup ortalaması fcm≥fck-3,0 MPa
Basınç dayanımının yanı sıra taze betonu sıcaklık ve kıvam kontrolleri de yapılmalıdır.
3.4) Taze Betonda Aranan Özellikler
Taze betonda aranılan en büyük özellik işlenebilirlilik ve homojenliktir. İşlenebilirliğe etki eden faktörler su/çimento oranı, kıvamı, karışımın üretim ve yerleştirme arasında geçen karışım süresi, agrega, çimento ve katkı maddesi özellikleridir. Homojenliğine etki eden faktörler ise, karışım süresi ve kalıba yerleştirilen taze betonun sıkıştırılmasıdır.
Bunun yanı sıra taze betonda, beton sıcaklığı ve birim hacim ağırlığı da aranılan özelliklerdir.
Taze beton sıcaklığı en az +5 0C de olmalıdır. Birim hacim ağırlığı beton santralinin üretim ağırlığından en çok ± %2 olmalıdır.
4. Beton Sınıfları
4.1) Beton sınıfının Basınç Dayanımına Göre Sınıflandırılması
Çizelge 10. Basınç Dayanımına Göre Beton Sınıfları
Beton sınıfı
Karakteristik Basınç Dayanımı, (fck)
MPa
Eşdeğer Küp (150 mm) Basınç Dayanımı
MPa
Karakteristik Eksenel Çekme Dayanımı, fctk
MPa
28 Günlük Elastisite Modülü, Ec
MPa
C16 16 20 1,4 27 000
C18 18 22 1,5 27 500
C20 20 25 1,6 28 000
C25 25 30 1,8 30 000
C30 30 37 1,9 32 000
C35 35 45 2,1 33 000
C40 40 50 2,2 34 000
C45 45 55 2,3 36 000
C50 50 60 2,5 37 000
Betonun tanımlanması ve sınıflandırılması basınç dayanımına göre yapılır. Basınç dayanımı, çapı 150 mm ve yüksekliği 300 mm silindir veya boyutları 150 mm olan küp numunelerin 28 gün sonunda, TS3068’e göre uygun biçimde denenmesiyle elde edilir.
4.2) Beton Sınıfının Kıvama Göre Sınıflandırılması
Taze betonun homojenliğini kaybetmeden kalıp içine yerleşebilme özelliğine betonun işlenebilme özelliği denir ve bu özellik kıvam ile tayin edilmektedir. TS11222’ ye göre 5 kıvam sınıfı vardır (Çizelge 11). Ve kıvam tespiti için çökme hunisi (slump) deneyi, sıkıştırma faktörü deneyi, we-be oturma süresi deneyi ve sarsma tablası deneyleri yapılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan deney slump deneyidir. Deney oldukça basit ve ucuzdur.
Çizelge11. Kıvam Sınıfları Kıvam
Sınıfı
Çökme
(cm) Kıvamı Kullanımı
K1 0 – 5 Kuru Vibrasyonlı mastarlı pist, yol betonları K2 5 – 10 Plastik Kalıpsız eğimli çatı, sömel vb. betonlar
K3 10 – 16 Akıcı Bilinçli, bilgili, etkin vibrasyon uygulanabilen profesyonel şantiyeler K4 16 – 22 Çok akıcı Vibratörlü şantiyede genel betonlar
K5 ≥ 22 Sulu
Göstermelik vibratörlü veya vibratörsüz şantiyeler, kazık vb. elemanlar, vibratör
sığmayan donatı sıklığı
Slump Deneyinin Yapılışı
Huni düz bir yere veya daha iyisi huni tablasının içine eğimsiz şekilde yerleştirilir.
Mikserden alınan numune betonlar üç kademede, her kademe şişleme çubuğuyla 25 kez şişlenir ve huni tamamen doldurulur.
Huninin üst kısmı mala ile düzeltilir ve huni yavaşça yukarıya doğru çekilir.
Kendi ağırlığıyla çöken betonun huni üst kısmı ile çöken kısmı arasındaki mesafe ölçülür. Bu mesafe kıvam sınıfını verecektir.
Betonun kıvamı üretiminin yanı sıra, taşıma süresi, sıcaklığı ve karma suyu miktarıyla da ilgilidir. Karıştırma süresinin azlığı veya aşırı karıştırma süresi, beton tesliminin uzaması, hava sıcaklığının yüksek oluşu, betonun priz almaya başlaması kıvam kayıplarına neden olmaktadır. Kıvamı düşen betonun gerek yerleştirilmesi ve gerekse sıkıştırılması zorlaşacaktır.
Kalıba yerleşimde oluşacak boşluklar beton dayanımını da düşürecektir. Priz almaya başlayan beton ve yüksek hava sıcaklığı nedeniyle buharlaşan karışım suyu taze betonun kıvamını düşürecek, betonun işlenmesinde zorluklar yaşanacaktır. Bu durumda betona kesinlikle su verilmemelidir. Karışıma sonradan verilecek su betonun dayanımını yüksek oranda
düşürecektir. Bu durumda beton santralinin ve kalite kontrolörlerinin denetiminde ve mümkünse katkı malzemesi kullanılabilir.
Betonun inşaatta kullanım yerine göre kıvamını da belirterek beton siparişi vermek, işleme ve yerleştirme açısından son derece faydalı olacaktır. Donatının sıkışık olduğu yerlerde, kolon ve perdelerde K4 kıvam sınıfının sipariş vermek şantiyede kolaylık sağlayacaktır.
Şekil 2. Slump Hunisinin Doldurulması
Şekil 3. Slump Hunisinin Test Edilmesi
4.3)Beton Sınıfının Agrega Dane Büyüklüğüne Göre Sınıflandırılması
Doğal yollardan veya yapay olarak elde edilen agregaların betonda kullanılabilmesi için sert, aşınmaya dayanıklı, dağılmayan, donmaya karşı dayanıklı, içinde betona zarar verici etkileri olmamalıdır. Betonda kullanılacak agregalar gerekli elek analizinden geçirilerek dane büyüklükleri belirlenmelidir. Buna granülometrik bileşim (dane büyüklüğü dağılımı) denilmektedir. Agregaları dane büyüklüğüne göre sınıflandırma 4’ e ayrılmaktadır (Çizelge 12).
Çizelge 12.Agrega Dane Büyüklüğü Sınıfı
TS500-2000’ e göre betonda kullanılacak agrega TS 706’ ya uygun olacak ve agreganın en büyük dane büyüklüğü, kalıp genişliğinin 1/5’ inden(1), döşeme kalınlığının 1/3’ ünden(2), iki donatı çubuğu arasındaki uzalığın ¾’ ünden(3) ve beton örtüsünden(4) büyük olmamalıdır (Örnek 1).
Örnek 1. Şekilde verilen kiriş için maksimum agrega dane çapı hesabı
1) bw=bmin=25 cm. Dmax≤25/5=5 cm.
2) hmin=10 cm. Dmax≤10/3=3 cm.
3) tmin=5 cm. Dmax≤3/4.5=4 cm.
4) cc=3 cm. Dmax≤3 cm.
4.3) Beton Sınıfının Birim Hacim Kütlesine Göre Sınıflandırılması
HAFİF BETON 2000 kg/m3
NORMAL AĞIRLIKLI BETON 2000 kg/m3 2600
AĞIR BETON >2600 kg/m3
En büyük Agrega Dane Büyüklüğü
Sınıfı
Dane (mm)
D1 (1 no’ lu) 12 D2 (2 no’ lu) 22 D3 (3 no’ lu) 32 D4 (4 no’ lu) 64
5. Beton Dökümü
Karışımı hazırlanan beton transmikserler veya diğer taşıma araçları ile birlikte taşınarak şantiyeye teslim edilir ve kalıba yerleştirme işlemine başlanır. Kalıba yerleştirme pompa veya benzeri araçlar yardımıyla yapılmaktadır. Beton dökümü de denilen bu işlemin yapım şekli ve sırası aşağıda verildiği gibidir:
Beton dökümü yapılacak bölgenin veya yerin temiz ve düzgün olması gerekmektedir.
Şayet beton toprak bir zemine dökülecekse, zemin sıkıştırma işlemi yapılmalı ve/veya temel betonu altına grobeton dökülmelidir (Şekil 4.1).
Yer betonu dökümünde zeminin beton suyunu emmesi için toprak 15 cm derinliğe kadar çamur oluşmayacak şekilde nemlendirir. Döküm yapılacak yer kayalık zemin ise, zemin toz ve parçalardan iyice temizlenir ve toprak kısımlar nemlendirilir. Kalıbı hazırlanmış döküm yeri ile bir önceki beton derzi yıkanarak temizlenir (Şekil 4.2).
Beton şerbeti kalıptan kaçmayacak ve sızmayacak şekilde geçirimsiz kalıp hazırlanır (Şekil 4.3).
Kalıp yüzeyi ve içi beton dökümünden önce temizlenir. Kalıp içi nemlendirilir ve yağlanır (Şekil 4.4).
Donatı ve kalıp arasına pas payı için aparatlar konulur (Şekil 4.5).
Betona etki edecek yabancı maddeler (toprak, taş, kar, buz v.s) beton dökülecek alandan uzaklaştırılır. Sıcak ve soğuk havalarda beton dökümünden sonra alınacak önlemler için malzemeler (örtü vs.) hazır bulundurulmalıdır (Şekil 4.6).
Pompa ile beton dökümünde, beton daima kalıbın ortasına ve düşey yönde dökülmelidir. Pompalama esnasında donatı ve kalıba zarar verilmemelidir (Şekil 4.7).
Beton serbest olarak 1,5 m’ den daha yüksekten dökülmemelidir. Daha yüksekten dökülmesi halinde beton düşürme oluğu kullanılmalıdır (Şekil 4.8).
Beton kolon ve perdelere yanlarda bırakılan ceplerden dökülür. Şayet cep konulmamışsa beton, pompa ucuna konulan uygun çaptaki plastik borular vasıtasıyla dökülür (Şekil 4.8,4.9).
Dökülen beton vibratör yardımıyla ortalama 50 cm tabaka kalınlıklarında ve 50 cm aralıkla, demirleri sarsmadan ve yüzey parlaklığı kayboluncaya kadar sıkıştırılır.
Vibratör önceki beton tabakasına 15 cm daldırılır. Vibratör yüzeye dik olarak daldırılır.
Eğik yüzeylerde sıkıştırma işlemi beton kalınlığının az olduğu yerden yapılır. Dar
kesit ve sık donatılı alanlarda vibratör kullanılmamalı, şişleme ve/veya tokmaklama işlemi yapılmalıdır. Ayrılmaya sebep olacağından vibrasyondan kaçınılmalıdır (Şekil 4.10).
Geniş yüzeylerde mastarlamadan sonra ahşap mala perdahı için yüzey parlaklığının kaybolması beklenir. Yüzey çatlaklarını önlemek için gerekirse ikinci kez mala perdahı yapılır. Beton dökümü, üretimden itibaren 2 saat içinde bitirilmesi gerekmektedir. Betonu yeterli derecede katılaşıncaya kadar sıcaktan, soğuktan, kurumadan, sağanak yağmurdan, yapıyı tehlikeye sokacak titreşim ve sarsıntılardan korumak gerekir (Şekil 4.11).
Beton en az 1 hafta süre ile sürekli ıslak kalacak şekilde sulanır. Sulama esnasında beton yüzünün ısısı ve suyun ısısı mümkün olduğu kadar birbirine yakın olmalıdır.
Kalıp alma zamanına titizlikle uyulmalıdır. (Şekil 4.12)
Şekil 4. Beton Döküm Tekniği
5.1) Beton Dökümünden Önce Dikkat Edilecek Noktalar
Beton dökümünden önce kalıpların geçirimsiz, sağlam, yüzeylerinin uygun ve temizlenmiş olduğu kontrol edilmelidir.
Yapı elemanın donatılarının doğruluğu, projesine uygunluğu, kontrol edilip, paspayı aparatları yerleştirilmelidir.
Beton dökümü sırasında gerekli ekipmanlar (vibratör, numune alma kapları, mala v.s), kalifiye elemanlar hazır bulunmalıdır.
Beton dökülecek alanın temizlenmiş, yıkanmış, pompa ve transmikserin çalışma alanına uygun hale getirilmesi gerekmektedir.
5.2)Betonun Dökümü ve Yerleştirilmesi Sırasında Dikkat Edilecek Noktalar
Beton mümkün olduğunca yerleştirileceği yere veya yakınına dökülmelidir.Betonu bir bölgeye yığıp kürekle dağıtım yapılmamalıdır.
Beton kalıba en çok 1, 5 m yükseklikten dökülmelidir.
Dökülen beton seri bir şekilde yerleştirilmelidir.
Yerleştirmede vibratör kullanılmalıdır.
Priz almaya başlayan beton kullanılmamalı, beton akıcılığını sağlamak amacıyla betona kesinlikle su eklenmemelidir.
5.3) Soğuk Havada Beton Dökümü ve Bakımı
Soğuk havalarda dökülen beton, priz esnasında donma tehlikesiyle karşı karşıya kalır. Taze betonun döküldüğü ortamın ısı düşüklüğü priz süresini uzatır, beton mukavemetini düşürür ve betonda boşluklar oluşmasına neden olur. Günlük ortalama sıcaklığın +50C’nin altında olması taze beton için soğuk havadır ve bu havada beton dökümünde birtakım önlemlerin alınması gerekmektedir. Türk Standartları betonun basınç mukavemetinin 50 kgf/cm2 ‘ ye erişmesinden sonra don sebebi ile zarar görmeyeceğini kabul eder. Bu süre iyi bir beton için +10 0C sıcaklıkta 3 gün olarak ele alınır. Taze betonun döküldüğü ortamın sıcaklığı 1 gün içinde +5 0C’ nin altına düşerse, 48 saat süreyle, bir günden fazla +5 0C’nin altına düşerse 72 saat
süreyle don etkisinden korunmalıdır. Korunma yöntemleri örtü, izolasyon, kaplama, ısıtma gibi yöntemlerdir.
Ayrıca beton yerleştirilmeden önce, betonun döküleceği yerlerden ve kalıplardan kar ve buz atılmalı, donmuş kısımlar temizlenmelidir. Kalıp gerekirse ısıtılmalıdır. Ancak en iyisi çok düşük ısılarda beton dökülmemeli, kalıp sökme süreleri düşük ısılarda uzatılmalıdır.
5.4)Sıcak Havada Beton Dökümü ve Bakımı
Beton dökümü için en elverişsiz ortam, yüksek ısıdaki kuru havalardır. Sıcak havalarda taze betonun suyu buharlaşır ve priz hızlanır, betonda hava bozuklukları oluşur ve plastik rötre çatlakları meydana gelir. Bu da betonun dayanımını önemli ölçüde azaltır. Beton dökümünde ve yerleştirilmesinde hava sıcaklığının 30 0C’ nin üstünde olması tehlikelidir ve beton dökümünde birtakım önlemlerin alınması gerekmektedir. Bu nedenle döküm yerine ulaşan beton hızla yerleştirilmeli ve vibrasyona tabi tutulmalıdır. Havanın daha serin olduğu sabah ve akşam saatleri tercih etmeli veya priz geciktirici kimyasallar kullanılmalıdır.
Kalıplar mümkün olduğunca nemli tutulmalı, çimento, su ve agrega güneşten etkilenmeyecek bölgelerde muhafaza edilmelidir. Beton dökümünden sonra ilk yarım saatten itibaren ve 72 saat boyunca betona su kürü uygulanmalı, günde en az üç defa beton sulanmalı veya üstüne kum, kanaviçe çuval, hasır gibi örtüler sürekli ıslak halde konulmalıdır.
5.5)Betonun Sıkıştırılması
Şantiyeye teslim edilen ve kalıbına yerleştirilen betonun, üst yüzeyi tamamen kapalı duruma ulaşıncaya kadar ve hava boşluklarının betondan dışarıya çıkarılması için taze beton sıkıştırılmalıdır. İyi bir sıkıştırma ile beton kalıbın her tarafına üniform yayılacağı gibi donatılarda iyice sarılmış olacaktır. Sıkıştırma işlemi genellikle tokmakla, çubukla ve vibratörle yapılmaktadır. Tokmakla yapılan sıkıştırmaya rastlanmazken, şantiyelerde genellikle çubukla ve vibratörle sıkıştırma işlemi tercih edilmektedir. Özellikle kalıp açıklığının az, donatının sık olduğu yerlerde çubukla şişleme yapmak daha doğru olacaktır.
Hatta yüksek kıvamlı betonun da vibratör yerine çubukla şişlenmesi yeterli olacaktır. Kalıbına konulan betonun, üniform yayılımını sağlamak ve betonun boşluksuz hale getirilmesinde kullanılan en önemli makine vibratörlerdir. Vibratörlerin beton içinde yapmış oldukları
titreşim yardımıyla boşluklar ince daneli malzemelerle dolar ve yeterli vibrasyon sonucunda, sıkışmış ve boşluksuz beton elde edilir. Genellikle kullanılan vibratörler:
Dalıcı (İç) Vibratörler : İç vibratörler ucunda titreşim yapan silindirik çelik iğne ve iğneyi hareket ettiren motor ve hortumdan oluşur. Şantiyelerde en çok kullanılan vibratörlerdir.
Yüzey Vibratörleri :Titreşen bir mala ve mastar şeklinde olan yüzey vibratörleri, beton üst yüzeyinde düşey titreşimle sıkışmayı sağlar. Genellikle döşeme ve yol betonlarının sıkıştırılmasında kullanılır.
Kalıp Vibratörleri : Kalıba monte edilerek kullanılan vibratörlerdir. Kalıp vibratörleri özellikle kalıp darlığı ve donatı sıklığı durumlarında tercih edilir.
Şekil 5. Taze Betonda Vibratör Kullanımı
5.6) Betonun Bakımı ve Kürü
Betonun uygun karışımlarda hazırlanarak, zamanında şantiyeye ulaştırılması ve uygun şekilde yerleştirilmesi kaliteli betonun önemli aşamalarıdır. Ancak kaliteli ve nitelikli beton elde etmek için en az sayılan aşamalar kadar beton bakımı ve kür edilmesi aşaması da yer almaktadır. Kalıbına yerleştirilen betonun su ve çimento ile girdiği hidratasyonun uygun koşullarda devamlılığı, hidratasyon sonucu ortaya çıkan su kaybının önlenmesi betonun basınç dayanımını artıracağı gibi, betonun su geçirimsizliğini, boşluksuzluğunu ve homojenliğini sağlayacaktır. Uygun koşullarda devamlı rutubetli ortam, uygun sıcaklıkta ve rüzgarsız hava ortamında sağlanabilmektedir.
Kalıba yerleştirilmiş beton, suyunu, hava sıcaklığının fazla olması durumunda buharlaşma ile kaybedecek ve hidratasyon için gerekli su miktarında azalma olacaktır. Aynı şekilde havanın rüzgarlı olması da buharlaşmayı arttıracaktır. Buharlaşma ve su kaybının önlenmemesi durumunda betonda büzülme ve çatlaklar oluşacaktır. Buharlaşmanın önlenebilmesi için beton sık sık sulanmalı veya taze beton rutubetli kalacak şekilde ıslak çuval veya talaş, saman gibi malzemelerle örtülmelidir (Resim 1, 2).
Hava sıcaklığının düşük olması hidratasyonu yavaşlatarak beton dayanımını uzun sürede kazanmasına neden olacaktır. Bu süre içinde betonda oluşan su kristalleri bir süre sonra betonda boşluklara yol açacaktır. Hidratasyon süresini kısaltmak, ısının don seviyesi altına düşerek suyun kristalleşmesini önlemek için de betona, rutubet ve sıcaklık sağlanmalıdır.
Bu amaçla betona sıcak hava ve buhar püskürtülür veya betonu ısıtmak için sıcak su boruları kullanılır.
Resim 1. Betonun Islak Çuvallarla Kür Edilmesi
Resim 2. Betonun Islak Çuvallarla Kür Edilmesi
5.7) Beton Çatlakları
Kalıba yerleştirilen taze beton priz almaya başlamasına yakın bir süreden itibaren çeşitli nedenlerden dolayı çatlamaya başlar. Genelde çatlakların 2 nedeni vardır.Bunlar;
a) Oturma Çatlakları : Taze beton kalıba yerleştirildikten sonra ağır olan iri agregalar dibe doğru çökerken, hafif olan su yüzeye doğru hareket eder. Yüzeye yakın olan kiriş ve döşeme demirleri bu oturmaya karşı koyarlar. Bu bölgelerde oturmasını yapamayan beton demirler boyunca çatlar. Bu çatlaklar, pas payı az, iyi yerleştirilmemiş, vibrasyon uygulanmamış, fazla sulu betonlarda sıklıkla görülür.
Oturmadan önce Oturmadan sonra
Şekil 6. Betonda Oturma Çatlakları
b) Plastik rötre Çatlakları (Büzülme Çatlakları): Özellikle döşeme gibi geniş yüzey alanlı betonlarda görülen bu çatlak, taze beton dökümünden sonra betonun üst yüzeyindeki suyun buharlaşması, beton gövdesindeki suyun üst yüzeye gelmesinden daha süratli olması durumunda üst yüzeyin kurumasıyla meydana gelir. Bu tür çatlaklar döşeme ve yer betonlarında gelişigüzel oluşurlar. Bu tür çatlakların oluşmaması için beton kürünün iyi yapılması gerekmektedir.
Şekil 7. Betonda Plastik Rötre Çatlağının Oluşumu
